DE102017129851A1

DE102017129851A1 - Systeme und Verfahren für ein geteiltes Abgasbrennkraftmaschinensystem

Info

Publication number: DE102017129851A1
Application number: DE102017129851.7A
Authority: DE
Inventors: Joseph Norman Ulrey; Corey Weaver
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-06-21
Also published as: RU2017136995A3; CN108204293B; CN108204293A; RU2017136995A; US10393039B2; US20180171899A1

Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben eines geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems, das Durchblasluft und Abgasrückführung über einen ersten Abgaskrümmer zu einem Ansaugkanal und Abgas über einen zweiten Abgaskrümmer zu einem Abgaskanal bereitstellt, werden bereitgestellt. In einem Beispiel, während sowohl ein erstes Auslassventil als auch ein zweites Auslassventil eines Zylinders offen sind, kann Ansaugluft durch einen Strömungskanal, der zwischen dem Ansaugkanal und dem ersten Abgaskrümmer, der an das erste Auslassventil gekoppelt ist, gekoppelt ist, geleitet werden. Die Ansaugluft kann ferner durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil zu dem zweiten Abgaskrümmer, der an einen Abgaskanal, einschließlich einer Turbine, gekoppelt ist, geleitet werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für eine geteilte Abgasbrennkraftmaschine, die Abgasrückführung beinhaltet.
Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
Brennkraftmaschinen können Aufladevorrichtungen, wie etwa Turbolader, verwenden, um die Brennkraftmaschinenleistungsdichte zu erhöhen. Allerdings kann aufgrund erhöhter Verbrennungstemperaturen Brennkraftmaschinenklopfen auftreten. Klopfen ist besonders unter verstärkten Bedingungen aufgrund hoher Ladungstemperatur problematisch. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass das Verwenden eines Brennkraftmaschinensystems mit einem geteilten Abgassystem, wobei ein erster Abgaskrümmer Abgasrückführung (AGR) zu einem Einlass der Brennkraftmaschine stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers leitet und wobei ein zweiter Abgaskrümmer Abgas zu einer Turbine des Turboladers in einem Auslass des Brennkraftmaschine leitet, Klopfen reduzieren und Brennkraftmaschineneffizienz erhöhen. In solch einem Brennkraftmaschinensystem kann jeder Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten, wobei ein erster Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Spülauslassventilen), die ausschließlich an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt sind, zu einem anderen Zeitpunkt als ein zweiter Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Abblasauslassventilen), die ausschließlich an den zweiten Abgaskrümmer gekoppelt sind, betrieben werden kann, wodurch ein Spülteil und ein Abblasteil von Abgasen isoliert werden können. Der Zeitpunkt des ersten Satzes von Zylinderauslassventilen kann außerdem mit einem Zeitpunkt der Zylindereinlassventile koordiniert werden, um einen positiven Ventilüberschneidungszeitraum zu erzeugen, wo frische Ansaugluft (oder ein Gemisch von frischer Ansaugluft und AGR), auch als Durchblasung bezeichnet, durch die Zylinder und zurück zum Einlass stromaufwärts des Verdichters über einen AGR-Kanal, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, strömen kann. Durchblasluft kann restliche Abgase aus innerhalb der Zylinder entfernen (auch als Spülen bezeichnet). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Verbrennungstemperaturen durch Strömen eines ersten Teils des Abgases (z. B. Abgas mit höherem Druck) durch die Turbine und einen Abgaskanal für höheren Druck und durch Strömen eines zweiten Teils des Abgases (z. B. Abgas mit niedrigerem Druck) und Durchblasluft zum Verdichtereinlass reduziert werden können, während die Arbeitseffizienz der Turbine und das Brennkraftmaschinendrehmoment verbessert werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch weitere Probleme als ein Ergebnis des Betriebs mit solchen Systemen erkannt. Als ein Beispiel, bei einem Gasreaktionszustand (wo eine Ansaugdrossel zumindest teilweise geschlossen ist), kann der Strom in den AGR-Kanal umgekehrt werden und Ansaugluft kann über den AGR-Kanal in die Brennkraftmaschinenzylinder eingeführt werden. Dies kann ein reduziertes Vermischen und ein reduziertes Zylindergleichgewicht verursachen. Die Erfinder haben ferner erkannt, dass die Spülauslassventile deaktiviert werden können, um den Rückfluss durch das System zu reduzieren. Allerdings kann dies Nockensteuersysteme erfordern, die die Brennkraftmaschinenkosten erhöhen können. Zusätzlich kann der Brennkraftmaschinenbetrieb mit deaktivierten Spülauslassventilen die Kraftstoffeffizienz reduzieren und Brennkraftmaschinenemissionen erhöhen sowie Brennkraftmaschinenaufwärmfähigkeiten während eines Kaltstarts beeinträchtigen.
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, umfassend: während sowohl ein erstes Auslassventil als auch ein zweites Auslassventil eines Zylinders offen sind, Leiten von Ansaugluft durch einen Strömungskanal, der zwischen einem Ansaugkanal und einem ersten Abgaskrümmer, der an das erste Auslassventil gekoppelt ist, gekoppelt ist; und ferner Leiten der Ansaugluft durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil zu einem zweiten Abgaskrümmer, der an einen Abgaskanal, einschließlich einer Turbine, gekoppelt ist. Als ein Beispiel kann der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters und stromaufwärts einer Ansaugdrossel gekoppelt sein. Als ein Ergebnis des Positionierens dieses Kanals kann sich ein Druck des ersten Abgaskrümmers über den Atmosphärendruck und somit über einen Druck im Abgaskanal erhöhen. Dies ermöglicht der Ansaugluft, durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil geleitet zu werden. Das Leiten der Ansaugluft durch den Zylinder auf diese Weise ermöglicht Restgasen, vor dem Schließen des zweiten Auslassventils aus dem Zylinder und in den Abgaskanal gedrückt zu werden. Als ein Ergebnis können Brennkraftmaschineneffizienz und Kraftstoffeffizienz sogar bei Gasreaktionszuständen verbessert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben sind. Sie ist nicht dazu vorgesehen, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
Figurenliste

1A zeigt eine schematische Darstellung eines turboaufgeladenen Brennkraftmaschinensystems mit einem geteilten Abgassystem.
1B zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders des Brennkraftmaschinensystems aus 1A.
2A zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Steuersystems des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine für einen Verbrennungsmotor und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das in eine Abgasemissionsvorrichtung strömt.
2B zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Steuersystems des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine für einen Verbrennungsmotor und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das in eine Abgasemissionsvorrichtung strömt.
3A zeigt beispielhafte Zylindereinlassventil- und -auslassventilzeitpunkte für einen Brennkraftmaschinenzylinder eines geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems.
3B zeigt beispielhafte Anpassungen der Einlassventil- und Auslassventilzeitpunkte für einen Brennkraftmaschinenzylinder des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems für verschiedene Brennkraftmaschinenbetriebsmodi.
4A-4B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems, wobei ein erster Abgaskrümmer Abgas und Durchblasluft zu einem Einlass des Brennkraftmaschinensystems leitet und ein zweiter Abgaskrümmer Abgas zu einem Auslass des Brennkraftmaschinensystems leitet, unter verschiedenen Fahrzeug- und Brennkraftmaschinenbetriebsmodi.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Kaltstartmodus.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Schubabschaltungsmodus.
7A-7B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Gasreaktionsmodus.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem elektrischen Verstärkungsmodus.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Verdichterschwellenwertmodus.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Ausgangsdurchblasverbrennungskühl(baseline blowthrough combustion cooling - BTCC)-modus.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Diagnostizieren eines oder mehrerer Ventile des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems auf Grundlage des Spülkrümmerdrucks.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des AGR-Stroms und der Durchblasluft von einem Spülkrümmer über das Anpassen des Betriebs eines oder mehrerer Ventile des Abgasbrennkraftmaschinensystems zu einem Ansaugkanal.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Auswählen zwischen Betriebsmodi, um einen Strom von Abgasen aus den Brennkraftmaschinenzylindern über Spülauslassventile und einen Spülabgaskrümmer des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems zu einem Ansaugkanal anzupassen.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Hybridelektrofahrzeugs, das das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem beinhaltet, in einem elektrischen Modus.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Abschaltungsmodus.
16 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Kaltstartmodus.
17 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Schubabschaltungs(DFSO)-modus.
18A-18B zeigen ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Gasreaktionsmodus.
19 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem elektrischen Verstärkungsmodus.
20 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Verdichterschwellenwertmodus.
21 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen des Drucks und Sauerstoffgehalts eines Spülabgaskrümmers über einen einzelnen Brennkraftmaschinenzyklus des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems.
22 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zum Steuern eines oder mehrerer Brennkraftmaschinenaktoren, um den Abgasrückführungs(AGR)-strom und den Durchblasstrom von den Spülauslassventilen der Brennkraftmaschinenzylinder zu einem Ansaugkanal des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems anzupassen.
23 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zum Betreiben eines Hybridelektrofahrzeugs in einem elektrischen Modus, um das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem vor dem Starten der Brennkraftmaschine zu erhitzen.
24 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von Veränderungen der Brennkraftmaschinenbetriebsparameter während des Betreibens des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Abschaltungsmodus.
25 zeigt ein beispielhaftes Diagramm des Betriebs des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems vom Anlassen bis zum Abschalten.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben einer geteilten Abgasbrennkraftmaschine mit Durchblasung und Abgasrückführung (AGR) über einen ersten Abgaskrümmer zu einem Einlass. Wie in 1A gezeigt, kann die geteilte Abgasbrennkraftmaschine einen ersten Abgaskrümmer (hierin als ein Spülabgaskrümmer bezeichnet) beinhalten, der ausschließlich an ein Spülauslassventil jedes Zylinders gekoppelt ist. Der Spülkrümmer ist über einen ersten AGR-Kanal, der ein erstes AGR-Ventil (hierin als BTCC-Ventil bezeichnet) beinhaltet, an den Ansaugkanal stromaufwärts eines Turboladerverdichters gekoppelt. Die geteilte Abgasbrennkraftmaschine beinhaltet außerdem einen zweiten Abgaskrümmer (hierin als ein Abblasabgaskrümmer bezeichnet), der ausschließlich an ein Abblasauslassventil jedes Zylinders gekoppelt ist. Der Abblaskrümmer ist an einen Abgaskanal der Brennkraftmaschine gekoppelt, wobei der Abgaskanal eine Turboladerturbine und eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen (die eine oder mehrere Katalysatoren beinhalten kann) beinhaltet. In einigen Ausführungsformen kann das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem zusätzliche Kanäle beinhalten, die zwischen dem Spülkrümmer und entweder dem Ansaug- oder dem Abgaskanal gekoppelt ist, wie in 1A gezeigt. Zusätzlich kann das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem in einigen Ausführungsformen verschiedene Ventilbetätigungsmechanismen beinhalten und kann in einem Hybridfahrzeug installiert sein, wie in 1B gezeigt. Aufgrund der mehreren Abgaskrümmer und verschiedenen Kopplungen des Spülkrümmer an den Ansaug- und Abgaskanal kann die geteilte Abgasbrennkraftmaschine ein einzigartiges Luft-Kraftstoff-Steuersystem beinhalten, wie in den 2A-2B gezeigt. Die Spülauslassventile und Abblasauslassventile öffnen und schließen sich zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einem Brennkraftmaschinenzyklus für jeden Zylinder, um Spül- und Abblasteile der verbrannten Abgase zu isolieren und diese Teile separat zum Spülkrümmer und Abblaskrümmer zu leiten, wie in 3A gezeigt. Die Zeitpunkte des Einlassventils, des Spülauslassventils und des Abblasauslassventils jedes Brennkraftmaschinenzylinders können angepasst werden, um AGR und/oder Durchblasung zum Einlass zu erhöhen und/oder die Brennkraftmaschinenleistung unter verschiedenen Brennkraftmaschinenbetriebsmodi zu optimieren, wie in 3B gezeigt.
Die Teile von verschiedenen Ventilen und Zeitpunkten der Zylindereinlass- und - auslassventile des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems können unter verschiedenen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen unterschiedlich gesteuert werden, wie in den 4A-4B gezeigt. Zum Beispiel können verschiedene Betriebsmodi des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems einen elektrischen Modus (ein Verfahren für diesen Modus ist in 14 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 23 gezeigt), einen Kaltstartmodus (ein Verfahren dafür ist in 5 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 16 gezeigt), einen Schubabschaltungsmodus (ein Verfahren für diesen Modus ist in 6 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 17 gezeigt), einen Gasreaktionsmodus (ein Verfahren für diesen Modus ist in den 7A-7B dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in den 18A-18B gezeigt), einen elektrischen Verstärkungsmodus (ein Verfahren für diesen Modus ist in 8 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 19 gezeigt), einen Verdichterschwellenwertmodus (ein Verfahren dafür ist in 9 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 20 gezeigt), einen Abschaltungsmodus (ein Verfahren für diesen Modus ist in 15 dargestellt und ein entsprechendes beispielhaftes Zeitverlaufsdiagramm ist in 24 gezeigt) und einen Ausgangsdurchblasverbrennungskühl(BTCC)-modus (ein Verfahren für diesen Modus ist in den 10-13 dargestellt und entsprechende beispielhafte Zeitverlaufsdiagramme sind in den 21 und 22 gezeigt) beinhalten. Während eines Betriebszeitraums der Brennkraftmaschine (z. B. von einem Zündschlüssel-Anschalt-Starten zu einem Zündschlüssel-Ausschalt-Abschalten) kann das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem zwischen mehreren der vorstehend beschriebenen Betriebsmodi übergehen. Ein Beispiel solch eines Brennkraftmaschinenbetriebszeitraums vom Brennkraftmaschinenstart zum -abschalten ist in 25 gezeigt. Auf diese Weise können Brennkraftmaschinenaktoren des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems auf Grundlage eines aktuellen Betriebsmodus des Brennkraftmaschinensystems unterschiedlich gesteuert werden, um die Brennkraftmaschineneffizienz zu erhöhen und Brennkraftmaschinenemissionen bei jedem Brennkraftmaschinenbetriebsmodus zu reduzieren.
In der folgenden Beschreibung zeigt ein Ventil, das betriebsfähig oder aktiviert ist, gemäß den bestimmten Zeitpunkten während des Verbrennungszyklus für einen vorgegebenen Satz von Bedingungen an, dass es geöffnet und/oder geschlossen ist. Ähnlich hierzu zeigt ein Ventil, das abgeschaltet oder nicht betriebsfähig ist, an, dass das Ventil geschlossen bleibt, sofern nicht anderweitig angegeben.
1A zeigt eine schematische Darstellung eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors 10, der in ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs integriert werden kann. Die Brennkraftmaschine 10 beinhaltet eine Vielzahl von Brennkammern (d. h. Zylindern), die auf der Oberseite von einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) abgedeckt sein können. In dem in 1A gezeigten Beispiel beinhaltet die Brennkraftmaschine 10 Zylinder 12, 14, 16 und 18, die in einer 4er-Reihenkonfiguration angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass, obwohl 1A vier Zylinder zeigt, die Brennkraftmaschine 10 eine beliebige Anzahl von Zylindern in einer beliebigen Konfiguration, z. B. V-6, I-6, V-12, gegenüberliegende 4 usw., beinhalten kann. Außerdem können die in 1A gezeigten Zylinder eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa die in 1B gezeigte Zylinderkonfiguration, wie weiter unten beschrieben. Jeder der Zylinder 12, 14, 16 und 18 beinhaltet zwei Einlassventile, einschließlich des ersten Einlassventils 2 und des zweiten Einlassventils 4, und zwei Auslassventile, einschließlich des ersten Auslassventils (hierin als ein Abblasauslassventil oder Abblasventil bezeichnet) 8 und des zweiten Auslassventils (hierin als ein Spülauslassventil oder Spülventil bezeichnet) 6. Die Einlassventile und Auslassventile können hierin als Zylindereinlassventile bzw. Zylinderauslassventile bezeichnet werden. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf 1B erläutert, kann ein Zeitpunkt (z. B. Öffnungszeitpunkt, Schließzeitpunkt, Öffnungsdauer usw.) jedes der Einlassventile über verschiedene Nockenwellenzeitsteuerungssysteme gesteuert werden. In einer Ausführungsform können sowohl die ersten Einlassventile 2 als auch die zweiten Einlassventile 4 auf eine gleiche Ventilzeitsteuerung gesteuert werden (z. B., sodass sie sich im Brennkraftmaschinenzyklus zur gleichen Zeit öffnen und schließen). In einer alternativen Ausführungsform können die ersten Einlassventile 2 und die zweiten Einlassventile 4 zu einer anderen Ventilzeitsteuerung gesteuert werden. Außerdem können die ersten Auslassventile 8 zu einer anderen Ventilzeitsteuerung als die zweiten Auslassventile 6 gesteuert werden (z. B., sodass sich ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil eines gleichen Zylinders zu anderen Zeitpunkten als das andere öffnen und zu anderen Zeitpunkten als das andere schließen), wie weiter unten erörtert.
Jeder Zylinder empfängt Ansaugluft (oder ein Gemisch aus Ansaugluft und rezirkuliertem Abgas, wie weiter unten erörtert) aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 28. Der Ansaugkrümmer 44 ist über Ansaugöffnungen (z. B. Leitungen) an die Zylinder gekoppelt. Zum Beispiel ist der Ansaugkrümmer 44 der Darstellung in 1A nach an jedes erste Einlassventil 2 jedes Zylinders über erste Ansaugöffnungen 20 gekoppelt. Außerdem ist der Ansaugkrümmer 44 an jedes zweite Einlassventil 4 jedes Zylinders über zweite Ansaugöffnungen 22 gekoppelt. Auf diese Weise kann jede Zylinderansaugöffnung selektiv mit dem Zylinder, an den sie über eines des ersten Einlassventils 2 oder des zweiten Einlassventils 4 gekoppelt ist, kommunizieren. Jede Ansaugöffnung kann Luft und/oder Kraftstoff an den Zylinder, an den sie gekoppelt ist, zur Verbrennung liefern.
Ein oder mehrere der Ansaugöffnungen können eine Ladungsbewegungssteuervorrichtung, wie etwa ein Ladungsbewegungssteuerventil (charge motion control valve - CMCV), beinhalten. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet jede erste Ansaugöffnung 20 jedes Zylinders ein CMCV 24. CMCVs 24 können auch als Wirbelsteuerventile oder Tumble-Steuerventil bezeichnet werden. CMCVs 24 können den Luftstrom, der über die ersten Einlassventile 2 in die Zylinder gelangt, einschränken. Im Beispiel aus 1A kann jedes CMCV 24 eine Ventilplatte beinhalten; allerdings sind andere Designs des Ventils möglich. Für die Zwecke dieser Offenbarung gilt es zu beachten, dass das CMCV 24 in der „geschlossenen“ Position ist, wenn es vollständig aktiviert ist, und die Ventilplatte kann vollständig in die entsprechende erste Ansaugöffnung 20 geneigt werden, was zu einem maximalen Luftladungsstromhindernis führt. Alternativ befindet sich das CMCV 24 in der „offenen“ Position, wenn es abgeschaltet ist, und die Ventilplatte kann vollständig gedreht werden, um im Wesentlichen parallel zum Luftstrom zu liegen, wodurch das Luftstromladungshindernis erheblich minimiert oder eliminiert wird. Die CMCVs können grundsätzlich in ihrer „offenen“ Position gehalten werden und können nur „geschlossen“ aktiviert werden, wenn Wirbelbedingungen gewünscht sind. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet nur eine Ansaugöffnung jedes Zylinders das CMCV 24. Allerdings können beide Ansaugöffnungen jedes Zylinders in alternativen Ausführungsformen ein CMCV 24 beinhalten. Die Steuerung 12 kann die CMCVs 24 betätigen (z. B. über einen Ventilaktor, der an eine rotierende Welle gekoppelt sein kann, die direkt an jedes CMCV 24 gekoppelt ist), um die CMCVs als Reaktion auf Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (wie etwa Brennkraftmaschinendrehzahl/-last und/oder wenn die Durchblasung über die zweiten Auslassventile 6 aktiv ist) in die offene oder geschlossenen Position oder eine Vielzahl von Positionen zwischen der offenen und geschlossenen Position zu bewegen, wie weiter unten erörtert. Wie hierin bezeichnet, kann sich Durchblasluft oder Durchblasverbrennungskühlung auf Ansaugluft beziehen, die während eines Ventilöffnungsüberschneidungszeitraums zwischen den Einlassventilen und den zweiten Auslassventilen 6 (z. B. eines Zeitraums, wenn sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile 6 zur gleichen Zeit offen sind) von einem oder mehreren Einlassventilen jedes Zylinders zu den zweiten Auslassventilen 6 (und in den zweiten Abgaskrümmer 80) strömt.
Ein doppelstufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem (wie etwa das in 1B gezeigte Kraftstoffsystem) kann verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an den Einspritzvorrichtungen 66 zu erzeugen. Somit kann Kraftstoff über die Einspritzvorrichtungen 66 direkt in die Zylinder eingespritzt werden. Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt den Zylindern 12, 14, 16 und 18 als Reaktion auf die Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Die Zylinder 12, 14, 16 und 18 sind jeweils an zwei Abgasöffnungen zum separaten Leiten der Abblas- und Spülteile der Verbrennungsgase gekoppelt. Insbesondere, wie in 1A gezeigt, lassen die Zylinder 12, 14, 16 und 18 die Verbrennungsgase (z. B. Spülteil) zum zweiten Abgaskrümmer (hierin als ein Spülkrümmer bezeichnet) 80 über zweite Abgasleitungen (z. B. Öffnungen) 82) und die Verbrennungsgase (z. B. Abblasteil) zum ersten Abgaskrümmer (hierin als ein Abblaskrümmer bezeichnet) 84 über erste Abgasleitungen (z. B. Öffnungen) 86 ab. Die zweiten Abgasleitungen 82 erstrecken sich von den Zylindern 12, 14, 16 und 18 zum zweiten Abgaskrümmer 80. Zusätzlich beinhaltet der erste Abgaskrümmer 84 einen ersten Krümmerabschnitt 81 und einen zweiten Krümmerabschnitt 85. Die ersten Abgasleitungen 86 der Zylinder 12 und 18 (hierin als die äußeren Zylinder bezeichnet) erstrecken sich von den Zylindern 12 und 18 zum zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84. Zusätzlich erstrecken sich die ersten Abgasleitungen 86 der Zylinder 14 und 16 (hierin als die inneren Zylinder bezeichnet) von den Zylindern 14 und 16 zum ersten Krümmerabschnitt 81 des ersten Abgaskrümmers 84.
Jede Abgasleitung kann selektiv mit dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, über ein Auslassventil kommunizieren. Zum Beispiel kommunizieren zweite Abgasleitungen 82 mit ihren entsprechenden Zylindern über zweite Auslassventile 6 und die ersten Abgasleitungen 86 kommunizieren mit ihren entsprechenden Zylindern über erste Auslassventile 8. Die zweiten Abgasleitungen 82 sind von den ersten Abgasleitungen 86 isoliert, wenn sich mindestens ein Auslassventil jedes Zylinders in einer geschlossenen Position befindet. Abgase können nicht direkt zwischen den Abgasleitungen 82 und 86 strömen. Das vorstehend beschriebene Abgassystem kann hierin als ein geteiltes Abgaskrümmersystem bezeichnet werden, wobei ein erster Teil der Abgase aus jedem Zylinder zum ersten Abgaskrümmer 84 abgegeben wird und ein zweiter Teil der Abgase aus jedem Zylinder zum zweiten Abgaskrümmer 80 abgegeben wird und wobei der erste und der zweite Abgaskrümmer nicht direkt miteinander kommunizieren (z. B. kein Kanal koppelt die zwei Abgaskrümmer direkt aneinander und somit vermischen sich der erste und der zweite Teil der Abgase innerhalb des ersten und des zweiten Abgaskrümmers nicht miteinander).
Die Brennkraftmaschine 10 beinhaltet einen Turbolader, der eine doppelstufige Abgasturbine 164 und einen Ansaugverdichter 162, die auf einer gemeinsamen Welle gekoppelt sind, beinhaltet. Die doppelstufige Turbine 164 beinhaltet eine erste Turbine 163 und eine zweite Turbine 165. Die erste Turbine 163 ist direkt an den ersten Krümmerabschnitt 81 des ersten Abgaskrümmers 84 gekoppelt und empfängt Abgase nur aus den Zylindern 14 und 16 über erste Auslassventile 8 der Zylinder 14 und 16. Die zweite Turbine 165 ist direkt an den zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84 gekoppelt und empfängt Abgase nur aus den Zylindern 12 und 18 über erste Auslassventile 8 der Zylinder 12 und 18. Die Rotation der ersten und zweiten Turbine treibt die Rotation des Verdichters 162, der innerhalb des Ansaugkanals 28 angeordnet ist, an. Somit wird die Ansaugluft am Verdichter 162 verstärkt (z. B. unter Druck gesetzt) und bewegt sich stromabwärts zum Ansaugkrümmer 44. Die Abgase verlassen sowohl die erste Turbine 163 als auch die zweite Turbine 165 in den gemeinsamen Abgaskanal 74. Ein Wastegate kann an die doppelstufige Turbine 164 gekoppelt werden. Insbesondere kann das Wastegateventil 76 in einer Umgehung 78 enthalten sein, die zwischen jedem des ersten Krümmerabschnitts 81 und des zweiten Krümmerabschnitts 85 stromaufwärts eines Einlasses zur doppelstufigen Turbine 164 und dem Abgaskanal 74 stromabwärts eines Auslasses der doppelstufigen Turbine 164 gekoppelt ist. Auf diese Weise steuert eine Position des Wastegateventils (hierin als ein Turbinenwastegate bezeichnet) 76 einen Betrag der Verstärkung, die vom Turbolader bereitgestellt wird. In alternativen Ausführungsformen kann die Brennkraftmaschine 10 eine einstufige Turbine beinhalten, wo alle Abgase aus dem ersten Abgaskrümmer 84 zu einem Einlass einer gleichen Turbine geleitet werden.
Abgase, die die doppelstufige Turbine 164 verlassen, strömen stromabwärts im Abgaskanal 74 zu einer ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und einer zweiten Emissionssteuervorrichtung 72, wobei die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 stromabwärts im Abgaskanal 74 von der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet ist. Die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können in einem Beispiel einen oder mehrere Katalysatorbausteine beinhalten. In einigen Beispielen können die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 Dreiwegekatalysatoren sein. In anderen Beispielen können die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 einen oder eine Vielzahl eines Dieseloxidationskatalysators (Diesel Oxidation Catalyst - DOC) und eines selektiven katalytischen Reduktionskatalysators (Selective Catalytic Reduction Catalyst - SCR) beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 einen Benzinpartikelfilter (BPF) beinhalten. In einem Beispiel kann die erste Emissionssteuervorrichtung 70 einen Katalysator beinhalten und die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 kann einen BPF beinhalten. Nach dem Strömen durch die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können die Abgase hinaus zu einem Endrohr geleitet werden.
Der Abgaskanal 74 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Abgassensoren in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 12 des Steuersystems 15, wie weiter unten beschrieben. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet der Abgaskanal 74 eine erste Lambdasonde 90, die zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 angeordnet ist. Die erste Lambdasonde 90 kann dazu konfiguriert sein, einen Sauerstoffgehalt von Abgas, das in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 gelangt, zu messen. Der Abgaskanal 74 kann eine oder mehrere zusätzliche Lambdasonden beinhalten, die entlang des Abgaskanals 74 positioniert sind, wie etwa die zweite Lambdasonde 91, die zwischen der doppelstufigen Turbine 164 und der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist, und/oder die dritte Lambdasonde 93, die stromabwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist. Somit kann die zweite Lambdasonde 91 dazu konfiguriert sein, den Sauerstoffgehalt des Abgases, das in die erste Emissionssteuervorrichtung 70 gelangt, zu messen, und die dritte Lambdasonde 93 kann dazu konfiguriert sein, den Sauerstoffgehalt des Abgases, das die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 verlässt, zu messen. In einer Ausführungsform kann es sich bei der einen oder den mehreren Lambdasonden 90, 91 und 93 um Breitbandlambda(Universal Exhaust Gas Oxygen - UEGO)-sonden handeln. Alternativ dazu können die Lambdasonden 90, 91 und 93 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden. Der Abgaskanal 74 kann verschiedene andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren. Zum Beispiel, wie in 1A gezeigt, ist ein Drucksensor 96 innerhalb des Abgaskanals 74 zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert. Somit kann der Drucksensor 96 dazu konfiguriert sein, den Druck von Abgas, das in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 gelangt, zu messen. Sowohl der Drucksensor 96 als auch die Lambdasonde 90 sind innerhalb des Abgaskanals 74 an einem Punkt angeordnet, wo ein Strömungskanal 98 an den Abgaskanal 74 koppelt. Der Strömungskanal 98 kann hierin als ein Spülkrümmer-Umgehungskanal (scavenge manifold bypass passage - SMBP) 98 bezeichnet werden. Der Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 ist direkt an und zwischen dem zweiten Abgas(z. B. Spül)-krümmer 80 und dem Abgaskanal 74 gekoppelt. Ein Ventil 97 (hierin als das Spülkrümmer-Umgehungsventil, scavenge manifold bypass valve - SMBV, bezeichnet) ist innerhalb des Spülkrümmer-Umgehungskanals 98 angeordnet und ist von der Steuerung 12 betätigbar, um einen Betrag von Abgasstrom aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Abgaskanal 74 an einer Stelle zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 anzupassen.
Der zweite Abgaskrümmer 80 ist direkt an einen ersten Abgasrückführungs(AGR)-kanal 50 gekoppelt. Der erste AGR-Kanal 50 ist direkt zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 80 und dem Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters (z. B. Turboladerverdichters) 162 gekoppelt (und kann somit als ein Niederdruck-AGR-Kanal bezeichnet werden). Somit werden Abgase (oder Durchblasluft, wie weiter unten erläutert) vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 über den ersten AGR-Kanal 50 geleitet. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet der erste AGR-Kanal 50 einen AGR-Kühler 52, der dazu konfiguriert ist, Abgase zu kühlen, die aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkrümmer 28 und einem ersten AGR-Ventil 54 (welches hierin als das BTCC-Ventil bezeichnet werden kann) strömen. Die Steuerung 12 ist dazu konfiguriert, eine Position des ersten AGR-Ventils 54 zu betätigen und anzupassen, um einen Betrag von Luftstrom durch den ersten AGR-Kanal 50 zu steuern. Wenn sich das erste AGR-Ventil 54 in einer geschlossenen Position befindet, können keine Abgase oder Ansaugluft aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 strömen. Außerdem, wenn sich das erste AGR-Ventil 54 in einer offenen Position befindet, können Abgase und/oder Durchblasluft aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 strömen. Die Steuerung 12 kann zusätzlich das erste AGR-Ventil 54 in eine Vielzahl von Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen stellen.
Eine erste Ausstoßvorrichtung 56 ist an einem Auslass des AGR-Kanals 50 innerhalb des Ansaugkanals 28 positioniert. Die erste Ausstoßvorrichtung 56 kann eine Verengung oder ein Venturi beinhalten, die/das eine Druckerhöhung am Einlass des Verdichters 162 bereitstellt. Infolgedessen kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 mit frischer Luft gemischt werden, die durch den Ansaugkanal 28 zum Verdichter 162 strömt. Somit kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 als die Bewegungsströmung an der ersten Ausstoßvorrichtung 56 wirken. In einer alternativen Ausführungsform gibt es womöglich keine Ausstoßvorrichtung, die am Auslass des AGR-Kanals 50 positioniert ist. Stattdessen kann ein Auslass des Verdichters 162 als eine Ausstoßvorrichtung geformt sein, die den Gasdruck senkt, um beim AGR-Strom zu unterstützen (und somit ist Luft in dieser Ausführungsform die Bewegungsströmung und AGR ist die sekundäre Strömung). In einer weiteren Ausführungsform kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 an der Hinterkante einer Schaufel des Verdichters 162 eingeführt werden, wodurch das Durchblasen von Luft durch den AGR-Kanal 50 zum Ansaugkanal 28 ermöglicht wird.
Ein zweiter AGR-Kanal 58 ist zwischen dem ersten AGR-Kanal 50 und dem Ansaugkanal 28 gekoppelt. Insbesondere, wie in 1A gezeigt, ist der zweite AGR-Kanal 58 an den ersten AGR-Kanal 50 zwischen dem AGR-Ventil 54 und dem AGR-Kühler 52 gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen, wenn der zweite AGR-Kanal 58 im Brennkraftmaschinensystem enthalten ist, beinhaltet das System womöglich keinen AGR-Kühler 52. Zusätzlich ist der zweite AGR-Kanal 58 direkt an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 gekoppelt. Aufgrund dieser Kopplung kann der zweite AGR-Kanal 58 hierin als ein Mitteldruck-AGR-Kanal bezeichnet werden. Außerdem, wie in 1A gezeigt, ist der zweite AGR-Kanal 58 an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (charge air cooler - CAC) 40 gekoppelt. Der CAC 40 ist dazu konfiguriert, Ansaugluft (was ein Gemisch aus frischer Ansaugluft von außerhalb des Brennkraftmaschinensystems und Abgasen sein kann) zu kühlen, wenn sie durch den CAC 40 gelangt. Somit können rezirkulierte Abgase aus dem ersten AGR-Kanal 50 und/oder dem zweiten AGR-kanal 58 über den CAC 40 gekühlt werden, bevor sie in den Ansaugkrümmer 44 gelangen. In einer alternativen Ausführungsform kann der zweite AGR-Kanal 58 an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des CAC 40 gekoppelt sein. In dieser Ausführungsform ist womöglich kein AGR-Kühler 52 innerhalb des ersten AGR-Kanals 50 angeordnet. Außerdem, wie in 1A gezeigt, kann eine zweite Ausstoßvorrichtung 57 innerhalb des Ansaugkanals 28 an einem Auslass des zweiten AGR-Kanals 58 positioniert sein.
Ein zweites AGR-Ventil 59 (z. B. Mitteldruck-AGR-Ventil) ist innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 angeordnet. Das zweite AGR-Ventil 59 ist dazu konfiguriert, einen Betrag von Gasstrom (z. B. Ansaugluft oder Abgas) durch den zweiten AGR-Kühler 58 anzupassen. Wie weiter unten beschrieben, kann die Steuerung 12 das AGR-Ventil 59 in eine offene Position (wodurch der Strom durch den zweiten AGR-Kanal 58 ermöglicht wird), eine geschlossene Position (wodurch der Strom durch den AGR-Kanal 58 blockiert wird) oder eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen auf Grundlage (z. B. als eine Funktion von) Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen betätigen. Zum Beispiel kann das Betätigen des AGR-Ventils 59 die Steuerung 12 beinhalten, die ein elektronisches Signal an einen Aktor des AGR-Ventils 59 sendet, um eine Ventilplatte des AGR-Ventils 59 in eine offene Position, geschlossene Position oder eine Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zu bewegen. Wie außerdem weiter unten erläutert, kann Luft auf Grundlage von Systemdrücken und Positionen von alternativen Ventilen im Brennkraftmaschinensystemen entweder zum Ansaugkanal 28 innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 oder zum zweiten Abgaskrümmer 80 innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 strömen.
Der Ansaugkanal 28 beinhaltet ferner eine elektronische Ansaugdrossel 62 in Kommunikation mit dem Ansaugkrümmer 44. Wie in 1A gezeigt, ist die Ansaugdrossel 62 stromabwärts des CAC 40 positioniert. Die Position einer Drosselplatte 64 der Drossel 62 kann von einem Steuersystem 15 über einen Drosselaktor (nicht gezeigt), der kommunikativ an die Steuerung 12 gekoppelt ist, angepasst werden. Durch das Modulieren der Luftansaugdrossel 62 während des Betreibens des Verdichters 162 kann eine Menge von frischer Luft aus der Atmosphäre und/oder eine Menge von rezirkulierten Abgasen aus dem einen oder den mehreren AGR-Kanälen kann in die Brennkraftmaschine 10 angesaugt werden, die von dem CAC 40 gekühlt und bei Verdichter- (oder verstärktem) Druck über den Ansaugkrümmer 44 zu den Brennkraftmaschinenzylindern geliefert werden. Um das Verdichterpumpen zu reduzieren, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 162 verdichteten Luftfüllung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Ein Verdichterrezirkulationskanal 41 kann zum Rezirkulieren von Druckluft aus dem Verdichterauslass stromaufwärts des CAC 40 zum Verdichtereinlass bereitgestellt werden. Das Verdichterrezirkulationsventil (compressor recirculation valve - CRV) 42 kann zum Anpassen einer Menge von Rezirkulationsstrom, der zum Verdichtereinlass rezirkuliert wird, bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann das CRV 42 über einen Befehl von der Steuerung 12 als Reaktion auf tatsächliche oder erwartete Verdichterpumpbedingungen zum Öffnen betätigt werden.
Ein dritter Strömungskanal 30 (der hierin als ein heißes Rohr bezeichnet werden kann) ist zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 80 und dem Ansaugkanal 28 gekoppelt. Insbesondere ist ein erstes Ende des dritten Strömungskanals 30 direkt an den zweiten Abgaskrümmer 80 gekoppelt und ein zweites Ende des dritten Strömungskanals 30 ist direkt an den Ansaugkanal 28 stromabwärts der Ansaugdrossel 62 und stromaufwärts des Ansaugkrümmers 44 gekoppelt. Ein drittes Ventil 32 (z. B. Ventil des heißen Rohrs) ist innerhalb des dritten Strömungskanals 30 angeordnet und dazu konfiguriert, eine Menge von Luftstrom durch den dritten Strömungskanal 30 anzupassen. Das dritte Ventil 32 kann als Reaktion auf ein Betätigungssignal, das von der Steuerung 12 an einen Aktor des dritten Ventils 32 gesendet wird, in eine vollständig offene Position, eine vollständig geschlossene Position oder eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen betätigt werden.
Der zweite Abgaskrümmer 80 und/oder die zweiten Abgasleitungen 82 können einen oder mehrere Sensoren (wie etwa Druck-, Temperatursensoren und/oder Lambdasonden) beinhalten, die darin angeordnet sind. Zum Beispiel, wie in 1A gezeigt, beinhaltet der zweite Abgaskrümmer 80 einen Drucksensor 34 und eine Lambdasonde 36, die darin angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, einen Druck bzw. Sauerstoffgehalt von Abgasen und Durchblas(z. B. Ansaug)-luft, die die zweiten Auslassventile 6 verlässt und in den zweiten Abgaskrümmer 80 gelangt, zu messen. Zusätzlich oder alternativ zur Lambdasonde 36 kann jede zweite Abgasleitung 82 eine individuelle Lambdasonde 38 beinhalten, die darin angeordnet ist. Somit kann ein Sauerstoffgehalt von Abgasen und/oder Durchblasluft, die jeden Zylinder über zweite Auslassventile 6 verlassen, auf Grundlage einer Ausgabe der Lambdasonde 38 bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen, wie in 1A gezeigt, kann der Ansaugkanal 28 einen elektrischen Verdichter 60 beinhalten. Der elektrische Verdichter 60 ist in einem Umgehungskanal 61 angeordnet, der an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts und stromabwärts eines elektrischen Verdichterventils 63 gekoppelt ist. Insbesondere ist ein Einlass zum Umgehungskanal 61 an den Ansaugkanal 28 stromaufwärts des elektrischen Verdichterventils 63 gekoppelt und ein Auslass zum Umgehungskanal 61 ist an den Ansaugkanal 28 stromabwärts des elektrischen Verdichterventils 63 und stromaufwärts davon, wo der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 koppelt, gekoppelt. Außerdem ist der Auslass des Umgehungskanals 61 stromaufwärts im Ansaugkanal 28 vom Turboladerverdichter 162 gekoppelt. Der elektrische Verdichter 60 kann elektrisch von einem Elektromotor unter Verwendung von Energie, die in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, angetrieben werden. In einem Beispiel kann der Elektromotor Teil des elektrischen Verdichters 60 sein, wie in 1A gezeigt. Wenn zusätzliche Verstärkung (z. B. erhöhter Druck der Ansaugluft über Atmosphärendruck) angefordert wird, über einer Menge, die vom Verdichter 162 bereitgestellt wird, kann die Steuerung 12 den elektrischen Verdichter 60 aktivieren, sodass er rotiert und einen Druck von Ansaugluft, die durch den Umgehungskanal 61 strömt, erhöht. Außerdem kann die Steuerung 12 das elektrische Verdichterventil 63 in eine geschlossene oder teilweise geschlossene Position betätigen, um eine erhöhte Menge von Ansaugluft durch den Umgehungskanal 61 und den elektrischen Verdichter 60 zu leiten.
Der Ansaugkanal 28 kann einen oder mehrere zusätzliche Sensoren beinhalten (wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Strömungsratensensoren und/oder Lambdasonden). Zum Beispiel, wie in 1A gezeigt, beinhaltet der Ansaugkanal 28 einen Luftmassenstrom(mass air flow - MAF)-sensor 48, der stromaufwärts des Verdichters 162, des elektrischen Verdichterventils 63 und davon, wo der erste AGR-Kanal 59 an den Ansaugkanal 28 koppelt, angeordnet ist. Ein Ansaugdrucksensor 31 und ein Ansaugtemperatursensor 33 sind im Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 und stromabwärts davon, wo der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 koppelt, positioniert. Eine Ansauglambdasonde 35 und ein Ansaugtemperatursensor 43 können sich im Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 und stromaufwärts des CAC 40 befinden. Ein zusätzlicher Ansaugdrucksensor 37 kann im Ansaugkanal 28 stromabwärts des CAC 40 und stromaufwärts der Drossel 28 positioniert sein. In einigen Ausführungsformen, wie in 1A gezeigt, kann eine zusätzliche Ansauglambdasonde 39 im Ansaugkanal 28 zwischen dem CAC 40 und der Drossel 28 positioniert sein. Außerdem sind ein Ansaugkrümmerdruck(z. B. MAP)-sensor 122 und ein Ansaugkrümmertemperatursensor 123 innerhalb des Ansaugkrümmers 44 stromaufwärts aller Brennkraftmaschinenzylinder positioniert.
In einigen Beispielen kann die Brennkraftmaschine 10 an ein Elektromotor-/Batteriesystem (wie in 1B gezeigt) in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelauslegung, Serienauslegung oder eine Abwandlung oder Kombinationen daraus aufweisen. Ferner können in manchen Ausführungsformen andere Brennkraftmaschinenkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
Die Brennkraftmaschine 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem 15, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer über eine Eingabevorrichtung (in 1A nicht gezeigt) gesteuert werden. Der Darstellung nach empfängt das Steuersystem 15 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die verschiedene Beispiele in dieser Schrift beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 Druck-, Temperatursensoren und Lambdasonden beinhalten, die sich innerhalb des Ansaugkanals 28, Ansaugkrümmers 44, Abgaskanals 74 und zweiten Abgaskrümmers 80 befinden, wie vorstehend beschrieben. Andere Sensoren können einen Drosseleinlassdruck(throttle inlet pressure - TIP)-sensor zum Schätzen eines Drosseleinlassdrucks (TIP) und/oder einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (throttle air temperature - TCT), der stromabwärts der Drossel im Ansaugkanal gekoppelt ist, beinhalten. Zusätzliche Systemsensoren und Aktoren werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 1B ausgeführt. Als ein anderes Beispiel können die Aktoren 81 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die Ventile 63, 42, 54, 59, 32, 97, 76 und die Drossel 62 beinhalten. Die Aktoren 81 können ferner verschiedene Nockenwellenzeitsteuerungsaktoren beinhalten, die an die Zylindereinlass- und -auslassventile gekoppelt sind (wie weiter unten unter Bezugnahme auf 1B beschrieben). Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage der Anweisung oder des in einem Speicher der Steuerung 12 programmierten Codes einer oder mehreren Routinen entsprechend auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen (z. B. Verfahren) sind hierin in den 4-15 beschrieben. Zum Beispiel kann das Anpassen des AGR-Stroms aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 Anpassen eines Aktors des ersten AGR-Ventils 54 beinhalten, um eine Menge von Abgasstrom anzupassen, der vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 strömt. In einem anderen Beispiel kann das Anpassen des AGR-Stroms aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 Anpassen eines Aktors einer Nockenwelle von Auslassventilen beinhalten, um eine Öffnungszeitsteuerung von zweiten Auslassventilen 6 anzupassen.
Auf diese Weise können der erste und der zweite Abgaskrümmer aus 1A ausgelegt sein, um die Abblas- und Spülteile des Abgases separat zu leiten. Der erste Abgaskrümmer 84 kann den Abblasimpuls des Abgases zur doppelstufigen Turbine 164 über den ersten Krümmerabschnitt 81 und den zweiten Krümmerabschnitt 85 leiten, während der zweite Abgaskrümmer 80 den Spülteil des Abgases zum Ansaugkanal 28 über einen oder mehrere des ersten AGR-Kanals 50 und des zweiten AGR-Kanals 58 und/oder zum Abgaskanal 74 stromabwärts der doppelstufigen Turbine 164 über den Strömungskanal 98 zu leiten. Zum Beispiel leiten die ersten Auslassventile 8 den Abblasteil der Abgase durch den ersten Abgaskrümmer 84 zur doppelstufigen Turbine 164 und sowohl die erste als auch die zweite Emissionssteuervorrichtung 70 und 72, während die zweiten Auslassventile 6 den Spülteil der Abgase durch den zweiten Abgaskrümmer 80 und entweder zum Ansaugkanal 28 über einen oder mehrere AGR-Kanäle oder zum Abgaskanal 74 und zur zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 über den Strömungskanal 98 leiten.
Es gilt zu beachten, dass, während 1A die Brennkraftmaschine 10 zeigt, die jeden des ersten AGR-Kanals 50, zweiten AGR-Kanals 58, Strömungskanals 98 und Strömungskanals 30 beinhaltet, die Brennkraftmaschine 10 in alternativen Ausführungsformen nur einen Abschnitt dieser Kanäle beinhalten kann. Zum Beispiel kann die Brennkraftmaschine 10 in einer Ausführungsform nur den ersten AGR-Kanal 50 und den Strömungskanal 98 und nicht den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 30 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine 10 den ersten AGR-Kanal 50, den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 98, aber nicht den Strömungskanal 30 beinhalten. In einer weiteren Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine 10 den ersten AGR-Kanal 50, den Strömungskanal 30 und den Strömungskanal 98, aber nicht den zweiten AGR-Kanal 58 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkraftmaschine 10 nicht den elektrischen Verdichter 60 beinhalten. In weiteren Ausführungsformen kann die Brennkraftmaschine 10 alle oder nur einen Teil der in 1A gezeigten Sensoren beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 1B wird eine partielle Ansicht eines einzelnen Zylinders des Verbrennungsmotors 10, der in einem Fahrzeug 100 installiert werden kann, dargestellt. Somit werden Komponenten, die bereits in 1A eingeführt wurden, mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und nicht erneut eingeführt. Die Brennkraftmaschine 10 ist mit der Brennkammer (Zylinder) 130, der Kühlmittelhülse 114 und den Zylinderwänden 132 mit dem Kolben 136 dargestellt, die darin positioniert und mit der Kurbelwelle 140 verbunden sind. Der Darstellung nach kommuniziert die Brennkammer 130 über ein entsprechendes Einlassventil 152 und Auslassventil 156 mit dem Ansaugkanal 146 und dem Abgaskanal 148. Wie bereits in 1A beschrieben, kann jeder Zylinder der Brennkraftmaschine 10 Verbrennungsprodukte entlang zweier Leitungen abgeben. In der dargestellten Ansicht stellt der Abgaskanal 148 die erste Abgasleitung (z. B. Öffnung) dar, die vom Zylinder zur Turbine führt (wie etwa die zweite Abgasleitung 86 aus 1A), während die zweite Abgasleitung in dieser Ansicht nicht sichtbar ist.
Wie in 1A ebenfalls bereits ausgeführt, kann jeder Zylinder der Brennkraftmaschine 10 zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten. In der dargestellten Ansicht befinden sich das Einlassventil 152 und das Auslassventil 156 in einer oberen Region der Brennkammer 130. Das Einlassventil 152 und das Auslassventil 156 können von der Steuerung 12 unter Verwendung entsprechender Nockenbetätigungssysteme, einschließlich eines oder mehrerer Nocken, gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme können eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockenzeitsteuerung (variable cam timing - VCT), variablen Ventilzeitsteuerung (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) zum Variieren des Ventilbetriebs verwenden. In dem dargestellten Beispiel wird jedes Einlassventil 152 von einem Einlassnocken 151 gesteuert und jedes Auslassventil 156 wird von einem Auslassnocken 153 gesteuert. Der Einlassnocken 151 kann über einen Einlassventilzeitsteuerungsaktor 101 betätigt werden und der Auslassnocken 153 kann über einen Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 gemäß dem Satz von Einlass- bzw. Auslassventilzeitsteuerungen betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile über den Einlassventilzeitsteuerungsaktor 101 bzw. Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 deaktiviert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 senden, um das Auslassventil 156 zu deaktivieren, sodass es geschlossen bleibt und sich bei dessen eingestellter Zeitsteuerung nicht öffnet. Die Position des Einlassventils 152 und Auslassventils 156 kann durch die Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. Wie vorstehend eingeführt, können in einem Beispiel alle Auslassventile jedes Zylinders auf einer gleichen Auslassnockenwelle gesteuert werden. Somit kann eine Zeitsteuerung sowohl der (zweiten) Spülauslassventile als auch der (ersten) Abblasauslassventile zusammen über eine Nockenwelle angepasst werden, aber sie können relativ zueinander jeweils unterschiedliche Zeitsteuerungen aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das Spülauslassventil jedes Zylinders auf einer ersten Auslassnockenwelle gesteuert werden und ein Abblasauslassventil jedes Zylinders kann auf einer anderen, zweiten Auslassnockenwelle gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Ventilzeitsteuerung der Spülventile und der Abblasventile separat voneinander angepasst werden. In alternativen Ausführungsformen kann/können das/die Nocken- oder Ventilzeitsteuerungssystem(e) der Spül- und/oder Abblasauslassventile ein Nocken-in-Nocken-System, ein elektro-hydraulisches System auf den Spülventilen und/oder eine elektromechanische Ventilhubsteuerung auf den Spülventilen nutzen.
Zum Beispiel kann das Einlass- und/oder Auslassventil in einigen Ausführungsformen durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 130 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, beinhalten. In noch anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Ventilaktorsystem oder einen Aktor oder ein Aktorsystem zur variablen Ventilzeitsteuerung gesteuert werden.
In einem Beispiel beinhaltet der Einlassnocken 151 separate und verschiedene Nockenerhebungen, die verschiedene Ventilprofile (z. B. Ventilzeitsteuerung, Ventilhub, Dauer usw.) für jedes der zwei Einlassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. Ähnlich hierzu kann der Einlassnocken 153 separate und verschiedene Nockenerhebungen, die verschiedene Ventilprofile (z. B. Ventilzeitsteuerung, Ventilhub, Dauer usw.) für jedes der zwei Auslassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. In einem anderen Beispiel kann der Einlassnocken 151 eine gemeinsame Erhebung oder ähnliche Erhebungen beinhalten, die ein im Wesentlichen ähnliches Ventilprofil für jedes der zwei Einlassventile bereitstellen.
Zusätzlich können verschiedene Nockenprofile für die verschiedenen Auslassventile verwendet werden, um Abgase, die bei geringem Zylinderdruck abgegeben werden, von den Abgasen zu separieren, die bei Abgasdruck abgegeben werden. Zum Beispiel kann ein erstes Auslassnockenprofil das erste Auslassventil (z. B. Abblasventil) kurz vor dem UT (unteren Totpunkt) des Arbeitstaktes der Brennkammer 130 von der geschlossenen Position öffnen und das gleiche Auslassventil lange vor dem OT (oberen Totpunkt) schließen, um Abblasgase aus der Brennkammer selektiv abzugeben. Außerdem kann ein zweites Auslassnockenprofil positioniert sein, um ein zweites Auslassventil (z. B. Spülventil) vor einem Mittelpunkt des Ausstoßtaktes von geschlossen zu öffnen und dieses nach dem OT zu schließen, um den Spülteil der Abgase selektiv abzugeben.
Somit kann die Zeitsteuerung des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils Zylinderabblasgase aus dem Spülteil der Abgase isolieren, während restliche Abgase im Totraum des Zylinders mit frischer Ansaugluftdurchblasung während der positiven Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und den Spülauslassventilen gereinigt werden. Durch Strömen eines ersten Teils des Abgases, der die Zylinder verlässt (z. B. Abgas mit höherem Druck), zu der/den Turbine(n) und einem Abgaskanal für höheren Druck und Strömen eines späteren, zweiten Teils des Abgases (z. B. Abgas mit niedrigerem Druck) und Durchblasluft zum Verdichtereinlass wird die Brennkraftmaschinensystemeffizienz verbessert. Die Turbinenenergierückgewinnung kann gesteigert werden und die Brennkraftmaschineneffizienz kann über ein erhöhtes AGR und reduziertes Klopfen verbessert werden.
Weiter bei 1B ist der Abgassensor 126 der Darstellung nach an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Sensor 126 kann im Abgaskanal stromaufwärts von einer oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen, wie etwa den Vorrichtungen 70 und 72 aus 1A, positioniert sein. Der Sensor 126 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor; Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer Zweizustands-Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die nachgelagerten Emissionssteuervorrichtungen können eines oder mehrere von einem Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), eine NOx-Falle, GPF, verschiedenen anderen Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen davon beinhalten.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt) geschätzt werden, die in dem Abgaskanal 148 angeordnet sind. Alternativ kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen wie etwa Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio - AFR), Spätzündung etc. abgeleitet werden.
Der Zylinder 130 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Volumenverhältnis zwischen dem Kolben 136 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt handelt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann bei der Verwendung einer Direkteinspritzung aufgrund ihrer Auswirkung auf das Brennkraftmaschinenklopfen ebenfalls erhöht sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eine Zündkerze 92 beinhalten, um die Verbrennung zu initiieren. Das Zündsystem 188 kann der Brennkammer 130 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA (Spark Advance) von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 92 jedoch entfallen, wie etwa, wenn die Brennkraftmaschine 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Brennkraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgelegt sein, um dieser Kraftstoff zuzuführen. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 130 derart gezeigt, dass er eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 einschließt. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine so genannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 130 bereit. Zwar zeigt 1B die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung, jedoch kann sie auch über dem Kolben angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn die Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. In einer alternativen Ausführungsform kann die Einspritzvorrichtung 66 eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein, die Kraftstoff in die Ansaugöffnung stromaufwärts des Zylinders 130 bereitstellt.
Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 von einem Hochdruckkraftstoffsystem 180 zugeführt werden, zu dem Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffzuteiler gehören. Alternativ kann der Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei hier die Zeitsteuerung der Direktkraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei einer Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich nicht gezeigt, einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Bei diesen Unterschieden kann es sich um unterschiedliche Alkoholgehalte, eine unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungstemperaturen, unterschiedliche Kraftstoffmarken und/oder Kombinationen daraus handeln usw. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 180 mit einem Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem gekoppelt sein, zu welchem ein Kanister zum Aufbewahren von Kraftstoff zum Auftanken und der täglichen Kraftstoffdämpfe gehören. Die Kraftstoffdämpfe können während des Brennkraftmaschinenbetriebs aus dem Behälter zu den Brennkraftmaschinenzylindern gespült werden, wenn Spülbedingungen erfüllt werden. Zum Beispiel können die Spüldämpfe über den ersten Ansaugkanal bei oder unter dem Atmosphärendruck natürlich in den Zylinder gesaugt werden.
Die Brennkraftmaschine 10 kann zumindest teilweise von der Steuerung 12 und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 113 über eine Eingabevorrichtung 118, wie etwa ein Gaspedal 116, gesteuert werden. Die Eingabevorrichtung 118 sendet ein Pedalpositionssignal an die Steuerung 12. Die Steuerung 12 ist in 1B als Mikrocomputer dargestellt, zu welchem eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicher 106 dargestellt, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und ein Datenbus gehören. Das Speichermedium des Nurlesespeichers 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, welche durch den Mikroprozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren und Abläufe ausführbare Anweisungen darstellen, sowie andere Varianten, welche antizipiert aber nicht konkret aufgeführt sind. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an die Brennkraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (mass air flow - MAF) von einem Luftmassenstromsensor 48; der Brennkraftmaschinenkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlmittelhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; der Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) vom Sensor 122, des Zylinder-AFR von dem EGO-Sensor 126 und einer unnormalen Verbrennung von einem Klopfsensor und einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor. Ein Brennkraftmaschinendrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe von Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen.
Auf Grundlage von Beiträgen von einem oder mehreren der vorstehend genannten Sensoren kann die Steuerung 12 einen oder mehrere Aktoren anpassen, wie zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Drossel 62, die Zündkerze 92, die Einlass-/Auslassventile und Nocken usw. Die Steuerung kann Beitragsdaten von den verschiedenen Sensoren erhalten, die Beitragsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten auf Grundlage von Anweisungen oder darin programmierten Codes entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 100 um ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einer Brennkraftmaschine oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n) handeln. In dem in 1B gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 100 eine Brennkraftmaschine 10 und eine elektrische Maschine 161. Die elektrische Maschine 161 kann ein Motor oder ein Motor/Generator sein und kann hierin somit ebenfalls als ein Elektromotor bezeichnet werden. Die Kurbelwelle 140 der Brennkraftmaschine 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 166 ist zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 161 mit bzw. von dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 167 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als ein Parallel-, Reihen- oder Reihen-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung von einer Antriebsbatterie 170 auf, um den Fahrzeugrädern 160 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 170 bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 2A wird ein Blockdiagramm eines Steuersystems 200 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine für einen Verbrennungsmotor 10 und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das in eine Abgasemissionsvorrichtung strömt, gezeigt. Zumindest Abschnitte des Systems 200 können in einem System, wie in den 1A-B gezeigt, als ausführbare Anweisungen, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, enthalten sein. Andere Abschnitte des Systems 200 können Handlungen sein, die über die Steuerung 12 durchgeführt werden, wie in den 1A-B gezeigt, um Zustände von Vorrichtungen oder Aktoren in der Realität zu übertragen. Die hierin beschriebene Luft-Kraftstoff-Steuerung der Brennkraftmaschine kann in Zusammenarbeit mit bereits beschriebenen Sensoren und Aktoren wirken.
Ein grundlegendes gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird bei Block 202 eingegeben. Block 202 beinhaltet empirisch bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für eine Vielzahl von Brennkraftmaschinendrehzahl- und -lastpaaren. In einem Beispiel sind die empirisch bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in einer Tabelle im Steuerungsspeicher gespeichert. Die Tabelle kann über vorliegende Brennkraftmaschinendrehzahl- und Brennkraftmaschinenlastwerte eingepflegt werden. Die Tabelle gibt ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine (z. B. 14,6: 1) für die vorliegende Brennkraftmaschinendrehzahl und -last aus. Block 202 gibt das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine zur Summierstelle 204 und Divisionsstelle 203 aus.
Der Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine, wie er über einen Luftmassenstromsensor oder einen Ansaugkrümmerdrucksensor (wie etwa in 1A-B gezeigte MAF 48 und/oder MAP 122) bestimmt wird, wird bei Block 201 in das Steuersystem 200 eingegeben. Der Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine wird durch das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine aus Block 202 an der Divisionsstelle 203 dividiert, um eine gewünschte Kraftstoffmassenströmungsrate der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Die Kraftstoffmassenströmungsrate wird zur Multiplikationsstelle 208 ausgegeben.
An der Summierstelle 204 wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, wie es von der Lambdasonde 91 bestimmt wird, von dem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine subtrahiert, um einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler bereitzustellen. Zusätzlich wird ein Abweichungs- oder Versatzwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und zum tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine hinzugefügt, um die Katalysatoreffizienz zu verbessern. Die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird von der Summierstelle 248 ausgegeben. Die Summierstelle 204 gibt einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler zur proportionalen/integralen Steuerung 206 aus. Die proportionale/integrale (PI) Steuerung 206 integriert den Fehler und wendet proportionale und integrale Verstärkungen auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler an, um eine Korrektur oder Anpassung der Kraftstoffmassensteuerung an die Multiplikationsstelle 208 auszugeben. Die gewünschte Kraftstoffmassenströmungsrate der Brennkraftmaschine von der Divisionsstelle 203 wird mit der Korrektur der Kraftstoffmassensteuerung an der Multiplikationsstelle 208 multipliziert. Die Ausgabe der Multiplikationsstelle 208 ist eine angepasste Kraftstoffströmungsmenge, die bei Block 210 über eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungsübertragungsfunktion in eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungsimpulsbreite umgewandelt wird. Block 210 gibt eine Kraftstoffimpulsbreite aus, um Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der Brennkraftmaschine (z. B. in 2A nicht gezeigt, in den 1A-1B als Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 gezeigt) anzutreiben, und die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der Brennkraftmaschine injizieren die angepasste Kraftstoffströmungsmenge oder korrigierte Kraftstoffströmungsmenge in die Brennkraftmaschine 10.
Die Brennkraftmaschine 10 gibt Abgase zur Turboladerturbine (z. B. 163/165 aus 1A) aus. Die Abgase gelangen durch die Turboladerturbine 163/165 und in die Emissionssteuervorrichtung 70. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator sein. Die Abgase gelangen aus der Emissionssteuervorrichtung 70 in die Emissionssteuervorrichtung 72. Die Emissionssteuervorrichtung 72 kann ein Dreiwegekatalysator, ein Partikelfilter, ein Oxidationskatalysator oder eine Kombination aus Katalysator und Partikelfilter sein. Verarbeitete Abgase strömen zur Atmosphäre, nachdem sie durch die Emissionssteuervorrichtung 72 gelangen. Wie vorstehend erklärt, können die Turboladerturbine 163/165, die Emissionssteuervorrichtung 70 und die Emissionssteuervorrichtung 72 Teil eines Abgassystems der Brennkraftmaschine sein und entlang eines Abgaskanals der Brennkraftmaschine positioniert sein.
Abgase aus der Brennkraftmaschine können über die Lambdasonde 91 erfasst werden, um ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine kann als Rückkopplung im Steuersystem 200 verwendet werden. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird in die Summierstelle 204 eingegeben. Abgase stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 und stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 können über die Lambdasonde 90 erfasst werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Abgassystems zu bestimmen. Die Lambdasonde 90 ist in einem Abgaskanal positioniert, der sich zwischen der Emissionssteuervorrichtung 70 und der Emissionssteuervorrichtung 72 erstreckt. Alternativ können Abgase über eine Lambdasonde, die stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist (z. B. in 1A gezeigte Lambdasonde 93), anstelle der Lambdasonde 90 erfasst werden. Die Ausgabe der Lambdasonde 90 oder 93 wird zum Schalter 222 geleitet, wo sie dann auf Grundlage des Zustands des Schalters 222, der über die Modusschaltlogik 224 bestimmt wird, zur Summierstelle 248 oder zur Summierstelle 232 gesendet wird.
Die Modusschaltlogik 224 bestimmt einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und sie kann die Position oder den Zustand des Schalters 222 auf Grundlage des Betriebsmodus der Brennkraftmaschine verändern. Insbesondere befiehlt die Modusschaltlogik den Schalter 222 zu seiner Ausgangsposition, wenn der Luftstrom der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert unterschreitet und wenn nicht angefordert wird, die Abgasemissionsvorrichtungen zu regenerieren. Die Modusschaltlogik 224 befiehlt außerdem, das Ventil 97 aus 1A, das im Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 positioniert ist, über eine erste Aktorreferenzfunktion 226 zu schließen, wenn der Luftstrom der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert unterschreitet und wenn nicht angefordert wird, Abgasemissionsvorrichtungen zu regenerieren. Der Schalter 222 ist in seiner Ausgangsposition gezeigt. In seiner Ausgangs- oder ersten Position sendet der Schalter 222 Ausgabedaten von der Lambdasonde zur Summierstelle 248. Luft (z. B. Durchblasung) wird nicht dem Abgassystem (über den Spülkrümmer-Umgehungskanal 98) zugeführt, wenn sich der Schalter 222 in der ersten Position befindet.
Die Modusschaltlogik 224 bewegt den Schalter 222 zu einer zweiten Position, wie durch den Pfeil 250 angegeben, wie durch die Modusschaltlogik 224 geleitet, wenn die Luftstrommenge der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren ist. In seiner zweiten Position leitet der Schalter 222 die Ausgabe der Lambdasonde 90 zur Summierstelle 232. Die Modusschaltlogik 224 öffnet das Ventil 97 über eine Steuersignalausgabe von der ersten Referenzfunktion 226 zum Ventil 97, wenn die Luftstrommenge der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren ist. Eine Rate des Luftstroms, der dem Abgassystem über den Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 bereitgestellt wird, ist eine offene Schleife, die über die zweite Referenzfunktion 228 angepasst wird. In einem Beispiel gibt die zweite Referenzfunktion 228 einen Ventilpositionsbefehl, einen Betrag der Einlass- und Auslassventilüberschneidung (z. B. Kurbelwellenwinkeldauer, wo sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile gleichzeitig offen sind), einen Ladedruckbefehl oder einen anderen Luftstromanpassungsbefehl, der auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und der Massenstromrate von Kraftstoff und Luft beruht, die in der Brennkraftmaschine verbrannt werden, aus. Zum Beispiel können Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und Massenstromrate von Kraftstoff und Luft, die in der Brennkraftmaschine verbrannt werden, verwendet werden, um eine Tabelle oder Funktion, die einen Ventilpositionsbefehl, einen Befehl für den Betrag der Einlassventil- und Auslassventilüberschneidung oder einen Ladedruckbefehl ausgibt, zu indexieren. Die Rate von Luftstrom, der dem Abgassystem über den Spülkrümmer bereitgestellt wird, ist eine geschlossene Schleife, die über die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Eingabe zur Summierstelle 232 gesteuert wird. Der Ventilöffnungsbetrag, die Einlassventil- und Auslassventilüberschneidungsdauer, der Ladedruck oder die Betätigung anderer Aktoren, die den Luftstrom durch den Spülkrümmer anpassen, werden an der Brennkraftmaschine 10 gemäß der Steueranpassungsausgabe von der Summierstelle 236 angepasst. Somit passt die PI-Steuerung 234 Luftstromaktoren der Brennkraftmaschine durch Modifizieren der Ausgabe der zweiten Referenzfunktion 228 an.
Alternativ kann die Rate des Luftstroms, der dem Abgassystem über den Spülkrümmer bereitgestellt wird, eine offene Schleife sein, die auf Grundlage einer Schätzung der Rußbelastung, die in der Emissionssteuervorrichtung 72 gespeichert ist, oder einer Temperaturschätzung der Emissionssteuervorrichtung 72 anstelle der Lambdasondenausgabe gesteuert werden kann. Die Rußschätzung kann auf einer Druckdifferenz an der Emissionssteuervorrichtung 72 oder anderen fachbekannten Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen beruhen. Die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung 72 kann auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie etwa Brennkraftmaschinendrehzahl und -last, geschätzt werden. Außerdem kann die Luftstromrate eine geschlossene Schleife sein, die auf Grundlage der Temperatur der Emissionssteuervorrichtung 72 oder einer Druckdifferenz an der Emissionssteuervorrichtung 72 gesteuert wird. In solchen Beispielen wird die Temperatur oder Druckdifferenz für die Lambdasondeneingabe an der Summierstelle 232 substituiert und die Luft-Kraftstoff-Referenz wird durch eine Temperatur- oder Druckreferenz ersetzt. Die Luft, die zum Abgassystem strömt, war nicht an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine beteiligt.
In einem Beispiel gibt die zweite Referenzfunktion 228 einen Steuerbefehl an einen variablen Ventilzeitsteuerungsaktor (z. B. in 1B gezeigte 101 und 103) aus, um einen Betrag der Ventilöffnungsüberschneidung zwischen einem Einlassventil und einem Spülauslassventil eines gleichen Zylinders und somit von Durchblasluft (z. B. eine Menge von Durchblasluft), die zur Emissionssteuervorrichtung 72 geleitet wird, anzupassen. Alternativ gibt die zweite Referenzfunktion 228 ein Steuersignal an ein Ventil aus, wie etwa das Ventil 32 aus 1A oder das Ventil 97 aus 1A, wovon jedes den Luftstrom zum Abgassystem und zur Emissionssteuervorrichtung 72 anpassen kann. Außerdem gibt die zweite Aktorreferenzfunktion 228 in einigen Beispielen ein Steuersignal zu einem Turbolader-Wastegateaktor aus, der verwendet wird, um den Ladedruck anzupassen, welches außerdem angewandt werden kann, um den Luftstrom zur Emissionssteuervorrichtung 72 durch Anpassen der Durchblasluft durch Erhöhen oder Senken des Ladedrucks anzupassen.
Die Zeitsteuerung der Luftzufuhr zum Abgassystem aus dem Spülkrümmer kann wie folgt sein: ein stöchiometrisches oder mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird auf ein fettes oder stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine angereichert und Luft, die dem Abgassystem zugeführt wird, wird einen Brennkraftmaschinenzyklus früher zur nachgelagerten Emissionsvorrichtung 72 geliefert, bevor Abgase, die aus dem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine hergestellt werden, die Position der nachgelagerten Emissionsvorrichtung 72 erreichen. Die Luftzufuhr zum Abgassystem kann beendet werden, bevor das fette oder stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine vermagert wird.
Wenn sich der Schalter 222 in dessen zweiter Position befindet, werden Lambdasondendaten von der Lambdasonde 90 oder 93 zur Summierstelle 232 anstelle der Summierstelle 248 ausgegeben. Ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von der Lambdasonde 90 oder 93 wird von einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das durch den Referenzblock 230 bereitgestellt wird, subtrahiert. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus dem Referenzblock 230 kann sich von der gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe der Brennkraftmaschine aus Block 202 unterscheiden. In einem Beispiel wird das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases empirisch bestimmt und in einer Tabelle gespeichert, die durch die Brennkraftmaschinendrehzahl und -last indexiert wird. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus Block 230 kann ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bei hohen Brennkraftmaschinendrehzahlen und -lasten fett ist, wobei der Luftstrom der Brennkraftmaschine den Schwellenwert überschreitet. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus Block 230 kann eine magere Stöchiometrie aufweisen, wenn angefordert wird, die Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine stöchiometrisch ist. Das Subtrahieren des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von dem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stellt einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler des Abgases der Brennkraftmaschine bereit, die in eine zweite PI-Steuerung 234 eingegeben wird. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler des Abgases wird von der PI-Steuerung bearbeitet und eine Steuerkorrektur wird zur Summierstelle 236 zugeführt.
Die Brennkraftmaschinendrehzahl- (N) und -lastwerte werden verwendet, um Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte in der Tabelle 244 zu indexieren. Die Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte sind empirisch bestimmte Werte, die im Steuerspeicher gespeichert sind, und die Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte stellen eine Anpassung der Luft-Kraftstoff-Gemische im Abgassystem zum Zwecke des Verbesserns der Katalysatoreffizienz bereit. Die Luft-Kraftstoff-Abweichung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgassystem werden zum gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und zum Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bei der Summierstelle 204 hinzugefügt, wenn der Schalter 222 sich in der Ausgangsposition befindet. Wenn der Schalter 222 sich nicht in seiner Ausgangsposition befindet, kann die Ausgabe der Summierstelle 248 auf einen vorbestimmten Wert, wie etwa null, angepasst werden.
In einem ersten Beispiel dafür, wie das Steuersystem 200 arbeiten kann, kann die Steueranpassungsausgabe von der Summierstelle 236 eine Anpassung eines Betrags der Einlass- und Auslassventilüberschneidung sein, die dazu führt, dass Luft durch die Brennkraftmaschine gelangt, ohne an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine beteiligt gewesen zu sein. Durch Erhöhen der Einlass- und Auslassventilüberschneidung kann der Luftstrom durch die Brennkraftmaschine und über den Spülkrümmer-Umgehungskanal (z.B. in 1A gezeigte 98) in das Abgassystem erhöht werden. Im Gegensatz dazu kann der Luftstrom durch Reduzieren der Einlass- und Auslassventilüberschneidung durch die Brennkraftmaschine und über den Spülkrümmer-Umgehungskanal in das Abgassystem reduziert werden.
In einem zweiten Beispiel dafür, wie das Steuersystem 200 arbeiten kann, kann die Steueranpassungsausgabe von der Summierstelle 236 eine Anpassung des Ventils (z. B. 97 aus 1A), das im Spülkrümmer-Umgehungskanal positioniert ist, oder eines Ventils (z. B. 32 aus 1A), das in einem heißen Rohr (z. B. 30 aus 1A) positioniert ist, sein. Wenn die Brennkraftmaschine 10 bei hohen Lasten unter Verwendung von hohem Ladedruck betrieben wird, kann der Ansaugkrümmerdruck größer sein als der Spülkrümmerdruck und der Abgassystemdruck, sodass frische Luft, die nicht an der Verbrennung beteiligt war, durch das heiße Rohr zum Spülkrümmer und in das Abgassystem gelangen kann, um Abgase zu vermagern und der Emissionssteuervorrichtung 72 Sauerstoff bereitzustellen. Alternativ kann frische Luft durch die Brennkraftmaschinenzylinder und in den Spülkrümmer 80 gelangen, ohne an der Verbrennung beteiligt gewesen zu sein. Die Luft kann dann über den Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 zur Emissionssteuervorrichtung 72 geleitet werden, um die Abgase zu vermagern und der Emissionssteuervorrichtung 72 Sauerstoff bereitzustellen. Luft kann als Reaktion auf eine Anforderung, die Emissionssteuervorrichtung zu regenerieren, auf gleicher Weise zur Emissionssteuervorrichtung 72 geleitet werden. In einem Beispiel, wo die Emissionssteuervorrichtung ein Partikelfilter ist, kann eine Anforderung, den Partikelfilter zu regenerieren, als Reaktion auf einen Druckabfall am Partikelfilter, der einen Schwellendruck überschreitet, erfolgen.
Auf diese Weise kann das System 200 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, das von der Lambdasonde 91 beobachtet wird, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das von der Lambdasonde 90 oder 93 beobachtet wird, steuern, ohne Luft zum Abgassystem in einem ersten Modus zu leiten. Das System 200 kann außerdem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, das von der Lambdasonde 91 beobachtet wird, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das von der Lambdasonde 90 oder 93 beobachtet wird, steuern, wenn Luft über einen Spülkrümmer zum Abgassystem geleitet wird. Die Menge von Luft, die dem Abgassystem bereitgestellt wird und nicht an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine beteiligt ist, kann eine geschlossene Schleifenrückkopplung sein, die auf Grundlage der Ausgabe von der Lambdasonde 90 oder 93 und Anpassungen der Ventile, die an einen Spülkrümmer gekoppelt sind, der Einlass- und Auslassventilüberschneidung oder des Ladedrucks gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf 2B wird ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Steuersystems 250 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine für einen Verbrennungsmotor 10 und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das in eine Abgasemissionsvorrichtung strömt, gezeigt. Zumindest Abschnitte des Steuersystems 250 können in einem System, wie in den 1A-B gezeigt, als ausführbare Anweisungen, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, enthalten sein. Andere Abschnitte des Steuersystems 250 können Handlungen sein, die über die Steuerung 12 durchgeführt werden, wie in den 1A-B gezeigt, um Zustände von Vorrichtungen oder Aktoren in der Realität zu übertragen. Die hierin beschriebene Luft-Kraftstoff-Steuerung der Brennkraftmaschine kann in Zusammenarbeit mit bereits beschriebenen Sensoren und Aktoren wirken.
Ein grundlegendes gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird bei Block 252 eingegeben. Block 252 beinhaltet empirisch bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für eine Vielzahl von Brennkraftmaschinendrehzahl- und -lastpaaren. In einem Beispiel sind die empirisch bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in einer Tabelle im Steuerungsspeicher gespeichert. Die Tabelle kann über vorliegende Brennkraftmaschinendrehzahl- und Brennkraftmaschinenlastwerte eingepflegt werden. Die Tabelle gibt ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine (z. B. 14,6: 1) für die vorliegende Brennkraftmaschinendrehzahl und -last aus. Block 252 gibt das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine zur Summierstelle 254 und Divisionsstelle 253 aus.
Der Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine, wie er über einen Luftmassenstromsensor oder einen Ansaugkrümmerdrucksensor bestimmt wird, wird bei Block 251 in das Steuersystem 250 eingegeben. Der Luftmassenstrom der Brennkraftmaschine wird durch das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine aus Block 252 an der Divisionsstelle 253 dividiert, um eine gewünschte Kraftstoffmassenströmungsrate der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Die Kraftstoffmassenströmungsrate wird zur Multiplikationsstelle 258 ausgegeben.
An der Summierstelle 254 wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, wie es von der Lambdasonde 91 bestimmt wird, von dem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine subtrahiert, um einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler bereitzustellen. Zusätzlich wird ein Abweichungs- oder Versatzwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und zum tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine hinzugefügt, um die Katalysatoreffizienz zu verbessern. Die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird von der Summierstelle 278 ausgegeben. Die Summierstelle 254 gibt einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler zur proportionalen/integralen Steuerung 256 aus. Die proportionale/integrale (PI) Steuerung 256 integriert den Fehler und wendet proportionale und integrale Verstärkungen auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler an, um eine Korrektur oder Anpassung der Kraftstoffmassensteuerung an die Multiplikationsstelle 258 auszugeben. Die gewünschte Kraftstoffmassenströmungsrate der Brennkraftmaschine von der Divisionsstelle 253 wird mit der Korrektur der Kraftstoffmassensteuerung an der Multiplikationsstelle 258 multipliziert. Die Ausgabe der Multiplikationsstelle 258 wird ferner an der Multiplikationsstelle 259 als Reaktion auf die Ausgabe von der PI-Steuerung 274 angepasst. Diese Anpassungen gleichen die Abweichung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases innerhalb des Abgassystems aus, wie durch die Lambdasonde 90 oder 93 bestimmt. Die Ausgabe der Multiplikationsstelle 259 (z. B. eine Kraftstoffströmungsanpassung) wird bei Block 260 über eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungsübertragungsfunktion in eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungsimpulsbreite umgewandelt. Block 260 gibt eine Kraftstoffimpulsbreite aus, um Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der Brennkraftmaschine (z. B. in 2B nicht gezeigt, in den 1A-B als Elemente 66 gezeigt) anzutreiben, und die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der Brennkraftmaschine injizieren die angepasste Kraftstoffströmungsmenge oder korrigierte Kraftstoffströmungsmenge in die Brennkraftmaschine 10.
Die Brennkraftmaschine 10 gibt Abgase zur Turboladerturbine (z. B. 163/165 aus 1A) aus. Die Abgase gelangen durch die Turboladerturbine 163/165 und in die Emissionssteuervorrichtung 70. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator sein. Die Abgase gelangen aus der Emissionssteuervorrichtung 70 in die Emissionssteuervorrichtung 72. Die Emissionssteuervorrichtung 72 kann ein Dreiwegekatalysator, ein Partikelfilter, ein Oxidationskatalysator oder eine Kombination aus Katalysator und Partikelfilter sein. Verarbeitete Abgase strömen zur Atmosphäre, nachdem sie durch die Emissionssteuervorrichtung 72 gelangen.
Abgase aus der Brennkraftmaschine können über die Lambdasonde 91 erfasst werden, um ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine kann als Rückkopplung im Steuersystem 250 verwendet werden. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird in die Summierstelle 254 eingegeben. Abgase stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 und stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 können über die Lambdasonde 90 erfasst werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Abgassystems zu bestimmen. Die Lambdasonde 90 ist in einem Abgaskanal positioniert, der sich zwischen der Emissionssteuervorrichtung 70 und der Emissionssteuervorrichtung 72 erstreckt. Alternativ können Abgase über eine Lambdasonde, die stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist (z. B. in 1A gezeigte Lambdasonde 93), anstelle der Lambdasonde 90 erfasst werden. Die Ausgabe der Lambdasonde 90 oder 93 wird zum Schalter 262 geleitet, wo sie dann auf Grundlage des Zustands des Schalters 262, der über die Modusschaltlogik 264 bestimmt wird, zur Summierstelle 278 oder zur Summierstelle 272 gesendet wird.
Die Modusschaltlogik 264 bestimmt den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und sie kann die Position oder den Zustand des Schalters 262 auf Grundlage des Betriebsmodus der Brennkraftmaschine verändern. Insbesondere befiehlt die Modusschaltlogik den Schalter 262 zu seiner Ausgangsposition, wenn der Luftstrom der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert unterschreitet und wenn nicht angefordert wird, die Abgasemissionsvorrichtungen zu regenerieren. Die Modusschaltlogik 264 befiehlt außerdem, das Ventil 97 aus 1A, das im Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 positioniert ist, über eine erste Aktorreferenzfunktion 266 zu schließen, wenn der Luftstrom der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert unterschreitet und wenn nicht angefordert wird, Abgasemissionsvorrichtungen zu regenerieren. Der Schalter 262 ist in seiner Ausgangsposition gezeigt. In seiner Ausgangs- oder ersten Position sendet der Schalter 262 Ausgabedaten von der Lambdasonde zur Summierstelle 278.
Die Modusschaltlogik 264 bewegt den Schalter 262 zu einer zweiten Position, wie durch den Pfeil 150 angegeben, wie durch die Modusschaltlogik 264 geleitet, wenn die Luftstrommenge der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren ist. In seiner zweiten Position leitet der Schalter 262 die Ausgabe der Lambdasonde 90 zur Summierstelle 272. Die Modusschaltlogik 264 öffnet das Ventil 97 über eine Steuersignalausgabe von der ersten Referenzfunktion 266 zum Ventil 97, wenn die Luftstrommenge der Brennkraftmaschine einen Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren ist. Eine Rate des Luftstroms, der dem Abgassystem über den Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 bereitgestellt wird, ist eine offene Schleife, die über die zweite Referenzfunktion 268 angepasst wird. In einem Beispiel gibt die zweite Referenzfunktion 268 einen Ventilpositionsbefehl, einen Betrag der Einlass- und Auslassventilüberschneidung (z. B. Kurbelwellenwinkeldauer, wo sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile gleichzeitig offen sind), einen Ladedruckbefehl oder einen anderen Luftstromanpassungsbefehl, der auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und der Massenstromrate von Kraftstoff und Luft beruht, die in der Brennkraftmaschine verbrannt werden, aus. Zum Beispiel können Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und Massenstromrate von Kraftstoff und Luft, die in der Brennkraftmaschine verbrannt werden, verwendet werden, um eine Tabelle oder Funktion, die einen Ventilpositionsbefehl, einen Befehl für den Betrag der Einlassventil- und Auslassventilüberschneidung oder einen Ladedruckbefehl ausgibt, zu indexieren.
Die Modusschaltlogik 264 kann außerdem den Pfad steuern, auf dem die Luft als Reaktion auf die Ausgabe der Lambdasonde 91, die im Abgassystem stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist, über den Spülkrümmer-Umgehungskanal 98 zum Abgassystem geleitet wird. Wenn beispielsweise die Lambdasonde 91 ein erster Wert ist (z. B. eine erste Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses), kann Luft dem Abgassystem an einer Stelle stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 72 und stromabwärts der Emissionsvorrichtung 70 über die Brennkraftmaschinenzylinder, den Spülkrümmer und das Spülkrümmer-Umgehungsrohr bereitgestellt werden. Die Luftstromrate, die dem Abgassystem zugeführt wird, kann durch Anpassen der Ventilzeitsteuerung angepasst werden. Wenn die Ausgabe der Lambdasonde 91 ein zweiter Wert ist (z. B. eine zweite Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses), kann Luft dem Abgassystem an einer Stelle stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 72 und stromabwärts der Emissionsvorrichtung 70 über das heiße Rohr 30, den Spülkrümmer 80 und das Spülkrümmer-Umgehungsrohr 98 bereitgestellt werden. Die Luftstromrate, die dem Abgassystem zugeführt wird, kann durch Anpassen des Ventils 32 und/oder des Ventils 97 angepasst werden. Durch selektives Leiten von Luft, die nicht an der Verbrennung beteiligt war, durch verschiedene Pfade, kann es möglich sein, Luft über ein breites Spektrum an Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zum Abgassystem zu liefern, sodass Brennkraftmaschinenemissionen reduziert werden können.
Wenn sich der Schalter 262 in dessen zweiter Position befindet, werden Lambdasondendaten von der Lambdasonde 90 oder 93 zur Summierstelle 272 anstelle der Summierstelle 278 ausgegeben. Ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von der Lambdasonde 90 oder 93 wird von einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das durch den Referenzblock 270 bereitgestellt wird, subtrahiert. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus dem Referenzblock 270 kann sich von der gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe der Brennkraftmaschine aus Block 252 unterscheiden. In einem Beispiel wird das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases empirisch bestimmt und in einer Tabelle gespeichert, die durch die Brennkraftmaschinendrehzahl und -last indexiert wird. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus Block 270 kann ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bei hohen Brennkraftmaschinendrehzahlen und -lasten fett ist. Die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe des Abgases aus Block 270 kann eine magere Stöchiometrie aufweisen, wenn angefordert wird, die Abgasemissionsvorrichtung zu regenerieren, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine stöchiometrisch ist. Das Subtrahieren des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von dem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stellt einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler des Abgases der Brennkraftmaschine bereit, die in eine zweite PI-Steuerung 274 eingegeben wird. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fehler des Abgases wird von der PI-Steuerung 274 bearbeitet, die den Luft-Kraftstoff-Fehler integriert und proportionale und integrale Verstärkungen auf die Ausgabe der Summierstelle 272 anwendet, und eine Steuerkorrektur wird der Multiplikationsstelle 259 zugeführt.
Die Zeitsteuerung der Luftzufuhr zum Abgassystem aus dem Spülkrümmer kann wie folgt sein: ein stöchiometrisches oder mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine wird auf ein fettes oder stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine angereichert und Luft, die dem Abgassystem zugeführt wird, wird einen Brennkraftmaschinenzyklus früher zur nachgelagerten Emissionsvorrichtung 72 geliefert, bevor Abgase, die aus dem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine hergestellt werden, die Position der nachgelagerten Emissionsvorrichtung 72 erreichen. Die Luftzufuhr zum Abgassystem kann beendet werden, bevor das fette oder stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine vermagert wird.
Die Brennkraftmaschinendrehzahl- (N) und -lastwerte werden verwendet, um Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte in der Tabelle 276 zu indexieren. Die Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte sind empirisch bestimmte Werte, die im Steuerspeicher gespeichert sind, und die Luft-Kraftstoff-Abweichungswerte stellen eine Anpassung der Luft-Kraftstoff-Gemische im Abgassystem zum Zwecke des Verbesserns der Katalysatoreffizienz bereit. Die Luft-Kraftstoff-Abweichung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgassystem werden zum gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und zum Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine bei der Summierstelle 254 hinzugefügt, wenn der Schalter 262 sich in der Ausgangsposition befindet. Wenn der Schalter 262 sich nicht in seiner Ausgangsposition befindet, kann die Ausgabe der Summierstelle 278 auf einen vorbestimmten Wert, wie etwa null, angepasst werden.
Auf diese Weise kann das System 250 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, das von der Lambdasonde 91 beobachtet wird, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das von der Lambdasonde 90 oder 93 beobachtet wird, steuern, ohne Luft zum Abgassystem in einem ersten Modus zu leiten. Das System 250 kann außerdem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, das von der Lambdasonde 91 beobachtet wird, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das von der Lambdasonde 90 oder 93 beobachtet wird, steuern, wenn Luft über einen Spülkrümmer zum Abgassystem geleitet wird. Eine Menge von Kraftstoff, der zur Brennkraftmaschine geliefert wird, kann eine geschlossene Schleife sein, die als Reaktion auf eine Menge von Luft, die dem Abgassystem bereitgestellt wird und nicht an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine beteiligt ist, angepasst werden. Der Kraftstoff, der in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird, kann auf Grundlage der Ausgabe von der Lambdasonde 90 oder 93 angepasst werden.
Als ein Beispiel besteht der technische Effekt dafür, Luft über einen Spülkrümmer zu einem Abgassystem an einer Stelle stromabwärts einer Emissionssteuervorrichtung zuzuführen, wobei die Luft nicht an der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine beteiligt ist, wobei der Spülkrümmer in Fluidverbindung mit einem Spülauslassventil eines Zylinders und eines Ansaugkrümmers steht, wobei der Zylinder ein Abblasauslassventil in Fluidverbindung mit einem Abblaskrümmer beinhaltet; eine Menge von Kraftstoff anzupassen, der als Reaktion auf die Ausgabe einer ersten Lambdasonde in die Brennkraftmaschine injiziert wird, wobei die erste Lambdasonde im Abgassystem stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung positioniert ist, darin, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung für einen effizienteren Brennkraftmaschinenbetrieb und reduzierte Brennkraftmaschinenemissionen genauer zu steuern. Als ein anderes Beispiel besteht der technische Effekt dafür, Luft aus einem Ansaugkrümmer durch eine Vielzahl von Brennkraftmaschinenzylindern zu einer Verbindung eines Abgaskanals und eines Umgehungskanals als Reaktion auf einen Zustand zu strömen, wobei die Verbindung entlang des Abgaskanals zwischen der ersten und der zweiten Emissionssteuervorrichtung positioniert ist; und Abgas zur ersten Emissionssteuervorrichtung zu strömen, während die Luft zur Verbindung strömt, darin, die Menge von Sauerstoff zu erhöhen, der in die zweite Emissionssteuervorrichtung gelangt, wodurch ein stöchiometrisches Gemisch beibehalten wird, das in die zweite Emissionssteuervorrichtung gelangt, und somit die Funktion der zweiten Emissionssteuervorrichtung zu erhöhen und Brennkraftmaschinenemissionen zu reduzieren. In einem anderen Beispiel kann der erhöhte Sauerstoffgehalt beim Regenerieren und Verbrennen von Ruß aus der zweiten Emissionssteuervorrichtung helfen und führt somit außerdem zu einer erhöhten Funktion der zweiten Emissionssteuervorrichtung und reduzierten Emissionen.
Unter Bezugnahme auf 3A stellt das Diagramm 300 beispielhafte Ventilzeitsteuerungen in Bezug auf eine Kolbenposition dar, für einen Brennkraftmaschinenzylinder, der 4 Ventile umfasst: zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1A-B beschrieben. Das Beispiel aus 3A ist im Wesentlichen maßstabsgetreu gezeichnet, auch wenn jeder einzelne Punkt nicht mit numerischen Werten gekennzeichnet ist. Somit können relative Unterschiede der Zeitsteuerungen anhand der Zeichnungsabmessungen geschätzt werden. Allerdings können gegebenenfalls andere relative Zeitsteuerungen verwendet werden.
Weiter bei 3A ist der Zylinder dazu konfiguriert, Ansaugluft über zwei Einlasse zu empfangen und einen ersten Abblasteil über ein erstes Auslassventil (z. B. die in 1A gezeigten ersten, oder Abblas-, Auslassventile 8) zu einem Turbineneinlass abzugeben, einen zweiten Spülteil über ein zweites Auslassventil (z. B. die in 1A gezeigten zweiten, oder Spül-, Auslassventile 6) zu einem Ansaugkanal und nicht verbrannte Durchblasluft über das zweite Auslassventil zum Ansaugkanal abzugeben. Durch das Anpassen der Zeitsteuerung des Öffnens und/oder Schließens des zweiten Auslassventils mit der der zwei Einlassventile können restliche Abgase im Zylindertotraum gereinigt und zusammen mit frischer Ansaugdurchblasluft als AGR rezirkuliert werden.
Das Diagramm 300 veranschaulicht eine Brennkraftmaschinenposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). Das Diagramm 302 bildet Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) ab, in Bezug auf ihre Lage vom oberen Totpunkt (OT) und/oder vom unteren Totpunkt (UT), und ferner in Bezug auf ihre Lage innerhalb der vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) eines Brennkraftmaschinenzyklus.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine unterläuft jeder Zylinder typischerweise einen Viertaktzyklus, der einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt beinhaltet. Während des Ansaugtakts schließen sich im Allgemeinen die Auslassventile und die Einlassventile öffnen sich. Luft wird über den entsprechenden Ansaugkanal in den Zylinder eingebracht und der Zylinderkolben bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen im Zylinder zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Taktes befindet (z. B. wenn die Brennkammer ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind die Einlassventile und die Auslassventile geschlossen. Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um die Luft innerhalb der Brennkammer zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben am Ende seines Taktes und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B., wenn die Brennkammer ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem hierin als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeführt. In einem hierin als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie zum Beispiel eine Zündkerze gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben zurück zum UT. Eine Kurbelwelle wandelt diese Kolbenbewegung in ein Drehmoment der rotierenden Welle um. Während des Ausstoßtakts werden die Auslassventile in einem herkömmlichen Design geöffnet, um das restliche verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zu den entsprechenden Abgaskanälen freizugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. In dieser Beschreibung können die zweiten Auslass(Spül)-ventile nach dem Beginn des Ausstoßtakts geöffnet werden und nach dem Ende des Ausstoßtakts offen bleiben, während die ersten Auslass(Abblas)-ventile geschlossen bleiben und die Einlassventile geöffnet werden, um restliche Abgase mit Durchblasluft auszuspülen.
Der Verlauf 304 stellt eine/n erste/n Einlassventilzeitsteuerung, -hub und -dauer für ein erstes Einlassventil (Int_1) dar, während der Verlauf 306 eine/n zweite/n Einlassventilzeitsteuerung, -hub und -dauer für ein zweites Einlassventil (INT_2), das an den Ansaugkanal des Brennkraftmaschinenzylinders gekoppelt ist, darstellt. Der Verlauf 308 stellt eine/n beispielhafte/n Auslassventilzeitsteuerung, -hub und -dauer für ein erstes Auslassventil (Exh_1, das den in 1A gezeigten ersten, oder Abblas-, Auslassventilen 8 entsprechen kann), das an einen ersten Abgaskrümmer (z. B. in 1A gezeigter Abblasabgaskrümmer 84) des Brennkraftmaschinenzylinders gekoppelt ist, dar, während der Verlauf 310 eine/n beispielhafte/n Auslassventilzeitsteuerung, -hub und -dauer für ein zweites Auslassventil (Exh_2, das den in 1A gezeigten zweiten, oder Spül-, Auslassventilen 6 entsprechen kann), das an einen zweiten Abgaskrümmer (z. B. in 1A gezeigter Spülkrümmer 80) des Brennkraftmaschinenzylinders gekoppelt ist, darstellt. Wie bereits ausgeführt, verbindet der erste Abgaskrümmer ein erstes Auslassventil mit dem Einlass einer Turbine in einem Turbolader und der zweite Abgaskrümmer verbindet ein zweites Auslassventil über einen AGR-Kanal mit einem Ansaugkanal. Der erste und zweite Abgaskrümmer können voneinander getrennt werden, wie vorstehend erklärt.
In dem dargestellten Beispiel werden das erste und zweite Einlassventil aus einer geschlossenen Position bei einer gemeinsamen Zeitsteuerung (Verläufe 304 und 306) vollständig geöffnet, wobei nahe am Ansaugtakt-OT, kurz nach CAD2 (z. B. bei oder kurz nach dem Ansaugtakt-OT) begonnen wird, und geschlossen, nachdem ein nachfolgender Verdichtungstakt nach CAD3 (z. B. nach UT) begonnen hat. Zusätzlich, wenn sie vollständig geöffnet sind, können die zwei Einlassventile mit dem gleichen Betrag an Ventilhub L1 für die gleiche Dauer D1 geöffnet werden. In anderen Beispielen können die zwei Ventile mit einer anderen Zeitsteuerung betrieben werden, indem Phasenlage, Hub oder Dauer auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst werden.
Weiter bei den Auslassventilen, wobei die Zeitsteuerung des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils relativ zueinander gestaffelt ist. Insbesondere wird das erste Auslassventil bei einer ersten Zeitsteuerung (Verlauf 308), die früher in der Brennkraftmaschine erfolgt als die Zeitsteuerung (Verlauf 310), bei der das zweite Auslassventil aus geschlossen geöffnet wird, aus einer geschlossenen Position geöffnet. Insbesondere liegt die erste Zeitsteuerung zum Öffnen des ersten Auslassventils zwischen dem OT und dem UT des Arbeitstaktes vor CAD1 (z. B. vor dem Ausstoßtakt-UT), während die Zeitsteuerung zum Öffnen des zweiten Auslassventils kurz nach dem Ausstoßtakt-UT nach CAD1, aber vor CAD2 erfolgt. Das erste (Verlauf 308) Auslassventil wird vor dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen und das zweite (Verlauf 310) Auslassventil wird nach dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen. Somit bleibt das zweite Auslassventil offen, um sich etwas mit dem Öffnen der Einlassventile zu überschneiden.
Zum Ausführen kann das erste Auslassventil vor dem Start eines Ausstoßtakts (z. B. zwischen 90 und 40 Grad vor UT) vollständig aus der geschlossenen Position geöffnet werden, in einem ersten Teil des Ausstoßtakts vollständig geöffnet bleiben, und, bevor der Ausstoßtakt endet (z. B. zwischen 50 und 0 Grad vor OT), vollständig geschlossen bleiben, um den Abblasteil des Abgasimpulses zu erfassen. Das zweite Auslassventil (Verlauf 310) kann kurz nach dem Beginn des Ausstoßtakts (z. B. zwischen 40 und 90 Grad nach UT) aus einer geschlossenen Position vollständig geöffnet werden, in einem zweiten Teil des Ausstoßtakts offen gehalten werden und, nachdem der Ansaugtakt beginnt (z. B. zwischen 20 und 70 Grad nach OT), vollständig geschlossen werden, um den Spülteil des Abgases abzugeben. Zusätzlich können das zweite Auslassventil und die Einlassventile, wie in 3A gezeigt, eine positive Überschneidungsphase (z. B. von zwischen 20 Grad vor OT und 40 Grad nach OT bis zwischen 40 und 90 Grad nach OT) aufweisen, um die Durchblasung mit AGR zu ermöglichen. Dieser Zyklus, wobei alle vier Ventile betriebsfähig sind, kann sich selbst auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine wiederholen.
Zusätzlich kann das erste Auslassventil bei einer ersten Zeitsteuerung mit einem ersten Betrag des Ventilhubs L2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil mit einem zweiten Betrag des Ventilhubs L3 (Verlauf 310) geöffnet werden kann, wobei L3 kleiner ist als L2. Des Weiteren kann das erste Auslassventil bei der ersten Zeitsteuerung für eine Dauer D2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil für eine Dauer D3 geöffnet werden kann, wobei D3 kleiner ist als D2. Es ist anzumerken, dass die zwei Auslassventile in alternativen Ausführungsformen den gleichen Betrag von Ventilhub und/oder die gleiche Dauer der Öffnung aufweisen können, während das Öffnen zu unterschiedlich gestaffelten Zeitsteuerungen erfolgt.
Auf diese Weise können Brennkraftmaschineneffizienz und -leistung unter Verwendung von gestaffelten Ventilzeitsteuerungen durch Separieren von Abgasen, die bei höherem Druck freigesetzt werden (z. B. Ausdehnen von Abblasabgasen in einem Zylinder), von restlichen Abgasen bei niedrigem Druck (z. B. Abgase, die nach dem Abblasen im Zylinder bleiben), in die verschiedenen Kanäle erhöht werden. Durch das Transportieren von restlichen Niederdruckgasen als AGR zusammen mit Durchblasluft zum Verdichtereinlass (über den AGR-Kanal und den zweiten Abgaskrümmer) können die Brennkammertemperaturen gesenkt werden, wodurch Klopfen und Spätzündung vom maximalen Drehmoment reduziert werden. Da die Abgase am Ende des Takts entweder stromabwärts einer Turbine oder stromaufwärts eines Verdichters geleitet werden, was beides niedrigere Drücke aufweist, können Abgaspumpverluste minimiert werden, um die Brennkraftmaschineneffizienz zu verbessern.
Somit können Abgase effizienter verwendet werden, als einfach das gesamte Abgas eines Zylinders durch eine einzelne gemeinsame Abgasöffnung zu einer Turboladerturbine zu leiten. Somit können mehrere Vorteile erreicht werden. Zum Beispiel kann der durchschnittliche Abgasdruck, der dem Turbolader zugeführt wird, erhöht werden, indem der Abblasimpuls separiert und in den Turbineneinlass geleitet wird, um die Turboladerausgabe zu verbessern. Zusätzlich kann die Kraftstoffeffizienz verbessert werden, da Durchblasluft nicht zum Katalysator geleitet wird, die stattdessen zum Verdichtereinlass geleitet wird, und dadurch kann überschüssiger Kraftstoff nicht in die Abgase eingespritzt werden, um ein stöchiometrisches Verhältnis beizubehalten.
3A kann Ausgangseinstellungen der Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung für das Brennkraftmaschinensystem darstellen. Unter verschiedenen Brennkraftmaschinenbetriebsmodi kann die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung anhand der Ausgangseinstellungen angepasst werden. 3B zeigt beispielhafte Anpassungen der Ventilzeitsteuerungen des Abblasauslassventils (blowdown exhaust valve - BDV), Spülauslassventils (scavenge valve - SV) und -einlassventils (intake valve - IV) für einen repräsentativen Zylinder bei verschiedenen Brennkraftmaschinenbetriebsmodi. Insbesondere veranschaulicht Diagramm 320 eine Brennkraftmaschinenposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). Das Diagramm 320 veranschaulicht außerdem Veränderungen der Zeitsteuerung des BDV, IV und SV jedes Zylinders für einen Ausgangsdurchblasverbrennungskühl(BTCC)-modus mit höherer AGR bei Verlauf 322, einen Ausgangs-BTCC-Modus mit geringerer AGR bei Verlauf 324, einen ersten Kaltstartmodus (A) bei Verlauf 326, einen zweiten Kaltstartmodus (B) bei Verlauf 328, einen Kraftstoffabschaltungs(DFSO)-modus bei Verlauf 330, einen BTCC-Modus in einem Brennkraftmaschinensystem ohne einen Spülkrümmer-Umgehungskanal (z. B. in 1A gezeigter Kanal 98), einen frühzeitigen Einlassventilschließ(early intake valve closing - EIVC)-modus bei Verlauf 334 und einen Verdichterschwellenmodus bei Verlauf 336. In den in 3B gezeigten Beispielen wird angenommen, dass die SVs und BDVs sich zusammen bewegen (z. B. über einen gleichen Nocken eines Nockenzeitsteuerungssystems). Auf diese Weise, obwohl sich die SVs und BDVs zu unterschiedlichen Zeitsteuerungen relativ zueinander öffnen und schließen, können sie gemeinsam um einen gleichen Betrag angepasst (z. B. vorgezogen oder verzögert) werden. Allerdings können die BDVs und SVs in alternativen Ausführungsformen separat gesteuert werden und können somit separat voneinander anpassbar sein.
Während des Ausgangs-BTCC-Modus mit höherer AGR, wie bei Verlauf 322 gezeigt, können die Ventilzeitsteuerungen ihre Ausgangseinstellungen aufweisen. Das SV und BDV befinden sich bei vollem Vorschub (z. B. so vorgeschoben, wie es die Ventilzeitsteuerungshardware ermöglicht). In diesem Modus kann die Durchblasung zum Einlass über das SV durch Verzögern des SV und/oder Vorschieben des IV erhöht werden (erhöht IV- und SV-Überschneidung und somit Durchblasung). Durch Verzögern des BDV und SV reduziert sich die AGR, wie bei Verlauf 324 im Ausgangs-BTCC-Modus mit geringerer AGR gezeigt. Wie bei Verlauf 326 zu sehen ist, kann das SV während des ersten Kaltstartmodus (A) auf ein frühzeitiges Öffnungs-/Hubprofil angepasst werden. Während eines zweiten Kaltstartmodus (B), wie bei Verlauf 328 gezeigt, kann das SV deaktiviert werden, sodass es sich nicht öffnet. Außerdem kann das IV vorgeschoben werden, während das BDV verzögert wird, wodurch die Verbrennungsstabilität erhöht wird.
Während des DFSO-Modus kann das BDV bei Verlauf 330 deaktiviert werden (z. B., sodass es geschlossen bleibt und sich bei dessen eingestellter Zeitsteuerung nicht öffnet). Die IV- und SV-Zeitsteuerungen können ihre Ausgangsposition beibehalten, oder das SV kann verzögert werden, um die Überschneidung zwischen dem SV und dem IV zu erhöhen, wie bei Verlauf 330 gezeigt. Infolgedessen werden alle verbrannten Abgase über das SV zum Spülabgaskrümmer abgegeben und zurück zum Ansaugkanal geleitet. Verlauf 334 zeigt den EIVC-Modus, wo das IV deaktiviert wird und der Auslassnocken zur maximalen Verzögerung gestaffelt wird. Somit werden das SV und BDV zusammen verzögert. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf 7A beschrieben, ermöglicht dieser Modus, dass Luft über das SV in den Brennkraftmaschinenzylinder eingeführt und über das BDV abgegeben wird. Der Verlauf 336 zeigt eine beispielhafte Ventilzeitsteuerung für einen Verdichterschwellenwertmodus. In diesem Modus wird der Einlassnocken des IV vorgeschoben und der Auslassnocken des SV und BDV wird verzögert, um die AGR zu senken und den Abgasstrom zum Einlass des Verdichters zu reduzieren. Weitere Einzelheiten zu diesen Betriebsmodi werden unten unter Bezugnahme auf die 4A-15 erörtert.
Unter Bezugnahme auf die 4A-4B wird ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betreiben eines Fahrzeugs, das ein geteiltes Abgasbrennkraftmaschinensystem (wie etwa das in den 1A-1B gezeigte System) beinhaltet, wobei ein erster Abgaskrümmer (z. B. der in 1A gezeigte Spülkrümmer 80) Abgas und Durchblasluft zu einem Einlass des Brennkraftmaschinensystems leitet und ein zweiter Abgaskrümmer (z. B. der in 1A gezeigte Abblaskrümmer 84) Abgas zu einem Auslass des Brennkraftmaschinensystems unter verschiedenen Fahrzeug- und Brennkraftmaschinenbetriebsmodi gezeigt. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 400 und der übrigen hierin aufgeführten Verfahren können durch eine Steuerung (wie z. B. die in den 1A-1B gezeigte Steuerung 12) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Brennkraftmaschinensystems, wie z. B. den oben im Zusammenhang mit den 1A-1B beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Brennkraftmaschinenaktoren des Brennkraftmaschinensystems einsetzen, um den Brennkraftmaschinenbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung verschiedene Ventilaktoren von verschiedenen Ventilen betätigen, um die Ventile in die befohlenen Positionen zu bewegen und/oder verschiedene Ventilzeitsteuerungsaktoren von verschiedenen Zylinderventilen betätigen, um die Zeitsteuerung der Zylinderventile anzupassen.
Das Verfahren 400 beginnt bei 402 mit dem Schätzen und/oder Messen der Fahrzeug- und Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen. Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen können eine Bremspedalposition, eine Gaspedalposition, einen Bedienerdrehmomentbedarf, einen Batterieladestatus (in einem Hybridelektrofahrzeug), Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, Atmosphärendruck, Brennkraftmaschinendrehzahl, Brennkraftmaschinenlast, einen Betrag der Eingabe in ein Getriebe eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine installiert ist, von einer elektrischen Maschine (z. B. der in 1B gezeigten elektrischen Maschine 161) oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschinentemperatur, Luftmassenstrom (MAF), Ansaugkrümmerdruck (MAP), Sauerstoffgehalt von Ansaugluft/Abgasen an verschiedenen Punkten im Brennkraftmaschinensystem, eine Zeitsteuerung der Zylindereinlass- und -auslassventile, Positionen von verschiedenen Ventilen des Brennkraftmaschinensystems, eine Temperatur und/oder ein Belastungsniveau von einer oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen, Drücke in den Abgaskrümmern, Abgasleitungen, Abgaskanal und/oder Ansaugkanal, eine Menge von Kraftstoff, der in die Brennkraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, einen Betriebszustand eines elektrischen Verdichters (z. B. des in 1A gezeigten elektrischen Verdichters 60), eine Drehzahl des Turboladers, Kondensatbildung am Turboladerverdichter, eine Temperatur am Turboladerverdichtereinlass und/oder -auslass usw. beinhalten.
Bei 403 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob das Fahrzeug in einem elektrischen Modus arbeitet. Wie vorstehend erklärt, kann das Fahrzeug in einer Ausführungsform ein Hybridelektrofahrzeug sein. Ein Fahrzeugbetriebsmodus kann auf Grundlage der geschätzten Betriebsbedingungen bestimmt werden. Zum Beispiel kann auf Grundlage von mindestens dem geschätzten Fahrerdrehmomentbedarf und dem Batterieladestatus bestimmt werden, ob das Fahrzeug in einem Nur-Brennkraftmaschinen-Modus (wobei die Brennkraftmaschine die Fahrzeugräder antreibt), einem Unterstützungsmodus (wobei die Batterie die Brennkraftmaschine beim Fahren des Fahrzeugs unterstützt) oder einem Nur-Elektro-Modus (wobei nur die Batterie das Fahrzeug über einen Elektromotor oder Generator antreibt) zu betreiben ist. In einem Beispiel, wenn das angeforderte Drehmoment nur durch die Batterie bereitgestellt werden kann, kann das Fahrzeug im Nur-Elektro-Modus betrieben werden, wobei das Fahrzeug nur mit dem Motordrehmoment angetrieben wird. In einem anderen Beispiel, wenn das angeforderte Drehmoment nicht von der Batterie bereitgestellt werden kann, kann das Fahrzeug im Brennkraftmaschinenmodus oder im Unterstützungsmodus betrieben werden, wo das Fahrzeug mit mindestens etwas Brennkraftmaschinendrehmoment angetrieben wird. Das Fahrzeug kann entsprechend im bestimmten Betriebsmodus betrieben werden. Wenn bei 403 bestätigt wird, dass das Fahrzeug im Nur-Elektro-Modus betrieben wird, geht das Verfahren zu 405 über, um im Nur-Elektro-Modus (z. B. elektrisch) zu arbeiten, was Antreiben des Hybridfahrzeugs nur über das Motordrehmoment (und nicht das Brennkraftmaschinendrehmoment) beinhaltet. Einzelheiten zum Betreiben im elektrischen Modus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 14 erläutert.
Alternativ, wenn das Fahrzeug nicht im elektrischen Modus arbeitet oder das Fahrzeug kein Hybridfahrzeug ist, kann das Fahrzeug mit mindestens etwas (oder dem gesamten) Brennkraftmaschinendrehmoment angetrieben werden und zu 404 übergehen. Bei 404 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Kaltstartbedingungen erfüllt sind. In einem Beispiel kann eine Kaltstartbedingung beinhalten, dass die Brennkraftmaschine mit einer Brennkraftmaschinentemperatur unter einer Schwellentemperatur arbeitet. In einem Beispiel kann die Brennkraftmaschinentemperatur eine Kühlmitteltemperatur sein. In einem anderen Beispiel kann die Brennkraftmaschinentemperatur eine Temperatur eines Katalysators (z. B. einer Emissionssteuervorrichtung, wie etwa eine der in 1A gezeigten Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72) sein, der im Abgaskanal positioniert ist. Wenn die Brennkraftmaschine unter der Kaltstartbedingung arbeitet, geht das Verfahren zu 406 über, um in einem Kaltstartmodus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im Kaltstartmodus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 5 erläutert.
Anderenfalls, wenn Kaltstartbedingungen nicht erfüllt sind (z. B. Brennkraftmaschinentemperaturen die festgelegten Schwellenwerte überschreiten), geht das Verfahren zu 408 über. Bei 408 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein Kraftstoffabschaltungs(DFSO)-ereignis auftritt (oder ob sich das Fahrzeug verlangsamt). Als ein Beispiel kann ein DFSO-Ereignis eingeleitet und/oder angegeben werden, wenn ein Bediener ein Gaspedal des Fahrzeugs loslässt und/oder ein Bremspedal drückt. In einem anderen Beispiel kann ein DFSO-Ereignis angegeben werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit um einen Schwellenbetrag abnimmt. Das DFSO-Ereignis kann Beenden der Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschinenzylinder beinhalten. Wenn das DFSO-Ereignis auftritt, geht das Verfahren zu 410 über, um in einem DFSO-Modus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im DFSO-Modus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
Wenn DFSO-Bedingungen nicht erfüllt sind oder DFSO nicht auftritt, geht das Verfahren zu 412 über. Bei 412 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob die Brennkraftmaschinenlast eine Schwellenlast unterschreitet. In einem Beispiel kann die Schwellenlast eine untere Schwellenlast unterschreiten, bei der ein Gasreaktionszustand (z. B., wenn eine Ansaugdrossel, wie etwa die in 1A gezeigte Drossel 62, zumindest teilweise geschlossen ist, sodass sie nicht vollständig offen ist) auftritt und/oder bei der ein Brennkraftmaschinenleerlaufzustand (z. B., wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf ist) auftritt. In einigen Beispielen kann die Schwellenlast auf einer Last und/oder Drosselöffnung beruhen, bei der Rückfluss durch den AGR-Kanal (z. B. in 1A gezeigter Kanal 50) und den Spülabgaskrümmer auftreten kann. Rückfluss kann Ansaugluft beinhalten, die aus dem Ansaugkanal durch den AGR-Kanal und den Spülabgaskrümmer und über die Spülauslassventile in die Brennkraftmaschinenzylinder strömt. Wenn die Brennkraftmaschinenlast die Schwellenlast unterschreitet (oder die Drossel nicht vollständig offen und somit mindestens teilweise geschlossen ist), geht das Verfahren zu 414 über, um in einem Gasreaktionsmodus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im Gasreaktionsmodus werden weiter unten unter Bezugnahme auf die 7A-7B erörtert.
Wenn die Brennkraftmaschinenlast die Schwellenlast bei 412 nicht unterschreitet, geht das Verfahren zu 416 über. Bei 416 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein elektrischer Verdichter im Brennkraftmaschinensystem arbeitet. In einem Beispiel kann der elektrische Verdichter ein elektrischer Verdichter sein, der im Ansaugkanal stromaufwärts davon, wo der AGR-Kanal (der an den Spülkrümmer gekoppelt ist) an den Ansaugkanal koppelt, und stromaufwärts des Turboladerverdichters (wie etwa des in 1A gezeigten elektrischen Verdichters 60) positioniert ist. Als ein Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass der elektrische Verdichter arbeitet, wenn der elektrische Verdichter elektrisch von Energie angetrieben wird, die in einer Energiespeichervorrichtung (wie etwa eine Batterie) gespeichert ist. Zum Beispiel kann ein Elektromotor (der an die Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist) den elektrischen Verdichter antreiben und somit, wenn der Elektromotor arbeitet und den elektrischen Verdichter antreibt, kann die Steuerung bestimmen, dass der elektrische Verdichter arbeitet. Der elektrische Verdichter kann von dem Motor und der gespeicherten Energie als Reaktion auf eine Anforderung nach zusätzlicher Verstärkung (z. B. eine Druckmenge darüber, die über den Turboladerverdichter alleine bei einer aktuellen Turboladerdrehzahl bereitgestellt wird) angeschaltet und angetrieben werden. Wenn der elektrische Verdichter von dem Elektromotor des elektrischen Verdichters bei 416 angetrieben und somit betrieben wird, geht das Verfahren zu 418 über, um im elektrischen Verstärkungsmodus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im elektrischen Verstärkungsmodus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
Wenn der elektrische Verdichter nicht arbeitet (z. B. nicht von einem Elektromotor angetrieben wird, der mit dem elektrischen Verdichter gekoppelt ist), geht das Verfahren zu 420 über. Bei 420 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob sich der Verdichter (z. B. der in 1A gezeigte Turboladerverdichter 162) bei einem Betriebsschwellenwert befindet. Der Betriebsschwellenwert (z. B. die Grenze) des Verdichters kann eines oder mehrere von einer Einlasstemperatur des Verdichters, die eine erste Schwellentemperatur unterschreitet (was auf eine Kondensatbildung am Verdichtereinlass hinweisend sein kann), einer Auslasstemperatur des Verdichters, die eine zweite Schwellentemperatur überschreitet (wobei Temperaturen bei oder über dieser zweiten Schwellentemperatur zu einer Verschlechterung des Verdichters führen können) und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Verdichters (z. B. Verdichterdrehzahl, die außerdem die Turboladerdrehzahl ist), die eine Schwellendrehzahl überschreitet (wobei Drehzahlen über diesem Schwellenwert zur Verschlechterung des Verdichters führen können). Wenn der Verdichter über diesen Betriebsschwellenwerten arbeitet, kann eine Verdichterverschlechterung und/oder reduzierte Leistung auftreten. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren bei 420 zusätzlich oder alternativ Bestimmen beinhalten, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl (RPM) oder Brennkraftmaschinenlast die entsprechenden Schwellenwerte überschreitet. Zum Beispiel können die Brennkraftmaschinendrehzahl- und/oder -lastschwellenwerte mit den Verdichterbetrieb korrelieren, sodass, wenn die Brennkraftmaschine bei diesen Brennkraftmaschinendrehzahl- oder Brennkraftmaschinenlastschwellenwerten arbeitet, der Verdichter einen oder mehrere der vorstehend beschriebenen Betriebsschwellenwerte erreichen kann. Somit kann der Verdichter bei relativ hoher Brennkraftmaschinenleistung, -drehzahl und/oder -last einen oder mehrere der Betriebsschwellenwerte erreichen. Wenn der Verdichter sich bei oder über einem der Betriebsschwellenwerte befindet oder die Brennkraftmaschinendrehzahl und/oder -last sich bei ihren entsprechenden oberen Schwellenwerten befinden, geht das Verfahren zu 421 über, um im Verdichterschwellenwertmodus (der hierin auch als Hochleistungsmodus bezeichnet werden kann) zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im Verdichterschwellenwertmodus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
Wenn der Verdichter nicht bei einem der Betriebsschwellenwerte arbeitet (oder Brennkraftmaschinendrehzahl und/oder -last ihre oberen Schwellenwerte unterschreiten), geht das Verfahren zu 422 über. Bei 422 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein Nieder-RPM-Übergangspedalbetätigungszustand vorliegt. Als ein Beispiel kann der Nieder-RPM-Pedalbetätigungszustand beinhalten, wann eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs über einem Schwellendrehmomentbedarf vorliegt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl eine Schwellendrehzahl unterschreitet. Wenn beispielsweise ein Pedalpositionssignal von einem Gaspedal einen Schwellenwert überschreitet (was angibt, dass das Gaspedal um einen Schwellenbetrag gedrückt wurde, wodurch eine angeforderte Erhöhung der Drehmomentausgabe der Brennkraftmaschine angegeben wird), während die Brennkraftmaschinendrehzahl die Schwellendrehzahl unterschreitet, kann die Steuerung bestimmen, dass ein Nieder-RPM-Übergangspedalbetätigungszustand vorliegt. Wenn bestimmt wird, dass die Zustände für die Nieder-RPM-Übergangspedalbetätigung erfüllt sind, geht das Verfahren zu 423 über, um den Betrag des Öffnens des BTCC-Ventils (z. B. des in 1A gezeigten Ventils 54) zu reduzieren, um den Spülkrümmerdruck auf ein gewünschtes Niveau zu erhöhen, wobei das gewünschte Niveau auf dem Ansaugkrümmerdruck (MAP) und der variablen Nockenzeitsteuerung (VCT) der Einlass- und Auslassventile beruht. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 423 die Steuerung beinhalten, die den gewünschten Spülkrümmerdruck auf Grundlage eines geschätzten oder gemessenen MAP und der aktuellen Zeitsteuerungen (z. B. Zeitsteuerungen für Öffnen und Schließen) der Einlass- und Auslass(z. B. Spül- und Abblas)-ventile bestimmt. Zum Beispiel, wenn das BTCC-Ventil vollständig offen ist, arbeitet der Spülkrümmer nahe dem Verdichtereinlassdruck (z. B. Umgebungsdruck). In diesem Modus sind AGR und Durchblasung höher, was zu einer höheren Brennkraftmaschineneffizienz, aber eine Reservendrosselung mit geringem Überschuss führt. Das Erhöhen des gewünschten (z. B. Ziel-) Spülkrümmerdrucks näher am MAP kann die AGR und Durchblasung reduzieren, sodass mehr Ladeluft in den Zylindern eingeschlossen ist. Somit kann das BTCC-Ventil unter Verwendung von Rückkopplung des Drucks im Spülkrümmer moduliert werden, um das gewünschte Niveau an AGR zu erreichen. Zum Beispiel kann der Zielspülkrümmerdruck für ein gegebenes Niveau an Ausgabedrehmoment abgebildet werden (z. B. in einer Tabelle oder Karte, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist) gegenüber dem Einlass-/Auslassventil-VCT. Auf diese Weise kann die Steuerung eine gespeicherte Beziehung des Spülkrümmerdrucks gegenüber dem Einlass-/Auslassventil-VCT verwenden.
Als ein Beispiel kann die Steuerung eine erste Lookup-Tabelle verwenden, die im Speicher gespeichert ist, um den gewünschten Spülkrümmerdruck mit MAP und den Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungen als Eingaben und den gewünschten Spülkrümmerdruck als Ausgabe zu bestimmen. Die Steuerung kann dann eine zweite Lookup-Tabelle mit dem bestimmten gewünschten Spülkrümmerdruck als Eingabe und einer oder mehreren einer gewünschten BTCC-Ventilposition, einer Dauer des vollständigen Schließens des BTCC-Ventils oder eines Betrags des Reduzierens des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils aus Ausgabe verwenden, um die befohlene BTCC-Ventilposition zu bestimmen. Die Steuerung kann dann ein Signal an einen Aktor des BTCC-Ventils senden, um das BTCC-Ventil in die gewünschte Position (z. B. vollständig geschlossen oder teilweise geschlossen) zu bewegen und das BTCC-Ventil für die bestimmte Dauer in dieser Position zu lassen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Position des BTCC-Ventils) auf Grundlage von logischen Regeln, die eine Funktion von MAP; Einlassventilzeitsteuerung und Auslassventilzeitsteuerung sind, vornehmen. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal generieren, das an den Aktor des BTCC-Ventils gesendet wird. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 423 Schließen des BTCC-Ventils, bis der gewünschte Spülkrümmerdruck erreicht ist, und dann Wiederöffnen des BTCC-Ventils beinhalten. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren bei 423 Modulieren des BTCC-Ventils zwischen offener und geschlossener Position beinhalten, um den Spülkrümmerdruck beim gewünschten Druck beizubehalten. Der Spülkrümmerdruck kann über einen oder mehrere Drucksensoren gemessen werden, die im Spülkrümmer oder in den Abgasleitungen der Spülabgasventile positioniert sind, und dann kann der gemessene Spülkrümmerdruck von der Steuerung als Rückkopplung verwendet werden, um die Position des BTCC-Ventils weiter anzupassen, um den Spülkrümmer beim gewünschten Spülkrümmerdruck beizubehalten. In einigen Beispielen kann die Steuerung eine andere Lookup-Tabelle mit dem gemessenen Spülkrümmerdruck und den gewünschten Spülkrümmerdrücken als Eingaben und einer angepassten BTCC-Ventilposition als Ausgabe verwenden.
Wenn bei 422 kein Nieder-RPM-Übergangspedalbetätigungszustand vorliegt, geht das Verfahren stattdessen zu 424 aus 4B über. Bei 424 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob eine Brennkraftmaschinenabschaltung erwartet oder angefordert ist. Die Brennkraftmaschinenabschaltung kann eine Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung (z. B., wenn das Fahrzeug in Parken gestellt wird und ein Bediener die Brennkraftmaschine ausschaltet) oder eine Start/Stopp-Abschaltung (z. B., wenn das Fahrzeug gestoppt, aber nicht geparkt wird und die Brennkraftmaschine sich als Reaktion auf das Stoppen für eine Schwellendauer automatisch ausschaltet) beinhalten. Somit kann die Steuerung in einem Beispiel als Reaktion auf das Empfangen eines Zündschlüssel-Ausschalt-Signals von einer Zündung des Fahrzeugs und/oder darauf, dass das Fahrzeug für eine Schwellendauer gestoppt wird, bestimmen, dass eine Abschaltung angefordert wird. Wenn eine Abschaltungsanforderung an der Steuerung empfangen wird, geht das Verfahren zu 426 über, um in einem Abschaltungsmodus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im Abschaltungsmodus werden weiter unten unter Bezugnahme auf 15 erläutert.
Wenn eine Abschaltungsanforderung bei 424 nicht empfangen wird, geht das Verfahren zu 428 über. Bei 428 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob die Durchblasverbrennungskühlung (BTCC) und AGR zum Ansaugkanal über den Spülabgaskrümmer (z. B. über den Spülkrümmer 80 und den ersten AGR-Kanal 50, wie in 1A gezeigt), gewünscht oder aktuell aktiviert sind. Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschinenlast eine zweite Schwellenlast überschreitet (z. B. höher als die Schwellenlast bei 412), können Durchblasung und AGR zum Ansaugkanal gewünscht oder aktiviert sein. In einem anderen Beispiel, wenn die BTCC-Hardware der Brennkraftmaschine (z. B. das BTCC-Ventil 54 und/oder die Spülauslassventile 6, wie in 1A gezeigt) aktiviert ist, können Durchblasung und AGR aktiviert werden. Zum Beispiel kann bestimmt werden, dass die BTCC-Hardware aktiviert ist, wenn die Spülauslassventile arbeiten (z. B. nicht deaktiviert sind) und das BTCC-Ventil offen oder zumindest teilweise offen ist. Wenn Durchblasung und AGR gewünscht sind und/oder die BTCC-Hardware bereits aktiviert ist, geht das Verfahren zu 430 über, um im Ausgangs-BTCC-Modus zu arbeiten. Einzelheiten zum Betreiben im Ausgangs-BTCC-Modus werden weiter unten unter Bezugnahme auf die 10-13 beschrieben.
Bei 428, wenn BTCC nicht gewünscht ist, geht das Verfahren alternativ zu 432 über, um die Spülauslassventile zu deaktivieren und die Brennkraftmaschine ohne Durchblasung zu betreiben. Zum Beispiel kann dies Beibehalten des Spülauslassventile in geschlossener Position und Leiten von Abgasen aus den Brennkraftmaschinenzylindern über die Abblasauslassventile nur zu dem Abgaskanal beinhalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung ein Deaktivierungssignal an die Ventilaktoren der Spülventile senden (z. B. in 1A gezeigter Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103), um die SVs jedes Zylinders zu deaktivieren. Außerdem kann das Verfahren bei 431 das Nichtbetreiben der Brennkraftmaschine mit AGR beinhalten. Das Verfahren geht dann zu 434 über, um die Ladungsbewegungssteuerventile (z. B. in 1A gezeigte CMCVs 24) in offener Position beizubehalten, sodass keine Ansaugluft blockiert wird, wenn sie in über die Ansaugleitungen in die Brennkraftmaschinenzylinder gelangt. Dann endet das Verfahren.
Weiter bei 5 wird ein Verfahren 500 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem Kaltstartmodus gezeigt. Das Verfahren 500 kann von 406 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 500 beginnt bei 502 durch Bestimmen, ob die Spülauslassventile (z. B. die in 1A gezeigten zweiten Auslassventile 6) standardmäßig aktiviert sind. Die Spülauslassventile (SVs) können standardmäßig aktiviert (z. B. geöffnet) werden, wenn der Ventilbetätigungsmechanismus (z. B. verschiedene Ventilhub- und/oder VCT-Mechanismen, wie vorstehend beschrieben und als Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 in 1B gezeigt) der Spülauslassventile aktiviert ist, sodass die Spülauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung auf offen betätigt werden. In einigen Beispielen kann der Ventilbetätigungsmechanismus deaktiviert werden, sodass die Spülauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung im Brennkraftmaschinenzyklus sich nicht öffnen (und stattdessen geschlossen bleiben). Die Standardeinstellung kann der Anschaltzustand der Spülauslassventile bei Brennkraftmaschinenabschaltung sein. Auf diese Weise können die Spülauslassventile bei Anlassen der Brennkraftmaschine und während des Kaltstarts entweder standardmäßig aktiviert oder deaktiviert sein. Wenn die Spülauslassventile standardmäßig aktiviert sind, geht das Verfahren zu 504 über, um das BTCC-Ventil (z. B. das in 1A gezeigte Ventil 54) für das erste Starten (z. B. erste Drehung der Kurbelwelle) zu öffnen.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren nach dem Zünden des ersten Zylinders (z. B. nach dem Einspritzen von Kraftstoff in den ersten Zylinder und Verbrennen der Luft und des Kraftstoffs innerhalb des ersten Zylinders), Modulieren einer Position des BTCC-Ventils, um die AGR durch den AGR-Kanal (z. B. den in 1A gezeigten Kanal 50) und zum Einlass des Verdichters zu einer gewünschten AGR-Strömungsmenge zu steuern. Die gewünschte AGR-Strömungsmenge kann auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (z. B. Brennkraftmaschinenlast, MAF, Verbrennung-A/F und/oder eingestellte Emissionsschwellenwerte) eingestellt werden. In einem Beispiel kann das Modulieren der Position des BTCC-Ventils Wechseln der Position des BTCC-Ventils zwischen einer vollständig offenen und vollständig geschlossenen Position beinhalten, um eine gewünschte AGR-Strömungsrate zum Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters beizubehalten. In einem alternativen Beispiel, wo das BTCC-Ventil ein kontinuierlich variables Ventil ist, das in mehr als zwei Position anpassbar ist, kann Modulieren der Position des BTCC-Ventils kontinuierliches Anpassen der Position des BTCC-Ventils in eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen beinhalten, um die gewünschte AGR-Strömungsrate beizubehalten. Außerdem kann das Verfahren bei 506 Anpassen der Position des BTCC-Ventils beinhalten, um einen Rückfluss durch den AGR-Kanal (z. B. Ansaugluftstrom vom Ansaugkanal durch den AGR-Kanal zum Spülabgaskrümmer) zu verhindern. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass ein Druck des Spülabgaskrümmers (z. B. des in 1A gezeigten zweiten Abgaskrümmers 80) den Atmosphärendruck unterschreitet, das BTCC-Ventil in die vollständig geschlossene Position betätigen, um den Strom durch den AGR-Kanal zu blockieren. Somit kann das Verfahren bei 506 in einigen Beispielen beinhalten, dass die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Position des BTCC-Ventils) auf Grundlage von logischen Regeln, die eine Funktion des gewünschten AGR-Stroms und eines Drucks im Spülauslassventil sind, vornimmt. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine Lookup-Tabelle beinhalten, die mit dem gewünschten AGR-Strom und Spülkrümmerdruck als Eingaben und der BTCC-Ventilposition als Ausgabe im Speicher gespeichert ist. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal generieren, dass an einen Aktor des BTCC-Ventils gesendet wird, und führt zum Anpassen des BTCC-Ventils (z. B. Anpassen einer Ventilplatte des BTCC-Ventils) in die bestimmte Position. Wenn das BTCC-Ventil bei 506 geschlossen ist, kann das Verfahren ferner Öffnen (oder zumindest teilweise Öffnen) des Spülkrümmer-Umgehungsventils (z.B. in einem Brennkraftmaschinensystem, das einen Spülkrümmer-Umgehungskanal beinhaltet, wie etwa den Kanal 98 und SMBV 97, wie in 1A gezeigt) beinhalten. Auf diese Weise kann überschüssiger Druck im Spülabgaskrümmer abgelassen werden, indem zumindest ein Teil der Abgase, die aus den Spülauslassventilen abgeben werden, zum Spülabgaskrümmer und dann über den Spülkrümmer-Umgehungskanal zum Abgaskanal strömt.
Bei 508 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob es möglich ist, den Anschaltzustand der Spülauslassventile anzupassen. Als ein Beispiel können die VCT-Systeme hydraulisch gesteuerte Ventile beinhalten, die auf Öldruck zurückgreifen, um zu arbeiten und einen Anschaltzustand und/oder ein Zeitsteuerungsprofil der Ventile zu wechseln. Somit kann der Anschaltzustand der Spülauslassventile in einigen Beispielen nur dann gewechselt werden, wenn der Öldruck einen Schwellendruck zum Wechseln eines Zeitsteuerungsprofils oder Anschaltzustands der Spülauslassventile erreicht hat. In alternativen Ausführungsformen können die Spülauslassventile als Reaktion auf eine andere Variable angepasst werden. Wenn bei 508 bestimmt wird, dass der Anschaltzustand oder das Zeitsteuerungsprofil der Spülauslassventile nicht angepasst werden kann, geht das Verfahren zu 510 über, um die Spülauslassventile aktiviert zu lassen und das BTCC-Ventil weiter zu modulieren. Wenn jedoch der Anschaltzustand der Spülauslassventile gewechselt werden kann, geht das Verfahren zu 512 über, um zu bestimmen, ob die Spülauslassventile in der Lage sind, zwischen Zeitsteuerungsprofilen zu wechseln. In einem Beispiel können die Spülauslassventile zwischen Nockenzeitsteuerungsprofilen gewechselt werden (z. B. um die Zeitsteuerung für Öffnen und Schließen innerhalb des Brennkraftmaschinenzyklus anzupassen), anstatt deaktiviert zu werden. Wenn die Spülauslassventile nicht zwischen Zeitsteuerungsprofilen gewechselt werden können, geht das Verfahren zu 514 über, um die Spülauslassventile zu deaktivieren (z. B. die Betätigungs-/Zeitsteuerungsmechanismen der Spülauslassventile zu deaktivieren, sodass die Spülauslassventile geschlossen bleiben können und sich bei ihrer vorgesehenen Zeitsteuerung nicht öffnen) und das BTCC-Ventil zu schließen (z. B. vollständig zu schließen). In einigen Beispielen kann das Verfahren bei 514 das Halten einiger Kohlenwasserstoffemissionen beim Kurbeln innerhalb des Spülabgaskrümmers, bis das BTCC-Ventil wieder geöffnet werden kann, beinhalten. Das Anpassen der Spülauslassventile und des BTCC-Ventils auf diese Weise, während sich die Brennkraftmaschine erwärmt, kann die geringe Belastungsstabilität der Brennkraftmaschine erhöhen, während Emissionen während des Kaltstarts reduziert werden.
Wenn die Spülauslassventile zwischen den Zeitsteuerungsprofilen gewechselt werden können, kann das Verfahren bei 512 alternativ zu 516 übergehen. Bei 516 beinhaltet das Verfahren das Wechseln der Zeitsteuerung der Spülauslassventile auf ein frühzeitiges Öffnungs-/Hubprofil (wie bei Verlauf 326 aus 3B gezeigt, wie vorstehend beschrieben) und Schließen des BTCC-Ventils. In einem Beispiel kann das Verfahren bei 516 das Vorschieben der Zeitsteuerung (z. B. der Öffnungszeitsteuerung) der Spülauslassventile und/oder Erhöhen eines Betrags des Hubs der Spülauslassventile über Wechsels des Nockenzeitsteuerungsprofils beinhalten. In einigen Beispielen kann das Verfahren bei 516 ferner Öffnen des Spülkrümmer-Umgehungsventils beinhalten, um zu ermöglichen, dass Abgase aus dem Spülkrümmer in den Ansaugkanal strömen, während das BTCC-Ventil geschlossen ist. In dieser Ausführungsform des Verfahrens kann der Vorkatalysator stromabwärts davon angeordnet sein, wo der Spülkrümmer-Umgehungskanal sich an den Abgaskanal koppelt (wie etwa die in 1A gezeigte Emissionssteuervorrichtung 72). Somit kann in dieser Ausführungsform kein zusätzlicher Vorkatalysator (wie etwa ein Dreiwegekatalysator) stromaufwärts davon vorliegen, wo der Spülkrümmer-Umgehungskanal sich an den Abgaskanal koppelt.
Beide der Verfahren bei 516 und 514 gehen zu 530 über, um zu bestimmen, ob ein Katalysator, der im Abgaskanal angeordnet ist, sich bei einer Anspringtemperatur befindet (z. B. diese erreicht hat). In einem Beispiel kann der Katalysator Teil einer oder mehrerer Emissionssteuervorrichtungen sein, die im Auslass positioniert sind (z. B. die in 1A gezeigten Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72). Wenn sich der eine oder die mehreren Katalysatoren bei oder über ihren Anspringtemperaturen befinden (z. B. für einen effizienten Katalysatorbetrieb), geht das Verfahren zu 532 über, um die Zeitsteuerung der Spülauslassventile auf Grundlage von Brennkraftmaschinenbedingungen anzupassen. In einem Beispiel kann das Verfahren bei 532 Anpassen der Spülauslassventile auf ihre Standard- oder Ausgangszeitsteuerung (z. B. die in 3A gezeigte Zeitsteuerung) beinhalten. Dann endet das Verfahren.
Alternativ, wenn eine Temperatur des einen oder der mehreren Katalysatoren die Anspringtemperatur unterschreitet, geht das Verfahren zu 534 über, um den Brennkraftmaschinenbetrieb weiter anzupassen, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen. In einem Beispiel, wie bei 536 gezeigt, kann das Verfahren bei 534 Deaktivieren der Abblasauslassventile der äußeren Zylinder (z. B. der in 1A gezeigten Abblasauslassventile 8 der Zylinder 12 und 18) beinhalten, während alle Spülauslassventile (für alle äußeren Zylinder und inneren Zylinder) aktiv bleiben. Zum Beispiel können die inneren Zylinder physisch zwischen den äußeren Zylindern positioniert sein. Auf diese Weise kann nur Abgas aus den inneren Zylindern zu den Katalysatoren innerhalb des Abgaskanals strömen. Das Verfahren bei 536 kann ferner Beibehalten der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern mit den deaktivierten Abblasauslassventilen, aber nicht Zünden dieser Zylinder beinhalten (allerdings wird dennoch Funken zu den Zylindern mit nicht deaktivierten Abblasauslassventilen geliefert). In einem anderen Beispiel, wie bei 538 gezeigt, kann das Verfahren bei 534 Reduzieren einer Öffnung der Drossel (z. B. der in 1A gezeigten Drossel 62) und Öffnen eines Ventils in einem zweiten AGR-Kanal, der zwischen dem Spülabgaskrümmer und dem Ansaugkanal stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts der Drossel (z. B. dem in 1A gezeigten zweiten AGR-Kanal 58) angeordnet ist, beinhalten. Dies kann dazu führen, dass Luft rückwärts durch den zweiten AGR-Kanal, vom Ansaugkanal zum Spülabgaskrümmer, und über die Spülauslassventile in die Zylinder strömt. Dies kann zum Erhöhen der Temperatur von Durchblasgasen, die über den Abblasabgaskrümmer zum Auslass geleitet werden, führen, wodurch die Temperatur des Katalysators erhöht wird. Das Verfahren bei 538 kann hierin als ein Leerlaufmodus bezeichnet werden und kann nachfolgend unter Bezugnahme die 7A-7B ausführlicher erklärt werden. Bei 534 kann eines der Verfahren bei 536 und 538 auf Grundlage der Architektur des Brennkraftmaschinensystems ausgewählt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 538 verwendet werden, wenn das System den zweiten AGR-Kanal beinhaltet. Anderenfalls kann das Verfahren bei 536 verwendet werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 534 zwischen den Verfahren bei 536 und 538 auf Grundlage alternativer Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen wählen.
Wieder bei 502, wenn die Spülauslassventile nicht standardmäßig aktiviert sind, können sie standardmäßig deaktiviert (und somit geschlossen) werden. In diesem Fall geht das Verfahren zu 518 über, um eine Zeitsteuerung der Einlassventile (z.B. der in 1A gezeigten Einlassventile 2 und 4) vorzuschieben und eine Zeitsteuerung der Auslassventile zu verzögern. Das Vorschieben der Zeitsteuerung der Einlassventile kann einen oder mehrere Ventilzeitsteuerungsmechanismen der Einlassventile anpassen, um eine Schließzeitsteuerung der Einlassventile vorzuschieben. Außerdem kann das Verzögern der Zeitsteuerung der Auslassventile Verzögern einer Öffnungszeitsteuerung von sowohl den Spülauslassventilen als auch den Abblasauslassventilen zusammen (z. B., wenn sie über das Nockenzeitsteuerungssystem gesteuert werden) oder Verzögern des Öffnungszeitpunkts von nur den Abblasauslassventilen beinhalten. Diese Anpassungen können die Verbrennungsstabilität während des Kaltstarts erhöhen. Bei 520 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob es möglich ist, den Anschaltzustand oder das Zeitsteuerungsprofil der Spülauslassventile anzupassen (z. B. ähnlich wie das Verfahren bei 508, wie vorstehend beschrieben). Wenn die Spülauslassventile nicht angepasst werden können (z. B. aufgrund eines Öldrucks, der einen Schwellenwert zum Wechseln des Ventilanschaltzustands unterschreitet), geht das Verfahren zu 522 über, um die Spülauslassventile deaktiviert zu lassen. Anderenfalls, wenn die Spülauslassventile angepasst (oder reaktiviert) werden können, geht das Verfahren zu 524 über, um zu bestimmen, ob es möglich ist, die Spülauslassventile zwischen den Zeitsteuerungsprofilen zu wechseln (z. B. ähnlich wie etwa das Verfahren bei 512, wie vorstehend beschrieben). Wenn die Spülauslassventile nicht zwischen den Profilen gewechselt werden können, geht das Verfahren zu 526 über, um die Spülauslassventile zu aktivieren und das BTCC-Ventil zu modulieren, um den AGR-Strom durch den AGR-Kanal und zum Verdichtereinlass zu einem gewünschten Betrag zu steuern. Wenn jedoch die Spülauslassventile zwischen den Profilen gewechselt werden können, geht das Verfahren stattdessen zu 528 über, um das Profil der Spülauslassventile auf ein frühzeitiges Öffnen/Hub zu wechseln und das BTCC-Ventil zu schließen, wie vorstehend bei 516 beschrieben. Beide des Verfahrens bei 526 und 528 gehen dann zu 530 über, wie vorstehend beschrieben.
16 zeigt ein Diagramm 1600 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems im Kaltstartmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm 1600 einen Anschaltzustand der Spülauslassventile (wo an aktiviert ist und aus deaktiviert ist) bei Verlauf 1602, eine Position des BTCC-Ventils bei Verlauf 1604, den AGR-Strom (z. B. einen Betrag oder eine Strömungsrate von AGR-Strom durch den AGR-Kanal 50 und zum Verdichtereinlass, wie in 1A gezeigt) bei Verlauf 1606, eine Temperatur eines Abgaskatalysators relativ zu einer Anspringtemperatur des Katalysators bei Verlauf 1608, eine Position einer Ansaugdrossel (z. B. der in 1A gezeigten Drossel 62) bei Verlauf 1610, eine Position eines zweiten Mitteldruck-AGR-Ventils, das in einem zweiten (z. B. Mitteldruck- ) AGR-Kanal angeordnet ist (z. B. das in 1A gezeigte Ventil 59 im zweiten AGR-Kanal 58), bei Verlauf 1612 und eine Nockenzeitsteuerung der Einlassventile bei Verlauf 1614 und der Auslassventile (die die Abblasauslassventile und die Spülauslassventile beinhalten können, wenn sie auf dem gleichen Nockenzeitsteuerungssystem gesteuert werden) bei Verlauf 1616 relativ zu ihren Ausgangszeitsteuerungen B1 (ein Beispiel der Ausgangsnockenzeitsteuerungen der Einlass- und Auslassventile können in 3B gezeigt werden, wie vorstehend beschrieben). Alle Verläufe werden gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
Vor dem Zeitpunkt t1 startet die Brennkraftmaschine mit den Spülauslassventilen, die standardmäßig aktiviert sind. Somit können sich die Spülauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung im Brennkraftmaschinenzyklus öffnen und schließen. Bei Zeitpunkt t1 wird das BTCC-Ventil zum ersten Kurbeln geöffnet. Somit beginnt der AGR-Strom, sich nach Zeitpunkt t1 zu erhöhen (und kann im Verlauf der Zeit mit dem Öffnen bzw. Schließen des BTCC-Ventils zunehmen und abnehmen). Nach dem Zünden des ersten Zylinders wird das BTCC-Ventil moduliert, um den AGR-Strom auf ein gewünschtes Niveau zu steuern. Zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 wird das Mitteldruck-AGR-Ventil geschlossen und sowohl die Einlass- als auch die Auslassventilzeitsteuerungen befinden sich bei ihren Ausgangszeitsteuerungen. Bei Zeitpunkt t2 können die Spülauslassventile angepasst werden (z. B., weil der Öldruck einen Schwellenwert erreicht hat, um die Ventile anzupassen), sodass die Spülauslassventile deaktiviert (z. B. ausgeschaltet) werden. Nach Zeitpunkt t2 befindet sich die Katalysatortemperatur noch immer unter der Anspringtemperatur T1. Somit wird die Drosselöffnung reduziert und das Mitteldruck-AGR-Ventil wird geöffnet, um den Strom durch das System umzukehren und wärmere Durchblasluft zum Katalysator innerhalb des Abgaskanals zu schicken. Dies kann zum Erwärmen des Katalysators auf eine Temperatur über der Anspringtemperatur T1 führen.
Während eines anderen Kaltstarts im geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystem kann die Brennkraftmaschine mit standardmäßig deaktivierten (z. B. ausgeschalteten) Spülauslassventilen starten, wie bei Zeitpunkt t3 gezeigt. Bei Zeitpunkt t4 wird die Einlassnockenzeitsteuerung vorgeschoben und die Auslassnockenzeitsteuerung der Abblasauslassventile wird verzögert (wie bei Verlauf 328 in 3B gezeigt, wie vorstehend beschrieben). Bei Zeitpunkt t5 werden die Spülauslassventile als Reaktion darauf, dass die Spülauslassventile angepasst werden können, aktiviert und das BTCC-Ventil wird moduliert, um den AGR-Strom anzupassen.
Auf diese Weise können Abgasemissionen während des Brennkraftmaschinenkaltstarts durch Anpassen eines Anschaltzustands der Spülauslassventile reduziert werden, während außerdem eine Position des BTCC-Ventils auf Grundlage eines gewünschten AGR-Stroms und eines Drucks im Spülabgaskrümmer gesteuert wird. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 16 beschrieben, kann ein Verfahren während eines Kaltstarts Anpassen einer Position eines ersten Ventils (BTCC-Ventils), das in einem Abgasrückführungs(AGR)-Kanal angeordnet ist, auf Grundlage eines Brennkraftmaschinenbetriebszustands beinhalten, wobei der AGR-Kanal zwischen einem ersten Abgaskrümmer (Spülkrümmer), der an einen ersten Satz von Auslassventilen (Spülauslassventilen) gekoppelt ist, und einem Ansaugkanal stromaufwärts eines Verdichters gekoppelt ist, während ein Teil der Abgase über einen zweiten Satz von Auslassventilen (Abblasauslassventilen) zu einem Abgaskanal strömt, der eine Turbine beinhaltet. Ein technischer Effekt des Anpassens des ersten Ventils und/oder des ersten Satzes von Auslassventilen als Reaktion auf einen Brennkraftmaschinenbetriebszustand während eines Kaltstarts besteht im Reduzieren von Kaltstartemissionen, während außerdem beim Erwärmen der Brennkraftmaschine unterstützt wird, wie etwa Erhöhen einer Temperatur der Brennkraftmaschinenzylinder und/oder Kolben und/oder eines oder mehrerer Abgaskatalysatoren. In einer anderen Ausführungsform kann ein Verfahren als Reaktion auf Auswählen von Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (wie etwa eine Kaltstart- und/oder Katalysatortemperatur unter einer Anspringtemperatur) Deaktivieren eines oder mehrerer Ventile eines Satzes von ersten Auslassventilen (Abblasauslassventilen), die an einen ersten Abgaskrümmer gekoppelt sind, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, beinhalten, während alle Ventile eines Satzes von zweiten Auslassventilen (Spülauslassventilen), die an einen zweiten Abgaskrümmer gekoppelt sind, der über einen Abgasrückführungs(AGR)-kanal an einen Ansaugkanal gekoppelt ist, aktiv gehalten werden. Ein technischer Effekt zum Deaktivieren eines oder mehrerer der Abblasauslassventile (wie etwa die Abblasauslassventile der äußeren Zylinder, wie vorstehend bei 536 des Verfahrens 500 beschrieben) während eines Kaltstarts besteht im Erhöhen einer Temperatur der Brennkraftmaschine während des Kaltstarts und somit Reduzieren der Brennkraftmaschinenemissionen während des Kaltstarts (z. B. kann der Katalysator seine Anspringtemperatur schneller erreichen, als wenn alle Abblasauslassventile aktiviert werden). In einer weiteren Ausführungsform kann ein Verfahren beinhalten, während sowohl ein erstes Auslassventil (Spülauslassventil) als auch ein zweites Auslassventil (Abblasauslassventil) eines Zylinders offen sind, Leiten von Ansaugluft durch einen Strömungskanal (z. B. Mitteldruck-AGR-Kanal), der zwischen einem Ansaugkanal und einem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, der an das erste Auslassventil gekoppelt ist; und ferner Leiten der Ansaugluft durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil zu einem zweiten Abgaskrümmer (Abblasabgaskrümmer), der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, der eine Turbine beinhaltet. Ein technischer Effekt des Leitens der Ansaugluft auf diese Weise, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Katalysators, der im Abgaskanal stromabwärts der Turbine angeordnet ist, eine Schwellentemperatur unterschreitet, besteht im Erhöhen der Temperatur der Durchblasluft zum Abgaskanal und somit Erhöhen der Temperatur des Katalysators. Infolgedessen kann der Katalysator seine Anspringtemperatur schneller erreichen und Brennkraftmaschinenemissionen während des Kaltstarts können reduziert werden.
Weiter bei 6 wird ein Verfahren 600 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem DFSO-Modus gezeigt. Das Verfahren 600 kann von 410 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Bei 602 beinhaltet das Verfahren Stoppen der Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern, um den DFSO-Modus zu initiieren. Das Verfahren geht zu 604 über, um das Abblasauslassventil (z. B. das in 1A gezeigte Abblasauslassventil 8) eines oder mehrerer Zylinder zu deaktivieren und alle Spülauslassventile aktiv zu lassen. In einem Beispiel beinhaltet das Verfahren bei 604 Deaktivieren des Abblasauslassventils jedes Zylinders, sodass kein Abgas zu dem/den Katalysator(en), der/die innerhalb des Abgaskanals angeordnet ist/sind, geleitet wird. Infolgedessen kann Sauerstoff zum Katalysator (z. B. Dreiwegekatalysator) reduziert werden, wodurch die Katalysatorfunktion erhalten wird. In einem anderen Beispiel beinhaltet das Verfahren bei 604 Deaktivieren des Abblasauslassventils einer ausgewählten Anzahl an Zylindern (z. B. nur ein Teil aller Brennkraftmaschinenzylinder). Die ausgewählte Anzahl kann auf Pedalposition (z. B. Fahrerdrehmomentbedarf), geschätzter Abgastemperatur, Turbinendrehzahl einer Turbine, die im Abgaskanal angeordnet ist, und/oder Verlangsamungsrate des Fahrzeugs (z. B. Rate des Verlangsamens der Fahrzeuggeschwindigkeit) beruhen. Als ein Beispiel kann das Verfahren bei 604 Deaktivieren aller BDVs (z. B. jedes BDV jedes Zylinders) beinhalten. Allerdings kann die Turbine in diesem Beispiel mit dem Rotieren aufhören und der Katalysator kann sich abkühlen. Somit können die Verfahren bei 602 und 604 alternativ beinhalten, die BDVs eines oder mehrerer Zylinder aktiv zu lassen und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Zylinder zu zünden, um Brennkraftmaschinenbremsen zu reduzieren, die Turbine hochzufahren und die Katalysatortemperatur beizubehalten (z.B., ohne dass die Katalysatortemperatur abnimmt). Der Funkenbetrag zum Zünden des/der Zylinder(s) kann verzögert werden, um Drehmoment zu reduzieren und Abgashitze und Brennkraftmaschineneffizienz zu erhöhen. Dann kann der Funkenanteil (z. B. Menge von Zylindern, die mit aktiven BDVs gezündet werden) und Funken zum Zünden des/der Zylinder(s) auf Grundlage der Pedalposition, der geschätzten Abgastemperatur und einer Fahrzeugverlangsamungsrate bestimmt werden. Als ein anderes Beispiel, wenn die Turbinendrehzahl eine Schwellendrehzahl unterschreitet, kann die ausgewählte Anzahl von zu deaktivierenden BDVs kleiner sein, als wenn die Turbinendrehzahl die Schwellendrehzahl überschreiten würde. Auf diese Weise kann die Verzögerung des Turboladers nach dem DFSO-Ereignis reduziert werden. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung der Anzahl von bei 604 zu deaktivierenden Abblasauslassventilen und/oder der Anzahl von Zylindern, die die Kraftstoffzufuhr stoppen, als eine Funktion von Turbinendrehzahl, Pedalposition, geschätzte Abgastemperatur und/oder Fahrzeugverlangsamungsrate vornehmen. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal an einen Aktor der Abblasauslassventile senden, um die bestimmte Anzahl von Abblasauslassventilen zu deaktivieren. Als ein Beispiel kann jedes Abblasauslassventil einen Aktor (wie etwa den in 1A gezeigten Aktor 103) beinhalten, der verwendet werden kann, um das zugehörige Abblasauslassventil zu deaktivieren und erneut zu aktivieren.
Bei 606 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Zeit ist, die Abblasauslassventile der deaktivierten Zylinder erneut zu aktivieren. Als ein Beispiel kann bestimmt werden, dass Zeit ist, die deaktivierten Abblasauslassventile am Ende des DFSO-Ereignisses erneut zu aktivieren, was durch eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eines Drückens eines Gaspedals (z. B. einer Pedalposition, die über eine Schwellenposition hinaus gedrückt wird) angezeigt werden kann. Wenn keine Zeit ist, die Abblasauslassventile erneut zu aktivieren, geht das Verfahren zu 608 über, um mit dem Betreiben der Brennkraftmaschine mit den deaktivierten Zylindern (z. B. Zylindern mit den deaktivierten Abblasauslassventilen) fortzufahren. Anderenfalls, wenn die DFSO geendet hat und/oder es Zeit ist, die Zylinder erneut zu aktivieren, geht das Verfahren zu 610 über, um die Abblasauslassventile der deaktivierten Zylinder erneut zu aktivieren. Als ein Beispiel kann das erneute Aktivieren der Abblasauslassventile der deaktivierten Zylinder Senden eines Signals zu einem oder mehreren Ventilbetätigungsmechanismen der Abblasauslassventile beinhalten, um das Betreiben der Abblasauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung fortzusetzen. Außerdem kann das erneute Aktivieren der Abblasauslassventile Bereitstellen von Funken an jeden deaktivierten Zylinder nach einem Schließereignis des Einlassventils und dann Öffnen des deaktivierten Abblasauslassventils beinhalten. Bei 612 beinhaltet das Verfahren erneutes Aktivieren der Kraftstoffeinspritzung zu den Zylindern und Reduzieren des Betrags der Kraftstoffanreicherung zu den Zylindern. In einem Beispiel kann dies Reduzieren der Menge des Kraftstoffs, der in die Zylinder eingespritzt wird, im Vergleich zu einer Standardkraftstoffeinspritzmenge nach einem DFSO-Ereignis (z. B. ohne Deaktivierung der Abblasauslassventile) beinhalten. Da aufgrund der Deaktivierung des Abblasauslassventils weniger Sauerstoff während des DFSO-Ereignisses zum Katalysator abgegeben wurde, kann weniger Kraftstoffanreicherung nach dem DFSO-Ereignis benötigt werden. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz gegenüber herkömmlicher DFSO erhöht.
17 zeigt ein Diagramm 1700 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems im DFSO-Modus. Insbesondere zeigt das Diagramm 1700 eine Pedalposition (z. B. Gaspedalposition) bei Verlauf 1702, eine Kraftstoffzufuhrmenge (die in die Brennkraftmaschinenzylinder eingespritzt wird) bei Verlauf 1704, einen Anschaltzustand eines Abblasauslassventils (BDV) eines ersten Zylinders bei Verlauf 1706, einen Anschaltzustand eines Abblasauslassventils (BDV) eines zweiten Zylinders bei Verlauf 1708, einen Anschaltzustand eines Abblasauslassventils (BDV) eines dritten Zylinders bei Verlauf 1710, einen Anschaltzustand eines Abblasauslassventils (BDV) eines vierten Zylinders bei Verlauf 1712, die Turbinendrehzahl bei Verlauf 1714 und einen Anschaltzustand der Spülauslassventile aller Zylinders (SVs) bei Verlauf 1716.
Vor dem Zeitpunkt t1 ist die Pedalposition relativ gleichbleibend und die BDVs und SVs aller vier Zylinder sind aktiviert (z. B. angeschaltet). Somit kann sich jedes BDV gemäß einer eingestellten Zeitsteuerung im Brennkraftmaschinenzyklus öffnen und schließen. Bei Zeitpunkt t1 nimmt die Pedalposition ab, was ein Verlangsamungsereignis angibt. Ein DFSO-Ereignis wird durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu einem Teil der Brennkraftmaschinenzylinder initiiert. Wie bei Zeitpunkt t1 gezeigt, kann die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern 2-4 gestoppt werden, jedoch bei Zylinder 1 beibehalten werden, um die Brennkraftmaschinendrehzahl bei einer Schwellendrehzahl zu lassen, die Turbine weiter drehen zu lassen und den Katalysator warm und bei einer Stöchiometrie zu lassen (und somit geht die Kraftstoffzufuhr zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 nicht auf null). Als Reaktion auf das DFSO-Ereignis und das Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern 2-4 werden die BDVs der Zylinder 2, 3 und 4 deaktiviert, während die SVs für alle Zylinder aktiviert bleiben. Infolgedessen strömt kein Abgas von den Zylindern 2, 3 und 4 zum Abgaskanal. Stattdessen werden Abgase aus den deaktivierten Zylindern über die SVs und den Spülabgaskrümmer zum Ansaugkanal geleitet. Bei Zeitpunkt t2 nimmt die Pedalposition zu und das DFSO-Ereignis endet. Die BDVs der Zylinder 2, 3 und 4 werden erneut aktiviert und der Kraftstoffzufuhrbetrag zu den Zylindern kann im Vergleich zu einem DFSO-Ereignis, wo keine BDVs deaktiviert werden, etwas reduziert werden.
Bei Zeitpunkt t3 tritt ein anderes DFSO-Ereignis auf. Als Reaktion auf das DFSO-Ereignis und darauf, dass die Turbinendrehzahl bei einem höheren Niveau ist (z. B. höher als bei Zeitpunkt t1 während des ersten DFSO-Ereignisses), werden die BDVs der Zylinder 1, 2, 3 und 4 deaktiviert. Somit werden alle BDVs aller Zylinder deaktiviert (z. B. wird aufgrund einer höheren Turbinendrehzahl bei Zeitpunkt t3 eine größere Anzahl an BDVs bei Zeitpunkt t3 deaktiviert als bei Zeitpunkt t1). Als Reaktion darauf, dass das DFSO-Ereignis bei Zeitpunkt t3 endet, werden alle BDVs erneut aktiviert.
Auf diese Weise, als Reaktion auf das Auswählen der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (wie etwa eines DFSO-Zustands, wo die Kraftstoffzufuhr zu den Brennkraftmaschinen deaktiviert ist), kann/können ein oder mehrere Ventile eines Satzes von ersten Auslassventilen (BDVs), die an einen ersten Abgaskrümmer gekoppelt sind, der an einen Abgaskanal gekoppelt ist, deaktiviert werden, während alle Ventil eines Satzes von zweiten Auslassventilen (SVs), die an einen zweiten Abgaskrümmer gekoppelt sind, der über einen Abgasrückführungs(AGR)-kanal an einen Ansaugkanal gekoppelt ist, aktiv gelassen werden. Ein technischer Effekt des Deaktivierens eines oder mehrerer BDVs während des DFSO-Ereignisses besteht im Reduzieren der Menge von Sauerstoff, der während einer DFSO an einen Katalysator im Abgaskanal geleitet wird. Infolgedessen kann die Katalysatorleistung verbessert werden und die Brennkraftmaschinenemissionen können reduziert werden. Außerdem kann das Reduzieren der Menge von Sauerstoff, der während der DFSO zum Katalysator geleitet wird, beim Abschluss des DFSO-Ereignisses eine geringe Kraftstoffanreicherung ermöglichen, die bei der erneuten Aktivierung der BDVs zu verwenden ist, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Brennkraftmaschinensystems erhöht wird.
Weiter bei den 7A-7B wird ein Verfahren 700 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem Gasreaktionsmodus gezeigt. Das Verfahren 700 kann von 414 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Bei 702 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Bedingungen zum Betreiben in einem Modus mit heißem Rohr erfüllt sind. In einem Beispiel kann das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem einen Kanal beinhalten, der zwischen dem Spülabgaskrümmer und dem Ansaugkanal stromabwärts einer Ansaugdrossel gekoppelt ist (z. B. den in 1A gezeigten Kanal 30, hierin als ein heißes Rohr bezeichnet). Allerdings kann das geteilte Abgasbrennkraftmaschinensystem in einigen Ausführungsformen nicht das heiße Rohr beinhalten und somit würden die Bedingungen für den Modus mit heißem Rohr nicht erfüllt werden. In einem Beispiel kann der Modus mit heißem Rohr der standardmäßige Modus für die beste Kraftstoffeffizienz sein, wenn die Brennkraftmaschine gedrosselt ist (z. B., wenn der Betrag des Öffnens der Drossel geringer ist als die weit geöffnete Drossel). Bedingungen zum Eintreten in den Modus mit heißem Rohr beinhalten das Brennkraftmaschinensystem, das das heiße Rohr beinhaltet, und können zusätzlich beinhalten, dass das Klopfen der Brennkraftmaschine nicht begrenzt wird. Zum Beispiel, wenn die Brennkraftmaschinenlast eine untere Schwellenlast unterschreitet (z. B. bei sehr leichten Belastungen) und von der Brennkraftmaschine keine AGR mehr toleriert werden kann, kann das Ventil des heißen Rohrs geschlossen werden und die Bedingungen für das heiße Rohr werden nicht erfüllt. In einem anderen Beispiel, wenn die Brennkraftmaschinenlast eine obere Schwellenlast überschreitet (z. B. bei hohen Brennkraftmaschinenlasten), kann außerdem Klopfen auftreten und somit kann das Ventil des heißen Rohrs geschlossen werden, um zum Kühlen der Brennkraftmaschine mehr AGR zum Verdichtereinlass zu drücken. Somit können die Bedingungen für das Eintreten in den Modus mit heißem Rohr beinhalten, dass das Klopfen der Brennkraftmaschine nicht begrenzt ist (z. B. unterschreitet die Möglichkeit eines Brennkraftmaschinenklopfens einen Schwellenwert) und in der Lage ist, eine erhöhte AGR zu tolerieren.
Wenn Bedingungen für das Eintreten in den Modus mit heißem Rohr erfüllt sind, geht das Verfahren zu 704 über. Bei 704 beinhaltet das Verfahren Schließen (z. B. vollständiges Schließen) der Ansaugdrossel, Öffnen des BTCC-Ventils (z. B. des in 1A gezeigten Ventils 54) und Öffnen des Ventils des heißen Rohrs (z. B. des in 1A gezeigten Ventils 32). Infolgedessen kann Ansaugluft aus dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters in den AGR-Kanal (z. B. den in 1A gezeigten ersten AGR-Kanal 50), durch einen AGR-Kühler (z. B. den in 1A gezeigten AGR-Kühler 52), in den Spülabgaskrümmer, durch das heiße Rohr (z. B. das in 1A gezeigte heiße Rohr 30), in den Ansaugkrümmer stromabwärts der Ansaugdrossel und in die Brennkraftmaschinenzylinder geleitet werden. Durch das Strömen durch den AGR-Kühler wird die Ansaugluft erhitzt, bevor sie in die Brennkraftmaschinenzylinder gelangt. Dies kann den MAP erhöhen, die Ansaugpumparbeit der Brennkraftmaschine reduzieren, die Kraftstoffeffizienz erhöhen und die Brennkraftmaschinenemissionen reduzieren. Außerdem kann dieser Betrieb außerdem den Spülkrümmerdruck reduzieren, wodurch der AGR-Strom erhöht wird. Diese Ansaugluft kann dann innerhalb der Brennkraftmaschinenzylinder verbrannt werden. Ein erster Teil der Verbrennungsgase wird dann aus den Brennkraftmaschinenzylindern über die Abblasauslassventile in den Abblasabgaskrümmer abgegeben. Der erste Teil der Verbrennungsgase strömt dann durch den Abgaskanal zur Turbine und zu einer oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen. Ein zweiter Teil der Verbrennungsgase wird aus den Brennkraftmaschinenzylindern über die Spülauslassventile in den Spülabgaskrümmer abgegeben. Der zweite Teil von Abgasen wird innerhalb des Spülabgaskrümmers mit Ansaugluft vermischt und dann wird das Gemisch über das heiße Rohr zum Ansaugkrümmer geleitet. Dieses Gemisch kann den Einfluss eines beliebigen Zylinders beim AGR-Vermischen reduzieren und somit Widerstand und Krümmeroptimierung reduzieren.
Bei 706 beinhaltet das Verfahren Anpassen (z. B. Anpassen einer Position) des Ventils des heißen Rohrs auf Grundlage eines gewünschten MAP und Anpassen der Auslassnockenzeitsteuerung auf Grundlage der Brennkraftmaschinenlast. Als ein Beispiel passt das Verfahren den Betrag des Öffnens (oder die Position) des Ventils des heißen Rohrs auf Grundlage eines gewünschten MAP an, welcher auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden kann. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal, das an den Ventilaktor des heißen Rohrs gesendet wird, auf Grundlage einer Bestimmung des gewünschten MAP bestimmen. Die Steuerung kann das Steuersignal durch eine Bestimmung bestimmen, die einen bestimmten gewünschten MAP berücksichtigt, wie etwa Erhöhen des Betrags des Öffnens des Ventils des heißen Rohrs mit zunehmendem gewünschten MAP. Die Steuerung kann alternativ den Betrag des Öffnens des Ventils des heißen Rohrs auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle mit der Eingabe, die der gewünschte MAP ist, und der Ausgabe, die das Signal der Ventilposition des heißen Rohrs ist, bestimmen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. bezüglich eines Aktors des Nockenzeitsteuerungssystems der Spül- und Abblasauslassventile) auf Grundlage logischer Regeln, die eine Funktion der Brennkraftmaschinenlast ist, vornehmen. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal generieren, welches an den Auslassventilnockenzeitsteuerungsaktor gesendet wird. Zum Beispiel, wenn sich die Brennkraftmaschinenlast erhöht, kann die Nockenzeitsteuerung der Auslassventile (z. B. Abblas- und Spülauslassventile, wenn sie über das gleiche Nockensystem gesteuert werden) vorgeschoben werden.
Bei 708 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Bedingungen für einen VDE-Modus erfüllt sind, wo ein oder mehrere Abblasauslassventile deaktiviert sind. In einem Beispiel können Bedingungen für das Eintreten in den VDE-Modus eines oder mehrere einer Turbinendrehzahl über einer Schwellendrehzahl (z. B., die auf einer Drehzahl beruhen kann, bei der die Verzögerung des Turboladers bei einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs auftreten kann) und/oder einer Brennkraftmaschinenlast unter einer Schwellenlast beinhalten. Wenn Bedingungen zum Betreiben im VDE-Modus erfüllt sind, geht das Verfahren zu 710 über. Bei 710 beinhaltet das Verfahren Deaktivieren des Abblasauslassventils eines oder mehrerer Zylinder. In einem Beispiel kann die Anzahl der Zylinder, für die das Abblasauslassventil deaktiviert ist, auf Brennkraftmaschinenlast oder Drehmomentbedarf beruhen. Insbesondere, wenn die Brennkraftmaschinenlast abnimmt, kann sich die Anzahl von Zylindern mit deaktivierten Abblasauslassventilen erhöhen. Zum Beispiel, während eines ersten Zustands, bei Gasreaktion, wenn der Brennkraftmaschinendrehmomentbedarf ein unteres Schwellenniveau unterschreitet, können die Abblasauslassventile jedes Brennkraftmaschinenzylinders deaktiviert werden. Während des zweiten Zustands, bei dem Gasreaktionszustand, wenn der Brennkraftmaschinendrehmomentbedarf das untere Schwellenniveau überschreitet, kann nur ein Teil der Abblasauslassventile der Brennkraftmaschinenzylinder deaktiviert werden, wobei der Teil (und somit die Anzahl von Zylindern mit deaktivierten Abblasauslassventilen) abnimmt, wenn der Drehmomentbedarf weiter über das untere Schwellenniveau zunimmt. Zusätzlich werden bei 710 alle Spülauslassventile aller Zylinder während der Deaktivierung des Abblasauslassventils aktiviert gelassen. Außerdem kann das Verfahren bei 710 das Deaktivieren der Funkenbereitstellung zu den Zylindern mit deaktivierten Abblasauslassventilen beinhalten, während trotzdem Kraftstoff zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine Zündungsentscheidung später im Brennkraftmaschinenzyklus erfolgen (da Kraftstoff noch immer eingespritzt wird). Außerdem kann die Kraftstoffzufuhr zu den deaktivierten Zylindern und das Pumpen des Gemischs zum Zünden der Zylinder (z. B. Zylinder ohne deaktivierte Abblasauslassventile) die Kraftstoffverdampfung beim Zünden der Zylinder erhöhen (und dadurch Rauch reduzieren). Ferner kann das Verfahren bei 710 Offenhalten des heißen Rohrs und Geschlossenhalten der Drossel während der Abblasventilabschaltung beinhalten. In einigen Beispielen kann das Verfahren bei 710 das erneute Aktivieren der deaktivierten Abblasauslassventile als Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs über einen Schwellenwert und/oder darauf, dass befohlen wird, die Drossel vollständig zu öffnen (oder das Öffnen der Drossel), beinhalten. Das Verfahren kann dann beendet werden.
Wieder bei 702, wenn die Bedingungen für den Modus mit heißem Rohr nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 712 über, um zu bestimmen, ob die Bedingungen für einen EIVC(frühzeitigen Einlassventilschließ)-Modus erfüllt sind. In einem Beispiel kann die Entscheidung, in den EIVC-Modus einzutreten, eine Funktion von MAP, Brennkraftmaschinendrehzahl und Brennkraftmaschinentemperatur sein, wenn die Brennkraftmaschinenlast eine Schwellenlast unterschreitet. In einem Beispiel können Bedingungen für das Eintreten in den EIVC-Modus beinhalten, dass die Brennkraftmaschinenlast eine Schwellenlast unterschreitet und dass der MAP bei Atmosphärendruck liegt (z. B., wenn die Brennkraftmaschine nicht verstärkt wird). Wenn Bedingungen für EIVC-Modus erfüllt sind, geht das Verfahren zu 714 über. Bei 714 beinhaltet das Verfahren Deaktivieren der Einlassventile und Öffnen der Spülauslassventile (bei der für jeden Zylinder eingestellten Zeitsteuerung), um Luft über die Spülauslassventile, anstelle über die Einlassventile, in die Brennkraftmaschinenzylinder einzuführen. Insbesondere kann das Verfahren bei 714 Deaktivieren der Einlassventile (z.B. beider Einlassventile) aller Brennkraftmaschinenzylinder beinhalten, sodass keine Ansaugluft über die Einlassventile in die Zylinder eingeführt wird. Das Verfahren bei 714 kann ferner Öffnen (z. B. vollständiges Öffnen) des BTCC-Ventils beinhalten (sofern nicht bereits offen).
Bei 716 beinhaltet das Verfahren Verzögern der Zeitsteuerung des Abblasauslassventils und des Spülauslassventils, um die Richtung der Ansaugluft in den Zylinder umzukehren (um z. B. über die Spülauslassventile in den Zylinder einzutreten). In einem Beispiel kann das Verfahren bei 716 Betreiben von sowohl den Spülauslassventilen als auch den Abblasauslassventilen bei einem maximalen Betrag der Auslassnockenverzögerung (z. B. wenn durch dasselbe Nockensystem gesteuert) beinhalten. Als ein weiteres Beispiel kann das Verfahren bei 716 mit einem Steuersystem vom Nocken-in-Nocken-Typ Einstellen des Schließens der Abblasauslassventile auf den OT und Vorschieben der Spülauslassventile beinhalten, um die Überschneidung zwischen dem Spül- und Abblasauslassventil jedes Zylinders zu verringern. Als noch ein weiteres Beispiel kann das Verfahren bei 716 mit einem Nockenprofilverstellungssystem Ändern der Nockenprofile (z. B. der Spülauslassventile und Abblasauslassventile) auf eine beste Zeitsteuerung für EIVC beinhalten. Als ein Ergebnis dieses Vorgangs wird im EIVC-Modus Ansaugluft in die Brennkraftmaschinenzylinder von dem Ansaugkanal über den AGR-Kanal, Spülabgaskrümmer und die Spülauslassventile eingeführt. Nach der Verbrennung innerhalb der Brennkraftmaschinenzylinder werden Abgase über die Abblasauslassventile an den Abgaskanal abgegeben. Auf diese Weise wird Pumparbeit der Zylinder während niedriger Last reduziert. Außerdem wird Ladungsbewegung für erhöhte Verbrennungsstabilität verbessert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 712, wenn Bedingungen für den EIVC-Modus nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 718 über, um zu bestimmen, ob Bedingungen zum Schließen eines Ladungsbewegungssteuerventils (CMCV), das an eine Ansaugöffnung eines Saugrohrs jedes Zylinders (wie z. B. in 1A gezeigte CMCVs 24) gekoppelt ist, erfüllt sind. In einem Beispiel können die Bedingungen zum Schließen der CMCVs beinhalten, dass eine Brennkraftmaschinenlast unter einer unteren Schwellenwertlast liegt. Wenn die Bedingungen zum Schließen der CMCVs erfüllt sind, geht das Verfahren zu 720 über, um das CMCV zu schließen, das an die Ansaugöffnung des Einlassventils jedes Zylinders (wie z. B. in 1A gezeigte CMCVs 24) gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 720 Anpassen der CMCVs beinhalten, um den Ansaugstrom zu den Einlassventilen (z. B. ein Einlassventil, wie in 1A gezeigt) jedes Zylinders mindestens teilweise zu blockieren. Als ein Ergebnis kann sich die Turbulenz (oder Verwirbelung) des Ansaugluftstroms, der in die Brennkraftmaschinenzylinder eintritt, erhöhen, wodurch gestattet wird, dass die Ansaugluft einen erhöhten Betrag an Abgas aus dem Inneren der Brennkraftmaschinenzylinder spült und den Abgaskrümmer spült.
Wenn andernfalls Bedingungen zum Schließen des CMCV nicht erfüllt sind (oder sie bereits geschlossen sind), geht das Verfahren zu 722 über, um zu bestimmen, ob Bedingungen für einen Leerlaufverstärkungsmodus erfüllt sind. In einem Beispiel beinhaltet die Bedingung zum Eintreten in den Ruhemodus, wenn sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet (z. B. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellenwertfahrzeuggeschwindigkeit liegt, die null sein kann, und/oder wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter einer Schwellenwertbrennkraftmaschinendrehzahl liegt). Als ein Beispiel kann Betreiben im Leerlaufverstärkungsmodus das Unterdrucksetzen des Spülkrümmers gestatten, was dazu führt, dass Luft einen Teil der Abgase, die in den Zylindern gefangen sind, ausspült. Dies kann die Verbrennungsstabilität erhöhen und/oder die Erwärmung eines oder mehrerer Katalysatoren erhöhen, die in dem Abgaskanal angeordnet sind. Somit beinhaltet in einem Beispiel eine Bedingung zum Eintreten in den Leerlaufverstärkungsmodus, wenn das Ausspülen von Gasen aus den Brennkraftmaschinenzylindern gewünscht ist. Wenn die Bedingungen bei 722 erfüllt sind, geht das Verfahren zu 724 über.
Bei 724 beinhaltet das Verfahren Schließen des Turbolader-Wastegates (z. B. in 1A gezeigtes Wastegateventil 76), um den Ladedruck zu erhöhen und ein Ventil in einem Leerlaufverstärkungsrohr zu öffnen (z. B. Ventil 59 im zweiten AGR-Kanal 58, in 1A gezeigt). Das Leerlaufverstärkungsrohr kann ebenfalls als ein zweiter oder Mitteldruck-AGR-Kanal bezeichnet werden und kann zwischen dem Spülabgaskrümmer und dem Ansaugkanal stromabwärts des Verdichters gekoppelt sein. Durch das Öffnen des Ventils im Leerlaufverstärkungsrohr, während die Brennkraftmaschinenlast unter einem Schwellenwert liegt, kann Ansaugluftstrom von stromabwärts des Verdichters durch das Leerlaufverstärkungsrohr und in den Spülabgaskrümmer strömen. Wenn somit sowohl das Spülauslassventil und das Abblasauslassventil eines selben Zylinders offen sind, kann die Ansaugluft von dem Leerlaufverstärkungsrohr über das Spülauslassventil in den Brennkraftmaschinenzylinder und dann über das Abblasauslassventil zu dem Abgaskanal strömen. Dies kann als Durchblasung zum Auslass bezeichnet werden. Dies gestattet das Ausspülen von Abgasresten aus dem Inneren der Brennkraftmaschinenzylinder zu dem Abgaskanal bei Leerlaufbedingungen, wodurch die Brennkraftmaschinenstabilität erhöht wird. Bei 724 kann das Verfahren ferner Modulieren der BTCC-Ventilposition beinhalten, um einen gewünschten Durchblasbetrag während eines Überschneidungs(z. B. Öffnungsüberschneidungs)-Zeitraums zwischen dem Abblasauslassventil und dem Spülauslassventil jedes Zylinders zu erreichen. Als ein Beispiel kann der gewünschte Durchblasbetrag während des Überschneidungszeitraums auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenstabilität bestimmt werden. Zum Beispiel kann das Ausspülen von Abgas aus den Zylindern die Verbrennungsrate verbessern und die fettere Kraftstoffversorgung der Zylinder gestatten, wodurch die Stabilität erhöht werden kann. Zu viel Durchblasung kann jedoch die Kraftstoffeffizienz verringern und Katalysatortemperaturen reduzieren. Zum Beispiel beinhaltet das Modulieren der BTCC-Ventilposition das Öffnen und Schließen des BTCC-Ventils, um einen Druck des Spülabgaskrümmers auf einen Pegel zu steuern, der einen gewünschten Betrag an Durchblasung von dem Spülauslassventil zu dem Abblasauslassventil produziert, während das Spül- und das Abblasauslassventil beiden offen sind. Als ein Beispiel kann das Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils und/oder Schließen des BTCC-Ventils für einen längeren Zeitraum den Druck innerhalb des Spülabgaskrümmers erhöhen (z. B. über dem Druck im Abgaskanal) und den Betrag an Durchblasung zum Auslass erhöhen. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Steuerung das Spülkrümmerumgehungsventil (z. B. SMBV 97, gezeigt in 1A) öffnen und eine BTCC-Ventilposition anpassen, um den Spülabgaskrümmerdruck über den Abgasdruck zu erhöhen. Die überschüssige Luft im Abgas, die durch die Durchblasung erzeugt wurde, kann fette Bedingungen im Zylinder gestatten, welche die Brennkraftmaschinenstabilität erhöhen, während ein insgesamt stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis stromabwärts eines Katalysators für reduzierte Emissionen aufrechterhalten wird. In einigen Beispielen kann das Verfahren bei 724 zusätzlich Verringern eines Betrags des Öffnens (oder vollständiges Schließen) der Ansaugdrossel beinhalten.
Das Verfahren geht zu 726 über und beinhaltet Steuern einer Auslass- und Einlassventilüberschneidung, um den Strom zum Ansaugkrümmer vom Spülabgaskrümmer zu regulieren. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 726 Anpassen der Zeitsteuerung des Spülauslassventils und Einlassventils eines Zylinders beinhalten, um einen Betrag an Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und dem Spülauslassventil anzupassen und einen Luftstrom von Spülabgaskrümmer zum Ansaugkrümmer auf ein gewünschtes Niveau zu steuern. Das gewünschte Luftniveau für den Ansaugkrümmer kann auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenlast variiert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf steigende Brennkraftmaschinenlast Signale an Zeitsteuerungsaktoren der Spülauslassventile und Einlassventile senden, um den Betrag an Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und dem Spülventil jedes Zylinders zu erhöhen, wodurch der Luftstrom von Spülkrümmer zum Ansaugkrümmer erhöht wird. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung in Bezug auf die Zeitsteuerung des Spülauslassventils und Einlassventils auf der Grundlage von Logikregel treffen, die eine Funktion der Brennkraftmaschinenlast sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, welches an die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungsaktoren gesendet wird.
Das Verfahren kann dann zu 728 übergehen, um Verstärkung und Durchblasung weiter auf gewünschte Niveaus durch eins oder mehrere des Anschaltens (und Betreibens) eines elektrischen Verdichters (z.B. der elektrische Verdichter 60, gezeigt in 1A), des Erhöhens des Öffnens des Turbolader-Wastegates, Anpassens der Spätzündung und/oder Anpassens der Nockenzeitsteuerung zu steuern, um die Spülventil- und Abblasventilüberschneidung anzupassen. Als ein Beispiel kann das Verfahren bei 728 Erhöhen eines Betrags des Öffnens des Wastegates als Reaktion auf eine Anforderung zum Verringern eines Drucks des Spülabgaskrümmers und zum Reduzieren eines Betrags an Durchblasungsluft beinhalten, die vom Spülabgaskrümmer zum Abblasabgaskrümmer strömt. Als ein weiteres Beispiel kann das Betreiben des elektrischen Verdichters die Durchblasungsfähigkeit verbessern, indem dem Spülabgaskrümmer erhöhter Druck bereitgestellt wird. In noch einem weiteren Beispiel kann erhöhte Spätzündung als Reaktion auf eine Anforderung für mehr Durchblasung zum Auslass verwendet werden. In noch einem weiteren Beispiel kann bei Systemen, in welchen die Abblas- und Spülauslassventilüberschneidung variiert werden kann (z. B. über ein System vom Nocken-in-Nocken-Typ) die Überschneidung erhöht werden, um die Durchblasung zu erhöhen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 722, wenn die Bedingungen für den Leerlaufverstärkungsmodus nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 730 aus 7B über. Als ein Beispiel können die Bedingungen für den Leerlaufverstärkungsmodus nicht erfüllt sein, wenn bestimmt wird, dass es Zeit zum Messen des AGR-Rückzugs in eine Spülauslassventilleitung ist. Bei 730 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet (z. B. wenn ein Gaspedal nicht betätigt wird und/oder die Brennkraftmaschine von Antriebsstrang des Fahrzeugs entkoppelt ist). Wenn sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet, geht das Verfahren zu 732 über, um den Betrag an AGR zu bestimmen, der sich in die Leitung (z. B. Abgasöffnung) jedes Spülauslassventils zurückgezogen hat, und zwar auf der Grundlage des über eine Lambdasonde, die in der Abgasleitung jedes Spülauslassventils positioniert ist, gemessenen Sauerstoffniveaus. Zum Beispiel kann eine Lambdasonde in der Abgasleitung jedes Spülauslassventils jedes Zum Beispiel positioniert sein (wie z. B. die Lambdasonden 38, gezeigt in 1A) und somit kann eine Ausgabe jeder Lambdasonde eine Schätzung des AGR-Rückzugs für jeden Zylinder geben. Bei 734 beinhaltet das Verfahren Anpassen der Auslassventilzeitsteuerung (z. B. der Spülauslassventile und Abblasauslassventile), um den AGR-Strom auf der Grundlage des geschätzten Betrags an AGR-Rückzug bei jedem Brennkraftmaschinenzylinder anzupassen. Dies kann zum Beispiel das Vorlegen der Auslassventilzeitsteuerung beinhalten, um den AGR-Strom als Reaktion auf den steigenden AGR-Rückzug zu erhöhen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Auslassventilsteuerung) auf der Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion des AGR-Rückzugs in die Spülauslassventilleitungen sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, welches an die Auslassventilzeitsteuerungsaktoren gesendet wird. Wenn sich die Brennkraftmaschine bei 730 alternativ nicht im Leerlauf befindet, endet das Verfahren.
Die 18A-18B zeigen ein Diagramm 1800 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems in einem Gasreaktionsmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm 1800 die Brennkraftmaschinenlast bei Verlauf 1802, eine Position einer Ansaugdrossel (z. B. Ansaugdrossel 62, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1804, eine Position des BTCC-Ventils (z. B. Ventil 54, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1806, eine Position des Ventils des heißen Rohrs (z. B. Ventil 32, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1808, MAP relativ zu Atmosphärendruck (ATM) bei Verlauf 1810, einen Anschaltzustand (z. B. ein und arbeitend oder aus und deaktiviert) der Einlassventile bei Verlauf 1812, einen Anschaltzustand der Spülauslassventile (z. B. Ventile 6, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1814, eine Position der CMCVs (z.B. CMCVs 24, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1816, eine Position des Leerlaufverstärkungsrohrventils (z. B. Ventil 59, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1818, eine Position des Turbolader-Wastegates (z. B. Wastegate 76, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1820, einen Betriebszustand eines elektrischen Verdichters (der elektrische Verdichter 60, gezeigt in 1A, wobei ein angibt, dass der elektrische Verdichter durch einen Elektromotor des elektrischen Verdichters angetrieben wird), einen Druck im Spülabgaskrümmer (z. B. Ausgabe des Drucksensors 34, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1824, einen Druck beim Verdichtereinlass des Turbolader-Verdichters (z. B. Ausgabe des Drucksensors 31, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1826, einen Anschaltzustand eines ersten Abblasauslassventils (BDV) eines ersten Zylinders bei Verlauf 1828 und einen Anschaltzustand der Abblasauslassventile (BDVs) eines zweiten, dritten und vierten Zylinders bei Verlauf 1830. Obwohl die Ventilpositionen in den 18A-18B als offen und geschlossen gezeigt werden können, können die Ventile in eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen angepasst werden.
Vor t1 liegt die Brennkraftmaschinenlast über einer unteren Schwellenwertlast L1 und die Drossel ist vollständig offen. Eine Brennkraftmaschinenlast unter der unteren Schwellenwertlast L1 kann einen Zustand niedriger Last angeben, in welchen die Drossel mindestens teilweise geschlossen ist (z. B. nicht vollständig geöffnet ist). Somit liegt die Brennkraftmaschinenlast vor Zeitpunkt t1 über diesem Schwellenwert für niedrige Last. Bei Zeitpunkt t1 sinkt die Brennkraftmaschinenlast unter die untere Schwellenwertlast und die Drosselposition verringert sind (z. B. verringert sich der Betrag des Öffnens der Drossel). Die Brennkraftmaschine kann bei Zeitpunkt t1 ebenfalls verstärkt werden (z. B. MAP größer als ATM). Als Reaktion auf diesen Zustand niedriger Last bei Zeitpunkt t1, unmittelbar nach Zeitpunkt t1, ist die Drossel geschlossen, das BTCC-Ventil ist offen und das Ventil des heißen Rohrs ist offen, um die Brennkraftmaschine in einem Modus mit heißem Rohr zu betreiben. Die CMCVs können während des Zustands niedriger Last bei Zeitpunkt t1 geschlossen gehalten werden. Ferner kann das BDV des ersten Zylinders unmittelbar nach Zeitpunkt t1 als Reaktion darauf, dass die Brennkraftmaschinenlast unter der unteren Schwellenwertlast liegt, abgeschaltet werden. Die BDVs des zweiten, dritten und vierten Zylinders können jedoch angeschaltet bleiben. Als ein Ergebnis bewegt sich kein Abgas von dem ersten Zylinder zu dem Abgaskanal, während das BDV des ersten Zylinders abgeschaltet ist. In alternativen Ausführungsformen können als Reaktion auf den Zustand niedriger Last zusätzliche BDVs zusätzlicher Zylinder abgeschaltet werden. Wenn zum Beispiel die Brennkraftmaschinenlast zwischen Zeitpunkt t1 und t2 weiter unter der unteren Schwellenwertlast L1 liegen würde, kann die Steuerung die BDVs von zwei oder mehr Zylindern (anstelle von nur einem, wie bei Zeitpunkt t1 gezeigt) abschalten.
Bei Zeitpunkt t2 erhöht sich die Brennkraftmaschinenlast über die untere Schwellenwertlast L1 und die Drosselposition kehrt graduell in die vollständig offene Position zurück (z. B. weit geöffnete Drossel). Somit ist ein Ventil des heißen Rohrs bei Zeitpunkt t2 geschlossen. Ferner werden die CMCVs geöffnet und alle BDVs werden bei Zeitpunkt t2 angeschaltet. Der elektrische Verdichter wird bei Zeitpunkt t2 ebenfalls eingeschaltet, um die Verstärkung zu erhöhen. Als Reaktion darauf, dass bei Zeitpunkt t2 der Verdichtereinlassdruck über dem Spülabgaskrümmerdruck liegt, ist das BTCC-Ventil ebenfalls geschlossen. Das BTCC-Ventil wird vor Zeitpunkt t3 erneut geöffnet. Als Reaktion darauf, dass das BTCC-Ventil geöffnet wird, werden die CMCVs geschlossen.
Bei Zeitpunkt t3 fällt sie Brennkraftmaschinenlast erneut unter die untere Schwellenwertlast L1. Als Reaktion auf diesen Zustand niedriger Last und darauf, dass die Bedingungen für den EIVC-Modus erfüllt sind, werden sie Einlassventile aller Brennkraftmaschinenzylinder bei Zeitpunkt t3 abgeschaltet. In einigen Beispielen kann die Abgasnockenzeitsteuerung der BDVs und SVs verzögert werden, um zu gestatten, dass Ansaugluft in die Brennkraftmaschinenzylinder über die SVs eingeführt wird und während des EIVC-Modus aus den BDVs ausgestoßen wird. Bei Zeitpunkt t4 erhöht sich die Brennkraftmaschinenlast über die untere Schwellenwertlast L1. Als ein Ergebnis werden die Einlassventil wiederangeschaltet. Vor Zeitpunkt t5 öffnet sich das Wastegate. In einem Beispiel kann sich das Wastegate als Reaktion darauf öffnen, dass sich die Turbinendrehzahl über eine Schwellenwertturbinendrehzahl erhöht. Zum Beispiel kann eine Turbinendrehzahl über der Schwellenwertturbinendrehzahl zu einer Verdichterauslasstemperatur führen, die höher als ein oberer Schwellenwert ist (z. B. zum Reduzieren der Turbolader-Verschlechterung).
Bei Zeitpunkt t5 fällt sie Brennkraftmaschinenlast erneut unter die untere Schwellenwertlast L1. Als Reaktion auf diesen Zustand niedriger Last und darauf, dass die Bedingungen für den Leerlaufverstärkungsmodus erfüllt sind, wird das Leerlaufverstärkungsrohrventil geöffnet und das Wastegate wird geschlossen. Außerdem wird das BTCC-Ventil moduliert, um einen gewünschten Durchblasungsbetrag während des BDV- und SV-Überschneidungszeitraums zu erreichen. Bei Zeitpunkt t6 erhöht sich die Brennkraftmaschinenlast über die untere Schwellenwertlast und das Leerlaufverstärkungsrohrventil ist geschlossen.
Auf diese Weise kann der umgekehrte Strom durch den AGR-Kanal zu den Brennkraftmaschinenzylindern über die Spülauslassventile bei einem Gasreaktionszustand, welcher verringerte Misch- und Zylinderbalance bewirken kann, reduziert werden. Als eine Ausführungsform eines Verfahrens während eines Gasreaktionszustands beinhaltet ein Verfahren Leiten von Ansaugluft von einem Ansaugkanal zu einem ersten Abgaskrümmer (Spülkrümmer), der mit einem ersten Satz von Zylinderauslassventilen (Spülauslassventilen) gekoppelt ist, über einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal; Erhitzen der Ansaugluft, wenn sie durch einen AGR-Kühler im AGR-Kanal verläuft; Leiten der erhitzten Ansaugluft zu einem Ansaugkrümmer stromabwärts einer Ansaugdrossel über einen Strömungskanal (heißes Rohr), der zwischen den ersten Abgaskrümmer und den Ansaugkrümmer gekoppelt ist; und Ausstoßen von Verbrennungsgasen über einen zweiten Satz von Zylinderauslassventilen (Abblasauslassventile) zu einem zweiten Abgaskrümmer, der an den Abgaskanal gekoppelt ist. Ein technischer Effekt des Leitens der Ansaugluft auf diese Weise, durch das heiße Rohr, während eines Gasreaktionszustands (oder wenn sich die Brennkraftmaschinenlast unter einer Schwellenwertlast liegt), ist besteht im Verbessern des Mischens von AGR von jedem Zylinder mit eingehender Ansaugluft, Reduzieren von Pumparbeit der Zylinder, Erhitzen der Ansaugluft über den AGR-Kühler zum Erhöhen von MAP weiteren Reduzieren von Ansaugpumpen und Verbessern der Kraftstoffeffizienz und Reduzieren von Emissionen. Als eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens während eines Gasreaktionszustands beinhaltet ein Verfahren als Reaktion auf Brennkraftmaschinenlast unter einem Schwellenwert Abschalten aller Einlassventile eines Brennkraftmaschinenzylinders während des Betreibens eines ersten Auslassventils (Spülauslassventil), das an einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal gekoppelt ist, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist, eines zweiten Auslassventils (Abblasauslassventil), das an einen Abgaskanal gekoppelt ist, bei unterschiedlichen Zeitpunkten; und Leiten der Ansaugluft von dem Ansaugkanal durch den AGR-Kanal und in den Brennkraftmaschinenzylinder über das erste Auslassventil. Ein technischer Effekt des Abschaltens aller Einlassventile während des Gasreaktionszustands besteht im Erwärmen der Ansaugluft über einen AGR-Kühler, der in dem AGR-Kanal angeordnet ist, Reduzieren der Pumparbeit und Verbessern der Kraftstoffeffizienz. Als noch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens während des Gasreaktionszustands beinhaltet ein Verfahren als Reaktion auf eine Brennkraftmaschinenlast unter einer unteren Schwellenwertlast Anpassen eines ersten Satzes von Wirbelventilen (z. B. CMCVs), die stromaufwärts eines ersten Satzes von Einlassventilen gekoppelt sind, um den Ansaugluftstrom zum ersten Satz von Einlassventilen zumindest teilweise zu blockieren, wobei jeder Zylinder zwei Einlassventile, einschließlich eines des ersten Satzes von Einlassventilen, und zwei Auslassventile beinhaltet. Ein technischer Effekt des Anpassens des ersten Satzes von Wirbelventilen, um den Ansaugluftstrom zum ersten Satz von Einlassventilen mindestens teilweise zu blockieren, besteht im Erhöhen der Turbulenz des Ansaugluftstroms, der über den ersten Satz von Einlassventilen in die Zylinder eintritt, wodurch das Spülen der restlichen verbrannten Abgase aus den Brennkammern verbessert wird. Als ein Ergebnis können Brennkraftmaschinenemissionen reduziert werden und die Brennkraftmaschineneffizienz kann erhöht werden. Als noch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens während des Gasreaktionszustands beinhaltet ein Verfahren als Reaktion auf Brennkraftmaschinenlast unter einem Schwellenwert und während ein erster Satz von Auslassventilen und ein zweiter Satz von Auslassventilen gleichzeitig offen sind: Leiten von Ansaugluft durch einen sekundären Strömungskanal (Leerlaufverstärkungskanal), der zwischen einem Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters und einem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, wobei der erste Abgaskrümmer an den ersten Satz von Auslassventilen gekoppelt ist; Erhitzen der Ansaugluft, die durch den sekundären Strömungskanal geleitet wird, über einen AGR-Kühler, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist; und Leiten der erhitzten Ansaugluft durch Brennkraftmaschinenzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer, wobei der zweite Abgaskrümmer an den zweiten Satz von Auslassventilen und einen Abgaskanal, der eine Turbine beinhaltet, gekoppelt ist, über den ersten Satz von Auslassventilen und den zweiten Satz von Auslassventilen. Der technische Effekt des Leitens der Ansaugluft durch den sekundären Strömungskanal auf diese Weise, während die Brennkraftmaschinenlast unter dem Schwellenwert liegt, besteht im Ermöglichen des Drückens des restlichen Abgases aus dem Zylinder und in den Abgaskanal vor dem Schließen des zweiten Auslassventils. Als ein Ergebnis können Brennkraftmaschineneffizienz und Kraftstoffeffizienz sogar bei Gasreaktionszuständen verbessert werden.
8 zeigt ein Verfahren 800 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem elektrischen Verstärkungsmodus. Das Verfahren 800 kann von 418 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Somit kann der Elektromotor des elektrischen Verdichters während Verfahren 800 den elektrischen Verdichter antrieben (z. B. Antreiben eines Rotors des elektrischen Verdichters zum Erhöhen des Drucks der Ansaugluft). Bei 802 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein Verdichtereinlassdruck über einem Spülkrümmerdruck liegt. Als ein Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck ein Druck bei dem Einlass (oder direkt stromaufwärts) des Turbolader-Verdichters (z. B. Verdichter 162, gezeigt in 1A) sein. Als ein weiteres Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck ein Druck bei einem Auslass des AGR-Kanals (z. B. da, wo sich der Kanal 50 an den Ansaugkanal in 1A stromaufwärts des Verdichters 162 koppelt) sein. In einem Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck über einen Drucksensor gemessen werden, der in dem Ansaugkanal stromaufwärts des Turbolader-Verdichters positioniert ist (z.B. Drucksensor 31, gezeigt in 1A). in einem alternativen Beispiel kann der Verdichtereinlassdruck durch die Steuerung auf der Grundlage eines oder mehrerer alternativer Brennkraftmaschinenbetriebsparameter (wie zum Beispiel ein Druck stromaufwärts von der Stelle, an welcher sich der elektrische Verdichter an den Ansaugkanal koppelt) geschätzt werden. Außerdem kann der Spülkrümmerdruck ein Druck des Spülabgaskrümmers sein (z. B. Spülabgaskrümmer 80, gezeigt in 1A). In einem Beispiel kann der Spülkrümmerdruck durch einen Drucksensor gemessen werden, der in dem Spülkrümmer angeordnet ist (z. B. Drucksensor 34, gezeigt in 1A). In einem weiteren Beispiel kann der Spülkrümmerdruck über eine Vielzahl von Drucksensoren geschätzt oder gemessen werden, die in Abgasleitungen der Spülauslassventile positioniert sind.
Wenn der Verdichtereinlassdruck über dem Spülkrümmerdruck liegt, geht das Verfahren zu 804 über, um eine Position des BTCC-Ventils (z. B. Ventil 54, gezeigt in 1A) zu steuern (z. B. anzupassen) und/oder die Spülauslassventile (SVs, z. B. Auslassventile 6, gezeigt in 1A) auszuschalten, um die Durchblasung zum Auslass zu reduzieren. In einem Beispiel kann das Verfahren bei 804 eins oder mehr des Verringerns des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils und des Abschaltens der SVs als Reaktion darauf, dass ein Druck des Spülkrümmers unter einem Einlassdruck des Turbolader-Verdichters liegt, während der Elektromotor den elektrischen Verdichter antreibt. In einem Beispiel kann das BTCC-Ventil ein Ventil mit zwei Positionen sein, das in eine vollständig offene und eine vollständig geschlossene Position angepasst werden kann. In einem weiteren Beispiel kann das BTCC-Ventil ein kontinuierlich anpassbares Ventil sein, welches in eine vollständig offene Position, vollständig geschlossene Position, und eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen angepasst werden kann. In diesem Beispiel kann sich ein Betrag des Verringerns des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils erhöhen, wenn sich der Betrag des Spülkrümmerdrucks unter den Verdichtereinlassdruck verringert. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung die SVs abschalten, wenn der Spülkrümmerdruck um einen Schwellenwertbetrag unter dem Verdichtereinlassdruck liegt. Als ein Beispiel passt das Verfahren den Betrag des Reduzierens des Öffnens des BTCC-Ventils auf der Grundlage des Spülkrümmerdrucks an. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, welches an den BTCC-Ventilaktor (oder den SC-Aktor, welcher einen Anschaltzustand der SVs steuert) auf der Grundlage einer Bestimmung des Spülkrümmerdrucks zu senden ist. Die Steuerung kann die Position des BTCC-Ventils (offen, geschlossen oder eine Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen) durch eine Bestimmung bestimmen, welche einen bestimmten Stellung direkt berücksichtigt, wie zum Beispiel Verringern des Betrags des Öffnens, wenn sich der Spülkrümmerdruck verringert. Die Steuerung kann alternativ die Position des BTCC-Ventils oder einen Anschaltzustand der SVs auf der Grundlage einer Berechnung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe der Spülkrümmerdruck ist und die Ausgabe die BTCC-Ventilposition (oder der SV-Anschaltzustand) ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf eine Position des BTCC-Ventils) auf der Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion des Spülkrümmerdrucks sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an den Aktor des BTCC-Ventils (und/oder der SVs) gesendet wird. Das Anpassen des BTCC-Ventils und/oder der SVs auf diese Weise bei 804 den Umkehrstrom von Gasen von dem Spülkrümmer zu dem Abgaskrümmer und dem Abgaskanal über die SVs und BDVs, der aufgrund dessen auftreten kann, dass der Spülkrümmer einen niedrigeren Druck als der Ansaugkanal bei dem Verdichtereinlass aufweist.
Das Verfahren geht zu 808 über, um zu bestimmen, ob der Elektromotor aufgehört hat, den elektrischen Verdichter anzutreiben (z. B. arbeitet der elektrische Verdichter und verstärkt die Ansaugluft nicht länger). Wenn der Elektromotor aufgehört hat, den elektrischen Verdichter anzutreiben, geht das Verfahren zu 812 über, um die SVs wiederanzuschalten (wenn sie bei 804 ausgeschaltet wurden) und/oder um das BTCC-Ventil zu öffnen (wenn es bei 804 geschlossen oder der Betrag des Öffnens reduziert wurde). Das Verfahren beinhaltet bei 812 ferner Anpassen der Position des BTCC-Ventils auf der Grundlage eines gewünschten AGR-Strömungsbetrags. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf eine Position des BTCC-Ventils) auf der Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion eines bestimmten gewünschten AGR-Strömungsbetrags sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal generieren, das an den Aktor des BTCC-Ventils gesendet wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren bei 812 das Zurückkehren zu 420 aus Verfahren 400 beinhalten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 808, wenn er Elektromotor den elektrischen Verdichter noch immer antreibt, geht das Verfahren zu 810 über, um das BTCC-Ventil und die SV auf der Grundlage des Spülkrümmerdruck weiter anzupassen, wie vorstehend und nachfolgend beschrieben. Das Verfahren kann dann zu 802 zurückkehren, um den Spülkrümmerdruck erneut relativ zu dem Verdichtereinlassdruck zu überprüfen. Wenn der Verdichtereinlassdruck nicht länger größer als der Spülkrümmerdruck ist, kann das Verfahren zu 806 übergehen, um das BTCC-Ventil erneut zu öffnen, wenn es geschlossen war, und/oder die SVs wiederanzuschalten, wenn sie abgeschaltet waren. Das BTCC-Ventil wird dann dahingegen gesteuert (z. B. angepasst), um den/die angeforderte/n (z. B. gewünschte/n) AGR-Strom und/oder Durchblasung zu dem Ansaugkanal abzugeben. Auf diese Weise kann Umkehrstrom durch den AGR-Kanal, durch den Spülkrümmer, durch die Brennkraftmaschinenzylinder und zu dem Abgaskanal reduziert werden, während der elektrische Verdichter arbeitet, um die Ansaugluft zu verstärken, und wenn der Ansaugluftdruck bei dem Verdichtereinlass (und bei der Stelle, bei welcher sich der AGR-Kanal an den Ansaugkanal koppelt) über dem Spülkrümmerdruck liegt.
19 zeigt ein Diagramm 1900 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems im elektrischen Verstärkungsmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm 1900 einen Betriebszustand eines elektrischen Verdichters (z. B. der elektrische Verdichter 60, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1902, einen Druck im Spülabgaskrümmer (z. B. die Ausgabe des Drucksensors 34, gezeigt in 1A, hier als der Spülkrümmerdruck bezeichnet) bei Verlauf 1904, einen Druck bei dem Turbolader-Verdichtereinlass (z. B. die Ausgabe des Drucksensors 31, gezeigt in 1A, hier als Verdichtereinlassdruck bezeichnet) bei Verlauf 1906, einen Anschaltzustand der Spülauslassventile (SVs) bei Verlauf 1908 und eine Position (offen, geschlossen oder irgendwo zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen) des BTCC-Ventils (z. B. Ventil 54, gezeigt in 1A) bei Verlauf 1910.
Vor Zeitpunkt t1 ist der elektrische Verdichter aus (z. B. nicht durch den Elektromotor angetrieben) und der Spülkrümmerdruck liegt über dem Verdichtereinlassdruck. Bei Zeitpunkt t1 beginnt der Elektromotor mit dem Antreiben des elektrischen Verdichters und als Ergebnis beginnt der Verdichtereinlassdruck (des Turbolader-Verdichters) zu steigen. Da zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 der Spülkrümmerdruck jedoch über dem Verdichtereinlassdruck liegt, werden das BTCC-Ventil und die SVs auf der Grundlage eines gewünschten AGR-Strömungsbetrags und Durchblasungsniveaus in Bezug auf den Ansaugkanal angepasst (z. B. auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen). Bei Zeitpunkt t2, während der elektrische Verdichter arbeitet, verringert sich der Spülkrümmerdruck unter den Verdichtereinlassdruck. Als Reaktion wird der Betrag des Öffnens des BTCC-Ventils verringert. Wie in 19 gezeigt, wird der Betrag des Öffnens des BTCC-Ventils verringert, aber das BTCC-Ventil wird nicht vollständig geschlossen. In alternativen Ausführungsformen kann das BTCC-Ventil vollständig geschlossen sein oder die SVs können abgeschaltet sein, als Reaktion darauf, dass sich der Verdichtereinlassdruck über den Spülkrümmerdruck erhöht. Bei Zeitpunkt t3 erhöht sich der Spülkrümmerdruck über den Verdichtereinlassdruck. Als ein Ergebnis kehrt der Betrag des Öffnens des BTCC-Ventils auf der Grundlage eines gewünschten AGR-Strömungsbetrag zu einem benötigten Niveau zurück. In einem Beispiel, wie bei Zeitpunkt t3 gezeigt, kann dies die vollständig offene Position beinhalten. Nach Zeitpunkt t3 (und nachdem das BTCC-Ventil vollständig geöffnet wurde) wird der elektrische Verdichter nicht länger durch den Elektromotor angetrieben.
Bei Zeitpunkt t4 wird der elektrische Verdichter erneut durch den Elektromotor angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Verdichtereinlassdruck jedoch unter dem Spülkrümmerdruck, sodass die aktuelle Position des BTCC-Ventils und der Anschaltzustand der SVs beibehalten wird. Als Reaktion darauf, dass der Verdichtereinlassdruck bei Zeitpunkt t5 über den Spülkrümmerdruck steigt, werden die SVs (aller Brennkraftmaschinenzylinder) abgeschaltet. Bei Zeitpunkt t5, wird der Betrieb des elektrischen Verdichters eingestellt. Als Reaktion darauf, dass der elektrische Verdichter nicht länger durch einen Elektromotor angetrieben wird, werden die SVs wiederangeschaltet. Kurz danach verringert sich der Verdichtereinlassdruck unter den Spülkrümmerdruck.
Auf diese Weise kann die Position des BTCC-Ventils und/oder der Anschaltzustand der Spülauslassventile als Reaktion auf den Betrieb eines elektrischen Verdichters gesteuert werden, um Umkehrstrom durch den AGR-Kanal über die Spülauslassventile zu dem Abgaskanal zu reduzieren. Ein technischer Effekt des Anpassens einer Position des BTCC-Ventils als Reaktion auf einen den elektrischen Verdichter antreibenden Elektromotor, auf der Grundlage des Drucks im Spülabgaskrümmer, besteht im Reduzieren von Umkehrstrom durch den AGR-Kanal über den Spülauslass zu dem Abgaskanal, während der Verdichtereinlassdruck über dem Spülkrümmerdruck liegt, wodurch die Effizienz der Brennkraftmaschine verbessert wird und Brennkraftmaschinenemissionen reduziert werden.
9 zeigt ein Verfahren 900 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem Verdichterschwellenwertmodus. Das Verfahren 900 kann von 421 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren beginnt bei 902 durch Bestimmen, ob die Bedingungen für Mitteldruck-AGR erfüllt sind. In einem Beispiel kann das Brennkraftmaschinensystem einen Mitteldruck-AGR-Kanal (z. B. der zweite AGR-Kanal 58, gezeigt in 1A) beinhalten, der zwischen einem Niederdruck-AGR-Kanal (z. B. der erste AGR-Kanal 50, gezeigt in 1A) und einem Ansaugkanal stromabwärts des Turbolader-Verdichters gekoppelt ist. Das Strömenlassen von Abgasen von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal über den Mitteldruck-AGR-Kanal kann Mitteldruck-AGR zu dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine bereitstellen. Da die Abgase stromabwärts des Verdichters über den Mitteldruck-AGR-Kanal abgegeben werden, kann eine Temperatur bei dem Verdichter und/oder die Verdichterdrehzahl reduziert werden, während Abgase von dem Spülabgaskrümmer über den Mitteldruck-AGR-Kanal zu dem Einlass geleitet werden. In einem Beispiel können die Bedingungen zum Aktivieren von Mitteldruck-AGR (z. B. Bedingungen zum Strömenlassen von Abgasen von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal, stromabwärts des Verdichters über den Mitteldruck-AGR-Kanal) eins oder mehrere des AGR-Bedarfs (z. B. gewünschter AGR-Strom) über einem Schwellenwertniveau (z. B. hoher AGR-Bedarf), von keinem in dem AGR-System vorhanden AGR-Kühler (z. B. keinen AGR-Kühler im ersten AGR-Kanal, wie zum Beispiel AGR-Kühler 52, gezeigt in 1A), von keiner in dem Brennkraftmaschinensystem vorhandenen Verdichterumgehung (z. B. Verdichterrezirkulationskanal 41, gezeigt in 1A), eine Temperatur des Abgases von den Spülauslassventilen über einer oberen Schwellenwerttemperatur und/oder Verdichterströmungsbedingungen (z. B. wenn Strom durch den Verdichter über einem oberen Schwellenwert liegt, kann AGR nicht ohne verschlechterte/n Verdichterbetrieb/-effizienz zu dem Verdichtereinlass hinzugefügt werden) beinhalten. Wenn eine oder mehrere Bedingungen zum Aktivieren der Mitteldruck-AGR erfüllt sind, geht das Verfahren 904 über, um das BTCC-Ventil (z. B. das Ventil 54, gezeigt in 1A) zu schließen und das Mitteldruck-AGR-Ventil (z. B. Ventil 59, gezeigt in 1A) zu öffnen, welches im Mitteldruck-AGR-Ventil angeordnet ist. Zum Beispiel kann das Öffnen des Mitteldruck-AGR-Ventils beinhalten, dass eine Steuerung ein Signal an einen Aktor des Mitteldruck-AGR-Ventil sendet, um das Mitteldruck-AGR-Ventil vollständig zu öffnen oder den Betrag des Öffnens des Mitteldruck-AGR-Ventils zu erhöhen (z. B.von einer vollständig geschlossenen Position). Das Schließen des BTCC-Ventils kann das vollständige Schließen des BTCC-Ventils beinhalten, derart, dass keine Abgase zu dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters geleitet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Verfahren bei 904 das Öffnen des Mitteldruck-AGR-Ventils und das Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils (aber nicht vollständiges Schließen) oder das Offenhalten des BTCC-Ventils beinhalten. Zum Beispiel können als Reaktion auf Verdichterpumpbedingungen sowohl das BTCC-Ventil als auch das Mitteldruck-AGR-Ventil geöffnet werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren bei 904 das Erhöhen des Betrags des Öffnens des Mitteldruck-AGR-Ventils während des Verringerns des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils beinhalten, wobei der Betrag des Erhöhens und Verringerns des Betrags des Öffnens dieser Ventile auf den Verdichterbedingungen (z. B. Einlasstemperatur, Auslasstemperatur und Drehgeschwindigkeit) basiert. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal, welches an die Aktoren des BTCC-Ventils und des Mitteldruck-AGR-Ventils zu senden ist, auf der Grundlage einer Bestimmung der Verdichtereinlasstemperatur, Verdichterauslasstemperatur und/oder der Drehzahl des Verdichters bestimmen. Diese Verdichterbedingungen können über einen oder mehrere Sensoren im System (wie in 1A gezeigt) gemessen oder auf der Grundlage von Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Brennkraftmaschinendrehzahl und - last und/oder Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis, bestimmt werden. Die Steuerung kann die gewünschte Position des BTCC- und des Mitteldruck-AGR-Ventils durch eine Bestimmung bestimmen, welche die bestimmten Verdichterbedingungen direkt berücksichtigt, wie zum Beispiel Erhöhen des Betrags des Öffnens des Mitteldruck-AGR-Ventils und Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils bei steigender Verdichterauslasstemperatur, Verringern der Verdichterdrehzahl und/oder Verringern der Verdichtereinlasstemperatur (z. B. über/unter die vorstehend in Bezug auf 420 in 4A beschriebenen Schwellenwerte). Die Steuerung kann alternativ die Ventilpositionen auf der Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Verdichterbedingungen die Eingabe sind und das Signal, das an die Ventilaktoren gesendet wird, die Ausgabe ist, welches einer Ventilposition des BTCC-Ventils und des Mitteldruck-AGR-Ventils entspricht. Nach 904 endet das Verfahren. In alternativen Ausführungsformen kann das Verfahren von 904 zu 906 übergehen, um zu bestimmen, ob zusätzliche Brennkraftmaschinenaktoranpassungen gewünscht sind, um den Verdichter vom Betrieb bei den Betriebsschwellenwerten wegzubewegen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 902, wenn die Bedingungen für Mitteldruck-AGR nicht erfüllt sind oder zusätzliche Aktoranpassungen gewünscht sind, um den Verdichter vom Betrieb bei oder über den Betriebsschwellenwerten wegzubewegen, geht das Verfahren zu 906 über. Bei 906 beinhalten das Verfahren, bestimmen, ob sich Kondensat bei dem Verdichter (z. B. beim Verdichtereinlass) bildet. In einem Beispiel kann bestimmt werden, dass sich Kondensat als Reaktion darauf beim Verdichter bildet, dass eine Einlasstemperatur des Verdichters (z. B. eine Temperatur der Gase, die in den Verdichtereinlass eintreten) unter einer ersten Schwellenwerttemperatur liegt. In einem weiteren Beispiel kann bestimmt werden, dass sich Kondensat bei dem Verdichter bildet oder die Bildung erwartet wird, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit über einem Schwellenwertluftfeuchtigkeitswert liegt und/oder wenn die Umgebungstemperatur unter einer Schwellenwerttemperatur liegt. Wenn sich Kondensat bei dem Verdichter bildet (oder die Bildung in einigen Beispielen erwartet wird) geht das Verfahren zu 908 über, um die Auslassventilnocken(z. B. Nockenwelle)-Zeitsteuerung zu verzögern, um den Betrag an AGR, der von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters über den AGR-Kanal strömt, zu reduzieren. Das Verzögern der Auslassventilnockenzeitsteuerung kann das Verzögern der Zeitsteuerung von nur den Spülauslassventilen oder sowohl den Spül- als auch den Abblasauslassventilen auf der Grundlage der Ventilzeitsteuerungshardware des Brennkraftmaschinensystems beinhalten. Durch das Verzögern der Zeitsteuerung der Spülauslassventile kann sich jedes Spülauslassventil später im Brennkraftmaschinenzyklus öffnen und schließen (z. B. offen bei -90 Kurbelwinkelgrad relativ zum OT vs. etwa -135 Kurbelwinkelgrad, wie in 3B gezeigt, wie vorstehend beschrieben). Wie vorstehend in Bezug auf die 1A-1B beschrieben, können verschiedene variable Nockenwellenzeitsteuerungs(variable camshaft timing - VCT)-Systeme verwendet werden, um die verzögerte Zeitsteuerung der Spülauslassventile (und möglicherweise der Abblasauslassventile) zu erreichen. In einem Beispiel, bei welchem es sich um das grundlegende Brennkraftmaschinensystem handeln kann, können sowohl die Spülauslassventile als auch die Abblasauslassventile zusammen über ein einzelnes Nockenwellensystem gesteuert werden. Somit führt das Verzögern des Abgasnockens zum Verzögern der Zeitsteuerung der Spülauslassventile und der Abblasauslassventile (auch wenn sich die Öffnungs- und Schießzeitsteuerung der Spülauslassventile von den Abblasauslassventilen unterscheiden). Auf diese Weise kann die Zeitsteuerung der Spülauslassventile und der Abblasauslassventile um einen selben Betrag unter Verwendung des einzelnen Nockensystems verzögert werden. In einem weiteren Beispiel kann das VCT-System für die Auslassventile ein Nocken-in-Nocken-System beinhalten, bei welchem die Zeitsteuerung der Spülauslassventile und der Abblasauslassventile unabhängig von eingestellten Zeitsteuerungen aus variiert werden kann. In noch einem weiteren Beispiel kann das VCT-System für die Auslassventile ein System vom MultiAir-Typ für die Spülauslassventile beinhalten. In diesem System können die Öffnungszeitsteuerung und der Hub für die Spülauslassventile individuell und getrennt von den Abblasauslassventilen gesteuert werden (z. B. wird in diesem Fall nur die Zeitsteuerung der Spülauslassventile verzögert). In noch einem weiteren Beispiel kann das VCT-System für die Auslassventile eine elektrische Ventilhubsteuerung an den Spülauslassventilen beinhalten, bei welcher die Zeitsteuerung der Spülauslassventile getrennt von den Abblasauslassventilen eingestellt werden kann (z. B. verzögert, während die Zeitsteuerung der Abblasauslassventile beibehalten wird).
Bei 910 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob sich die Auslassventilzeitsteuerung (der Spülauslassventile) bei einem maximalen Betrag der Verzögerung befindet. Zum Beispiel kann die Zeitsteuerung der Spülauslassventile nur um eine eingestellte Anzahl an Kurbelwinkelgrad verzögert sein. Sobald die Auslassventilzeitsteuerung den maximalen Betrag der Verzögerung erreicht (z. B. einen maximalen Betrag der Anpassung), kann die Auslassventilzeitsteuerung nicht weiter verzögert werden. Wenn die Zeitsteuerung der Spülauslassventile den maximalen Betrag der Verzögerung erreicht, während Kondensat bei dem Verdichter vorhanden ist (z. B. wenn die Verdichtereinlasstemperatur unter der ersten Schwellenwerttemperatur liegt), geht das Verfahren zu 912 über, um die Abgasnockenzeitsteuerung der Spülauslassventile weiter zu verzögern. In einigen Beispielen kann dies das Verzögern des Abgasnockens auf einen maximalen Betrag der Verzögerung beinhalten. In anderen Beispielen kann dies das Verzögern des Abgasnockens auf einen Betrag der Verzögerung beinhalten, der unter dem maximalen Betrag der Verzögerung liegt.
Wenn bei 910 der maximale Betrag der Verzögerung für den Abgasnocken erreicht worden ist und die Spülauslassventilzeitsteuerung nicht weiter verzögert werden kann, geht das Verfahren zu 914 über, um zu bestimmen, ob der Ansaugnocken der Einlassventile vorgeschoben werden kann. Das Vorschieben der Zeitsteuerung der Einlassventile kann zu mehr Überschneidung zwischen einem Einlassventil und einem Spülauslassventil jedes Zylinders führen, wodurch ein Betrag von heißer Durchblasluftrezirkulation zu dem Verdichtereinlass erhöht wird. Dies kann die Verdichtereinlasstemperatur senken und die Kondensatbildung bei dem Verdichter reduzieren. Der Einlassnocken kann in der Lage sein, vorgeschoben zu werden, wenn er nicht bereits zu seiner am weitesten vorgeschobenen Position vorgeschoben worden ist (z. B. wenn er sich nicht bereits bei seinem maximalen Vorschiebbetrag befindet). Wenn der Einlassnocken vorgeschoben werden kann, um die Zeitsteuerung der Einlassventile vorzuschieben, geht das Verfahren zu 916 über, um die Zeitsteuerung der Einlassventile vorzuschieben. Dies kann das Betätigen des Ansaugnockens (z. B. der Ansaugnocken 151, gezeigt in 1B) über einen Einlassventilzeitsteuerungsaktor (z. B. der Einlassventilzeitsteuerungsaktor 101, gezeigt in 1B) beinhalten, um die Einlassventilzeitsteuerung vorzuschieben und somit jedes Einlassventil früher oder später im Brennkraftmaschinenzyklus zu öffnen und zu schließen. Andernfalls, wenn der Ansaugnocken nicht weiter vorgeschoben werden kann, geht das Verfahren von 914 zu 918 über, um das BTCC-Ventil zu schließen. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 918 das vollständige Schließen des BTCC-Ventils beinhalten, um die Strömung der Abgase von dem Spülkrümmer (z. B. Spülabgaskrümmer) zu dem Verdichtereinlass zu blockieren, wodurch Niederdruck-AGR reduziert wird und die Kondensatbildung bei dem Verdichter reduziert wird. Das Verfahren kann bei 918 ferner das Öffnen eines Spülkrümmer-Umgehungsventils (SMBV) beinhalten, welches in einem Umgehungskanal angeordnet ist, der zwischen dem Spülkrümmer und dem Abgaskanal gekoppelt ist (z. B. SMBV 97 im Umgehungskanal 98, gezeigt in 1A). Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor des SMBV senden, um das SMBV als Reaktion auf das Schließen des BTCC-Ventils zu öffnen. Als ein Ergebnis können Abgase von dem Spülkrümmer zu dem Abgaskanal geleitet werden, während das BTCC-Ventil geschlossen ist. In alternativen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 918 das Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils (ohne vollständiges Schließen) und das Erhöhen des Betrags des Öffnens des SMBV (ohne vollständiges Öffnen). In einigen Beispielen kann der Betrag des Erhöhens des Betrags des Öffnens des SMBV etwa derselbe sein wie der (z. B. proportional zu dem) Betrag des Verringerns des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils.
Unter erneuter Bezugnahme auf 906, wenn sich kein Kondensat bei dem Verdichter bildet oder die Bildung nicht erwartet wird (z. B. wenn die Verdichtereinlasstemperatur nicht unter der ersten Schwellenwerttemperatur liegt), geht das Verfahren zu 920 über, um zu bestimmen, ob die Verdichterauslasstemperatur über einer zweiten Schwellenwerttemperatur liegt. In einem Beispiel kann die Verdichterauslasstemperatur (z. B. eine Temperatur von Gasen, die aus dem Turbolader-Verdichter austreten) über einen Temperatursensor gemessen werden, der stromabwärts des oder bei dem Auslass des Verdichters positioniert ist (z. B. der Temperatursensor 43, gezeigt in 1A). In anderen Beispielen kann die Verdichterauslasstemperatur auf der Grundlage verschiedener anderer Sensorausgaben und Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen geschätzt werden, wie zum Beispiel die Verdichtereinlasstemperatur und eine Drehgeschwindigkeit des Verdichters oder eine Ansaugkrümmertemperatur. Wenn die Verdichterauslasstemperatur über der zweiten Schwellenwerttemperatur liegt, geht das Verfahren zu 922 über.
Bei 922 beinhaltet das Verfahren das Modulieren des BTCC-Ventils, um den Betrag an Abgasstrom zu dem Verdichtereinlass von dem Spülkrümmer zu reduzieren, das Öffnen des SMBV und/oder das Öffnen des Turbinen-Wastegates (z. B. das Wastegate 76, gezeigt in 1A). In einem Beispiel kann das Modulieren des BTCC-Ventil das Umschalten des BTCC-Ventils zwischen der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Position beinhalten, um den Betrag an Abgasstrom zu dem Verdichtereinlass über den AGR-Kanal (im Vergleich dazu, wenn das BTCC-Ventil vollständig offen bleiben würde) auf ein erstes Niveau zu reduzieren. Das Modulieren des BTCC-Ventils kann das Erhöhen des Zeitraums, in welchem das BTCC-Modul geschlossen ist, im Vergleich zu dem Zeitraum, in welchem das BTCC-Ventil offen ist, beinhalten. Der Betrag des Modulierens oder der durchschnittliche Zeitraum, in welchem das BTCC-Ventil geschlossen ist, kann auf der Verdichterauslasstemperatur und/oder einem gewünschten AGR-Strömungsbetrag basieren. Wenn sich die Verdichterauslasstemperatur weiter über die zweite Schwellenwerttemperatur erhöht, kann das BTCC-Ventil zum Beispiel für einen längeren Zeitraum geschlossen werden und/oder der durchschnittliche Zeitbetrag, in welchem das BTCC-Ventil während des Modulationszeitraums geschlossen ist, kann steigen. In einigen Beispielen kann das Verfahren bei 922 das vollständige Schließen des BTCC-Ventils beinhalten. In noch einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 922 das Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils beinhalten (z. B. auf eine Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen, ohne Modulation). Das Verfahren kann bei 922 zusätzlich das Öffnen des SMBV oder das Erhöhen des Betrags des Öffnens des SMBV beinhalten, während das BTCC-Ventil geschlossen ist oder zwischen offen und geschlossen moduliert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren bei 922 das Öffnen des Turbinen-Wastegates während des Modulierens des BTCC-Ventils beinhalten. Das Öffnen des Turbinen-Wastegateventils reduziert die Turboladerdrehzahl und kann somit die Last auf dem Verdichter reduzieren.
Das Verfahren geht zu 924 über, um den Ansaugnocken der Einlassventile vorzuschieben, um ein Druckverhältnis über den Verdichter hinweg zu reduzieren. Zum Beispiel kann der Ansaugnocken vorgeschoben werden, während die Position des BTCC-Ventils moduliert wird, um den AGR-Strom zu dem Verdichtereinlass auf das erste Niveau zu reduzieren. Das Verfahren geht dann zu 926 über, um den Abgasnocken zu verzögern, um den Auslassventilöffnungszeitpunkt zu verzögern (z. B. von mindestens den Spülauslassventilen), um AGR weiter zu verringern. Zum Beispiel kann das Verzögern des Abgasnockens zum Reduzieren des AGR-Stroms zu dem Verdichtereinlass auf ein zweites Niveau, welches unter dem ersten Niveau liegt, führen. Bei 928 beinhaltet das Verfahren das Verringern der kalten Rezirkulation über das Öffnen des BTCC-Ventils. Da der AGR-Strom aufgrund der Verzögerung der Auslassventil(z. B. Spülauslassventil)-Zeitsteuerung bei 926 reduziert ist, erhöht das Öffnen des BTCC-Ventils bei 928 den Strom unter Druck stehender, kälterer Luft zurück zum Verdichtereinlass, wodurch de Verdichtertemperatur sinkt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 920, wenn die Verdichterauslasstemperatur nicht über der zweiten Schwellenwerttemperatur liegt, geht das Verfahren zu 930 über, um zu bestimmen, ob der Verdichter bei einer alternativen Verdichterbeschränkung arbeitet (z. V. Schwellenwert). Zum Beispiel kann die Verdichterdrehzahl (z. B. Drehgeschwindigkeit des Verdichters) über einer Schwellenwertdrehzahl liegen, was zu einer Verschlechterung der reduzierten Leistung des Verdichters führen kann. Wenn der Verdichter bei der alternativen Beschränkung arbeitet, wie zum Beispiel die über der Schwellenwertdrehzahl liegende Verdichterdrehzahl, geht das Verfahren zu 932 über, um das BTCC-Ventil zu schließen und das SMBV zu öffnen. In einem Beispiel kann dies das vollständige Schließen des BTCC-Ventils und das vollständige Öffnen des SMBV beinhalten. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren bei 932 das Verringern des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils (ohne vollständiges Schließen) und das Erhöhen des Betrags des Öffnens des SMBV (ohne vollständiges Öffnen) beinhalten. Der Betrag des Verringerns des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils und der Betrag des Erhöhens des Betrags des Öffnens des SMBV können auf einem gewünschten Spülkrümmerdruck basieren, wobei der Spülkrümmerdruck auf dem Ansaugkrümmerdruck und einer Zeitsteuerung der Einlassventile und Auslassventile basiert. Zum Beispiel kann der Betrag der Überschneidung dazwischen, wenn das Spülauslassventil und das Einlassventil beide offen sind, die Zeit bestimmen, die für Durchblasluft zur Verfügung steht, aber der Druckunterschied zwischen dem Ansaugkrümmer (z. B. MAP) und dem Spülkrümmer kann den Antriebsdruck für den Durchblasstrom bestimmen. Wenn MAP über dem Spülkrümmerdruck liegt, kann überschüssiger Sauerstoff über den Spülkrümmer-Umgehungskanal zu dem Abgaskanal strömen. Der gewünschte Antriebsdruck für den Durchblasstrom kann auf gewünschten Sauerstoffniveaus im Abgas basieren, wie vorstehend in Bezug auf die 2A-2B erörtert. Wenn der Ansaugkrümmerdruck steigt, kann sich somit der gewünschte Spülkrümmerdruck für eine eingestellte Einlassventil- und Auslassventilzeitsteuerung und einen gewünschten Durchblasbetrag verringern. Zum Beispiel kann die Steuerung den gewünschten Spülkrümmerdruck durch eine Bestimmung bestimmen, welche einen bestimmten Ansaugkrümmerdruck und die aktuelle Einlassventil- und Auslassventilzeitsteuerung direkt berücksichtigt, und dann die entsprechenden Positionen des BTCC-Ventils und des SMBV bestimmen, welche den gewünschten Spülkrümmerdruck erreichen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf eine Position des BTCC-Ventils und des SMBV) auf Grundlage von logischen Regeln, die eine Funktion des Ansaugkrümmerdrucks, der Einlassventilzeitsteuerung und der Auslassventilzeitsteuerung sind, treffen. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an die Aktoren des BTCC-Ventils und des SMBV gesendet wird.
Bei 934 beinhaltet das Verfahren das Vorschieben der Spülauslassventilzeitsteuerung (z. B. der Öffnungszeitpunkt der Spülauslassventile), während das BTCC-Ventil geschlossen ist (oder während der Betrag des Öffnens des BTCC-Ventils verringert wird). Zum Beispiel kann sich der Betrag des Vorschiebens, der zum Öffnen des Spülauslassventils verwendet wurde, erhöhen, wenn sich der Durchblasbetrag zu dem Abgaskanal verringert (z. B. zu einem zweiten stromabwärtigen Katalysator im Abgaskanal, wie in 1A gezeigt). Das Verfahren geht dann zu 936 über, um das Öffnen des Turbinen-Wastegates zu erhöhen, wodurch die Turboladerdrehzahl verringert wird.
Wenn sich der Verdichter nicht bei einer alternativen Beschränkung befindet, geht das Verfahren bei 930 alternativ zu 938 über, um das Turbinen-Wastegate geschlossen zu halten. In einigen Ausführungsformen kann die Standardposition des Turbinen-Wastegates geschlossen sein. Das Wastegate kann dann nur bei hohen Turboladerdrehzahlen geöffnet werden. Das Verfahren kann bei 938 das Zurückkehren zum Verfahren 400 aus den 4A-4B beinhalten.
20 zeigt ein Diagramm 2000 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems im Verdichterschwellenwertmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm 2000 die Brennkraftmaschinenlast bei Verlauf 2002, den AGR-Bedarf (z. B. gewünschter AGR-Strom zum Ansaugkanal) bei Verlauf 2004, die Verdichterauslasstemperatur bei Verlauf 2006, die Verdichtereinlasstemperatur bei Verlauf 2008, die Verdichter(z. B. Turbolader)-Drehzahl bei Verlauf 2009, eine Position des Turbinen-Wastegates bei Verlauf 2010, eine Position des BTCC-Ventils bei Verlauf 2012, eine Position des Mitteldruck-AGR-Ventils bei Verlauf 2014, eine Position des SMBV bei Verlauf 2016, eine Einlassventilzeitsteuerung der Einlassventile bei Verlauf 2018 und eine Auslassventilzeitsteuerung der Spülauslassventile bei Verlauf 2020. In einer Ausführungsform, in welcher die Spülauslassventile und Abblasauslassventile über dasselbe Nockensystem gesteuert werden, kann die Auslassventilzeitsteuerung bei Verlauf 2020 die Zeitsteuerung von sowohl den Spülauslassventilen als auch den Abblasauslassventilen sein. Obwohl die Ventilpositionen in 20 als offen und geschlossen gezeigt werden können, können die Ventile in eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen angepasst werden.
Vor Zeitpunkt t1 liegt die Verdichtereinlasstemperatur über der ersten Schwellenwerttemperatur T1, die Verdichterauslasstemperatur liegt unter der zweiten Schwellenwerttemperatur T2 und die Verdichterdrehzahl liegt unter der Schwellenwertdrehzahl S1. Somit ist das BTCC-Ventil offen, das Mitteldruck-AGR-Ventil ist geschlossen und das Entlastungsrohrventil ist geschlossen. Die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungen befinden sich ebenfalls bei ihren Standardzeitsteuerungen (wie durch die Standardlinie D1 gezeigt) für die beste Kraftstoffeffizienz vor Zeitpunkt t1. Bei Zeitpunkt t1 sinkt die Verdichtereinlasstemperatur unter die erste Schwellenwerttemperatur T1, wodurch angegeben wird, dass sich bei dem Verdichter Kondensat bilden kann. Ebenfalls ist der AGR-Bedarf bei diesem Zeitpunkt relativ hoch, somit wird, als Reaktion darauf, dass die Verdichtereinlasstemperatur unter der ersten Schwellenwerttemperatur T1 liegt, während der AGR-Bedarf relativ hoch ist, das BTCC-Ventil geschlossen und das Mitteldruck-AGR-Ventil wird geöffnet. Dies kann den Niederdruck-AGR-Strom zu dem Verdichtereinlass reduzieren, wodurch die Kondensatbildung reduziert wird. Bei Zeitpunkt t2 steigt die Verdichtereinlasstemperatur über die erste Schwellenwerttemperatur T1, somit wird das BTCC-Ventil erneut geöffnet und das Mitteldruck-AGR-Ventil wird kurz nach Zeitpunkt t2 geschlossen.
Bei Zeitpunkt t3 steigt die Verdichterauslasstemperatur über die zweite Schwellenwerttemperatur T2, während der AGR-Bedarf sich auf einem relativ niedrigen Niveau befindet (z. B. niedriger als bei Zeitpunkt t1). Als Reaktion auf diese Bedingungen wird das BTCC-Ventil moduliert, um den AGR-Strom zu reduzieren, und das SMBV wird entsprechend moduliert, um offen zu sein, wenn das BTCC-Ventil geschlossen wird. Außerdem, zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4, wird die Einlassventilzeitsteuerung vorgeschoben und die Auslassventilzeitsteuerung wird verzögert. Bei Zeitpunkt t4 wird, als Reaktion darauf, dass die Verdichterauslasstemperatur unter die zweite Schwellenwerttemperatur T2 sinkt, das BTCC-Ventil geöffnet und das SMBV wird geschlossen und die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungen kehren zu ihren Standardpositionen für die beste Kraftstoffeffizienz zurück.
Bei Zeitpunkt t5 sinkt die Verdichtereinlasstemperatur erneut unter die erste Schwellenwerttemperatur T1, während der AGR-Bedarf sich auf einem niedrigeren Niveau befindet (im Vergleich zum höheren AGR-Bedarfsniveau bei Zeitpunkt t1). Somit wird die Auslassventilzeitsteuerung unmittelbar nach Zeitpunkt t5 verzögert, um den AGR-Strom zum Verdichtereinlass zu reduzieren. Bei Zeitpunkt t6 erreicht die Auslassventilzeitsteuerung den maximalen Verzögerungsbetrag (z. B. kann sie nicht weiter verzögert werden). Als Reaktion auf das Erreichen dieses maximalen Niveaus wird die Einlassventilzeitsteuerung vorgeschoben. Bei Zeitpunkt t7 steigt die Verdichtereinlasstemperatur über die erste Schwellenwerttemperatur und als Reaktion darauf kehren die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungen zu ihren Standardzeitsteuerungen zurück.
Bei Zeitpunkt t8 steigt die Verdichterdrehzahl über die Schwellenwertdrehzahl S1. Als Reaktion auf diesen Anstieg der Verdichterdrehzahl wird das BTCC-Ventil geschlossen und das SMBV wird geöffnet. Ebenfalls wird nach Zeitpunkt t8 die Spülauslassventilzeitsteuerung vorgeschoben und das Turbinen-Wastegate wird geöffnet. Nachdem sich die Turbinendrehzahlbei Zeitpunkt t9 wieder unter die Schwellenwertdrehzahl S1 verringert hat, wird das BTCC-Ventil geöffnet, das SMBV geschlossen und die Spülauslassventilzeitsteuerung kehrt zu der Standardzeitsteuerung zurück. Auf diese Weise können die Einlassventilzeitsteuerung, die Auslassventilzeitsteuerung der Spülauslassventile und eine Position des BTCC-Ventils (und in einigen Beispielen des SMBV) als Reaktion auf einen Zustand des Verdichters (z. B. dass der Verdichter einen oder mehrere Betriebsschwellenwerte erreicht, wie vorstehend beschrieben) in Koordination angepasst werden. Wie zum Beispiel bei Zeitpunkt t3 gezeigt, wurde das BTCC-Ventil moduliert, um den AGR-Strom auf ein erstes Niveau zu reduzieren, und die Auslassventilzeitsteuerung wird verzögert, um den AGR-Strom auf ein niedrigeres, zweites Niveau zu verringern. Bei diesem Zeitpunkt wird die Einlassventilzeitsteuerung vorgeschoben, um das Druckverhältnis über den Verdichter hinweg zu reduzieren. Als ein weiteres Beispiel für das Anpassen der Einlassventilzeitsteuerung, der Auslassventilzeitsteuerung und der BTCC-Ventilzeitsteuerung in Koordination miteinander, wie bei den Zeitpunkten t5 bis t7 gezeigt, wird die Spülauslassventilzeitsteuerung verzögert und beim Erreichen ihres maximalen Verzögerungsbetrags, während die Verdichtereinlasstemperatur noch immer über der ersten Schwellenwerttemperatur liegt, wird die Einlassventilzeitsteuerung vorgeschoben. Ein technischer Effekt des Anpassens der Einlassventilzeitsteuerung, Auslassventilzeitsteuerung der Spülauslassventile und der Position des BTCC-Ventils in Koordination miteinander besteht Im Reduzieren des AGR-Stroms zu dem Verdichtereinlass und somit im Reduzieren von Kondensatbildung beim Verdichter, im Reduzieren der Verdichterauslasstemperatur und/oder im Reduzieren der Verdichterdrehzahl, wodurch die Verschlechterung des Verdichters reduziert wird. In einer anderen Ausführungsformen, wie bei Zeitpunkt t1 gezeigt, kann, als Reaktion darauf, dass die Verdichtereinlasstemperatur unter der Schwellenwerteinlasstemperatur liegt, das Mitteldruck-AGR-Ventil geöffnet werden, um Abgas von den Spülauslassventilen zu dem Ansaugkanal stromabwärts des Verdichters zu leiten. Ein technischer Effekt des Leitens von Abgas von dem Spülauslassventilen zu dem Ansaugkanal stromabwärts des Verdichters als Reaktion auf einen Zustand des Verdichters besteht im Reduzieren des AGR-Strom zu dem Verdichtereinlass, wodurch die Kondensatbildung bei dem Verdichter reduziert wird, im Erhöhen der Verdichterauslasstemperatur und im Reduzieren der Verdichterdrehzahl. Als ein Ergebnis kann die Verdichterverschlechterung reduziert werden. In noch einer anderen Ausführungsform, wie bei den Zeitpunkten t3 und t8 gezeigt, kann das BTCC-Ventil geschlossen werden (oder zwischen offen und geschlossen moduliert werden), während das SMBV entsprechend geöffnet (oder moduliert) wird, um den AGR-Strom zu dem Verdichtereinlass zu reduzieren und die Abgase stattdessen von dem Spülkrümmer zu dem Abgaskanal zu leiten. Ein technischer Effekt des Verringern des Gasstroms von dem Spülabgaskrümmer zu dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters als Reaktion auf eine Brennkraftmaschinenbetriebsbedingung (wie zum Beispiel eine Verdichterauslasstemperatur über einer Schwellenwertauslasstemperatur und/oder eine Verdichterdrehzahl über einer Schwellenwertdrehzahl) und, als Reaktion auf das Verringern des Gasstrom, des Erhöhens des Gasstroms von dem Spülkrümmer-Umgehungskanal besteht im Reduzieren der Verdichterverschlechterung, während ebenfalls Drücke im Spülabgaskrümmer reduziert werden, und im Fangen von restlichen Gasen in den Zylindern.
10 zeigt ein Verfahren 1000 zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem Ausgangs-BTCC-Modus. Das Verfahren 1000 kann von 430 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 1000 beginnt mit 1002 durch das Einstellen der Ansaugnockenzeitsteuerung der Einlassventile und der Abgasnockenzeitsteuerung der Spülauslassventile und der Abblasauslassventile für die beste Kraftstoffeffizienz. Zum Beispiel kann die Zeitsteuerung der Auslassventile und der Einlassventile für den besten erreichbaren bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch (brake specific fuel consumption - BSFC) bei den aktuellen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen eingestellt sein. In einem Beispiel kann dies das Einstellen der Zeitsteuerung des Spülauslassventil, des Abblasauslassventils und des Einlassventils jedes Zylinders bei den in 3A gezeigten Zeitsteuerungen, wie vorstehend beschrieben, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Zeitsteuerung der Auslassventile und der Einlassventile leicht abweichend von den in 3A gezeigten Zeitsteuerungen auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl und -last angepasst werden. Zum Beispiel kann die Einlasszeitsteuerung auf vollständige Verzögerung bei leichteren Brennkraftmaschinenlasten angepasst werden und vorgeschoben werden, wenn die Brennkraftmaschine verstärkungsbeschränkt ist oder eine Anforderung zur Erhöhung von Durchblasung zum Reduzieren von Klopfen vorhanden ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Auslassventilzeitsteuerung so angepasst werden, dass sich die Auslassventile eher öffnen, als sich die Brennkraftmaschinendrehzahl erhöht. Die Auslassventilzeitsteuerung kann dann verzögert werden, wenn sich die Verstärkung verringert (z. B. bei niedrigen Brennkraftmaschinendrehzahl- und hohen Brennkraftmaschinenlastbedingungen), oder wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl hoch ist und die AGR-Temperatur über einer Schwellenwerttemperatur liegt.
Bei 1004 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob die Brennkraftmaschinendrehmomentausgabe auf einem benötigten Niveau liegt. Das benötigte Drehmomentniveau kann ein Fahrzeugführerdrehmomentbedarf sein, der in einem Beispiel auf der Grundlage einer Position eines Gaspedals des Fahrzeugs bestimmt wird. In einem Beispiel kann die Steuerung das benötigte Drehmoment als Reaktion auf ein Pedalpositionssignal bestimmen, welches von einem Pedalpositionssensor des Gaspedals empfangen wurde. Wenn das Drehmoment nicht auf dem benötigten Niveau liegt, geht das Verfahren zu 1006 über, um die Nockenzeitsteuerung und die BTCC-Ventilposition für das benötigte Drehmoment zu optimieren. Als ein Beispiel kann dies das Beschränken des Spülauslassventilstroms zum Erhöhen der Drehmomentausgabe und das Modifizieren des Betrags des Beschränkens auf der Grundlage eines Pumpschwellenwerts des Turbolader-Verdichters beinhalten. Zum Beispiel kann das Beschränken des Spülauslassventilstroms das Verzögern der Nockenzeitsteuerung der Spülauslassventile zum Reduzieren des AGR-Stroms beinhalten. In noch einem weiteren Beispiel kann dies alternativ oder zusätzlich das Verzögern der Nockenzeitsteuerung der Einlassventile zum Reduzieren von Durchblasung von den Spülauslassventilen zu dem Ansaugkanal beinhalten. Ferner kann das Modifizieren des Betrags des Beschränkens des Spülauslassventilstroms das Verringern des Betrags des Beschränkens beinhalten, wenn sich der Verdichterbetrieb (z. B. Strömungsraten- und Druckverlust über den Verdichter hinweg) dem Pumpschwellenwert oder der Pumplinie nähert. In noch einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 1006 zusätzlich oder alternativ das Beschränken des Betrags des Öffnens des BTCC-Ventils (z. B. Schließen oder Verringern des Betrags des Öffnens) beinhalten.
Wenn die Brennkraftmaschinendrehmomentausgabe auf dem benötigten Niveau liegt, geht das Verfahren zu 1008 über, um den Sauerstoffgehalt und den Druck von Gasen im Spülkrümmer (z. B. der Spülabgaskrümmer 80, gezeigt in 1A) zu messen. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren bei 1008 zusätzlich oder alternativ das Messen des Sauerstoffgehalts und des Drucks von Gasen in der Abgasleitung jedes Spülauslassventils beinhalten. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1008 das Erhalten von Druck- und Sauerstoffgehaltsmessungen von einem oder mehreren Drucksensoren und Lambdasonden beinhalten, die in dem Spülkrümmer und/oder den Spülauslassventilleitungen angeordnet sind (z.B. der Drucksensor 34, die Lambdasonde 36 und die Lambdasonden 38, gezeigt in 1A).
Wie vorstehend beschrieben, können sowohl Abgase (z. B. AGR, nachdem der Zylinder über die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Zylinder gezündet wird) und Durchblasluft (während eines Überschneidungszeitraums zwischen dem Öffnen des Einlassventils und des Spülauslassventils) in den Spülkrümmer von den Brennkraftmaschinenzylindern über die Spülauslassventile ausgestoßen werden. Ferner kann jedes Spülauslassventil jedes Brennkraftmaschinenzylinders AGR und Durchblasluft bei unterschiedlichen Zeitpunkten als die anderen Brennkraftmaschinen ausstoßen (z. B. auf der Grundlage einer eingestellten Zündreihenfolge der Zylinder während eines Brennkraftmaschinen). Im hier verwendeten Sinne bezieht sich ein Brennkraftmaschinenzyklus auf einen Zeitraum, in welchen jeder Brennkraftmaschinenzylinder einmal in der Zylinderzündreihenfolge zündet. Wenn zum Beispiel die Zylinderzündreihenfolge das Zünden der Zylinder in der folgenden Reihenfolge: Zylinder 1, Zylinder 2, Zylinder 3 und dann Zylinder 4 beinhaltet, dann kann der Spülabgaskrümmer vier getrennte AGR-Impulse und Durchblasung von jedem Zylinder in der Zylinderzündreihenfolge während jedes Brennkraftmaschinenzyklus empfangen. Daher beinhaltet das Verfahren bei 1010 das Schätzen von Durchblasung (blowthrough - BT, z. B. der Betrag an nicht verbrannten Gasen, die in den Spülkrümmer von dem Spülauslassventil während eines Überschneidungszeitraums zwischen dem Einlassventil und dem Spülauslassventil jedes Zylinders eintreten) und AGR (z. B. verbrannte Abgase). Das Schätzen von BT und AGR kann das Schätzen eines BT-Betrags und eines AGR-Betrags, die in den Spülabgaskrümmer ausgestoßen werden, für jeden Zylinder und/oder das Schätzen eines Gesamtbetrags von BT und AGR, der in den Ansaugkanal eintritt, für alle Zylinder während eines einzelnen Brennkraftmaschinenzyklus beinhalten (z. B. Gesamt-BT- und -AGR-Betrag für vier Zylinder in einer Vierzylinderbrennkraftmaschine oder für so viele Zylinder, die angeschaltete Spülauslassventile aufweisen). In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens bei 1010 kann das Verfahren bei 1011 das Schätzen des BT- und AGR-Betrags auf der Grundlage des Kurbelwellenwinkels (z. B. Brennkraftmaschinenposition) und des Spülkrümmerdrucks (z. B. auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drucksensors in dem Spülkrümmer) beinhalten. In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens bei 1010 kann das Verfahren bei 1013 das Schätzen des BT- und AGR-Betrags auf der Grundlage des Kurbelwellenwinkels (oder eines entsprechenden Zeitpunkts des Öffnens und Schließens des Einlassventils und Spülauslassventils jedes Zylinders) und des Sauerstoffgehalts des Spülkrümmers (z.B. auf der Grundlage einer Ausgabe einer Lambdasonde in dem Spülkrümmer oder in jeder Spülauslassventilleitung) beinhalten.
21 zeigt ein Diagramm 2100 von Änderungen des Spülkrümmerdrucks und Sauerstoffgehalts über einen einzelnen Brennkraftmaschinenzyklus hinweg, der das Zünden von vier Zylindern beinhaltet (z. B. Zylinder 1-4, gezeigt in 21). Insbesondere veranschaulicht Diagramm 2100 eine Brennkraftmaschinenposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (CAD) für einen vollständigen Brennkraftmaschinenzyklus (z. B. von - 360 CAD bis 360 CAD), wobei vier Zylinder einer repräsentativen Brennkraftmaschine mit vier Zylindern feuern (wie z. B. die in den 1A-1B gezeigte Brennkraftmaschine). Für jeden Zylinder werden ein Zeitpunkt, Hub und eine Dauer des Öffnens (relativ zu der Brennkraftmaschinenposition) des Einlassventils (IV), Spülauslassventils (SV) und Abblasauslassventils (BDV) gezeigt. Verlauf 2102 zeigt die Zylinderventilereignisse für einen ersten Brennkraftmaschinenzylinder, Zylinder 1; Verlauf 2104 zeigt die Zylinderventilereignisse für einen zweiten Brennkraftmaschinenzylinder, Zylinder 2; Verlauf 2106 zeigt die Zylinderventilereignisse für einen drittem Brennkraftmaschinenzylinder, Zylinder 3 und Verlauf 2108 zeigt die Zylinderventilereignisse für einen vierten Brennkraftmaschinenzylinder, Zylinder 4. Änderungen des gemessenen Spülkrümmerdrucks über den Brennkraftmaschinenzyklus hinweg werden bei Verlauf 2110 gezeigt und Änderungen des gemessenen Spülkrümmersauerstoffgehalts werden bei Verlauf 2112 gezeigt. Der gemessene Spülkrümmersauerstoffgehalt kann ebenfalls ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Gase darstellen, welche von den SVs aus in den Spülabgaskrümmer eintreten.
Wie in Diagramm 2100 gezeigt, ist jedes Mal, wenn sich ein SV von einem der Zylinder öffnet, ein positiver Impuls im Spülkrümmerdruck und ein negativer Impuls im Spülkrümmersauerstoffgehalt vorhanden. Wenn sich zum Beispiel ein SV öffnet (z. B. bei - 90 CAD für Zylinder 2), werden verbrannte Abgase in den Spülkrümmer ausgestoßen. Während dasselbe SV offen ist und beim Öffnen eines IV desselben Zylinders (z. B. Überschneidungszeitraum, wie durch 2114 für Zylinder 2 angegeben) wird Durchblasluft in den Spülkrümmer ausgestoßen. Somit findet beim Öffnen des SVs ein Anstieg des Spülkrümmerdrucks statt und der Spülkrümmersauerstoffgehalt verringert sich aufgrund der verbrannten Abgase, die in den Spülkrümmer eintreten. Während das SV offen ist und vor dem Öffnen des IV stellt der Spülkrümmersauerstoffgehalt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der verbrannten Abgase dar (welches fetter sein kann). Dann steigt der Spülkrümmergehalt erneut, wenn die Durchblasluft (z. B. jene, die keine verbrannten Gase beinhaltet und somit sauerstoffreicher als die Abgase ist) in den Spülkrümmer eintritt. Während sowohl das SV als auch das IV geleizeitig für jeden Zylinder offen sind, stellt der Spülkrümmersauerstoffgehalt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Durchblasluft dar, welche magerer als die Verbrennungsgase sind.
Somit können durch die Korrelation der Impulse im Spülkrümmerdruck und/oder - sauerstoffgehalt zu CAD die Druck- und/oder Sauerstoffänderungen aufgrund der Abgase und Durchblasluft für jeden Zylinder bestimmt und dazwischen unterschieden werden. Durch das Beobachten der Größe (z. B. der Magnitude) dieser Impulse über bekannte Zeiträume (z. B. CAD und Zündreihenfolge) des Ausstoßens von Abgasen und Durchblasluft in den Spülkrümmer kann der Betrag an AGR und Durchblasluft, die zu dem Ansaugkanal über den Spülkrümmer strömen, für jeden Zylinder oder für jeden Brennkraftmaschinenzyklus (z. B. durch das Summieren der Impulse) bestimmt werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Schätzen von Durchblasung und/oder AGR-Strom aus dem Spülkrümmersauerstoffgehalt das Messen (über eine Lambdasonde) eines Übergangs zwischen einem Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Gehalt der Gase (z. B. Verbrennungsgase), die von jedem SV ausgestoßen werden (z. B. die Täler oder Tiefpunkte von Verlauf 2112), und einem magereren Luft-Kraftstoff-Gehalt der Gase (z. B. Durchblasluft), die aus dem SV ausgestoßen werden (z. B. Spitzen oder Hochpunkte von Verlauf 2112), beinhalten. Der Übergang oder die Änderung zwischen einer Spitze (z. B. Maximum) und einem Tal (z. B. Minimum) der Lambdasondenausgabe für jeden Zylinder kann den Betrag an AGR und Durchblasluft angeben, die für jeden Zylinder aus dem SV austreten und zu dem Einlass strömen. Zum Beispiel kann der Übergang einen Anstieg des Sauerstoffniveaus der Durchblasluft beinhalten, die aus den SVs ausgestoßen wird. Der Anstieg des Sauerstoffniveaus kann ein Anstieg von einem unteren, ersten Sauerstoffniveau (bei den Tälern) zu einem höheren, zweiten Sauerstoffniveau (bei den Spitzen) sein. Der Übergang zwischen dem Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Gehalt der ausgestoßenen Gase und dem magereren Luft-Kraftstoff-Gehalt der Gase kann auf einer Zylinder-zu-Zylinder-Basis bestimmt werden, um den AGR-Strom- und Durchblasluftbetrag für jeden Zylinder zu bestimmen. Außerdem kann der Gesamtbetrag an Durchblasluft, die während eines einzelnen Brennkraftmaschinenzyklus von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal strömt, auf der Grundlage des zweiten Sauerstoffniveaus für jeden SV für jeden Zylinder bestimmt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1010 aus 10 können auf diese Weise der BT-Betrag und der AGR-Betrag auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drucksensors und/oder einer Lambdasonde bestimmt werden, der/die in dem Spülkrümmer (oder Spülauslassventilleitungen) positioniert ist/sind, die mit dem Kurbelwinkelgrad (z. B. Brennkraftmaschinenposition) korreliert wird. Als ein Beispiel kann die Steuerung den BT-Betrag für einen ersten Zylinder auf der Grundlage der empfangenen Ausgabe des Drucksensors zwischen einem Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils des ersten Zylinders und einem Zeitpunkt des Schließens des Spülauslassventils des ersten Zylinders bestimmen. Die Steuerung kann diesen Prozess für jeden Brennkraftmaschinenzylinder wiederholen und dann alle Werte summieren, um einen Gesamt-BT-Betrag zu dem Ansaugkanal für einen vollständigen Brennkraftmaschinenzyklus zu bestimmen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung den AGR-Strombetrag für den ersten Zylinder auf der Grundlage der empfangenen Ausgabe des Drucksensors zwischen einem Zeitpunkt des Öffnens des Spülauslassventils des ersten Zylinders und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Öffnen des Einlassventils des ersten Zylinders (z. B. die Zeit, bis sich das Einlassventil öffnet, und somit bevor die BT-Luft in den Spülkrümmer eintritt) bestimmen. Derselbe Prozess kann unter Verwendung der Ausgabe der Lambdasonde anstelle der Drucksensoren durchgeführt werden. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung in Bezug auf den AGR- oder BT-Betrag in dem Spülkrümmer auf der Grundlage von logischen Regeln treffen, die eine Funktion des Drucks (oder Sauerstoffgehalts) des Spülkrümmers (für den eingestellten BT- oder AGR-Zeitraum, wie vorstehend erörtert, für jeden Zylinder) sind.
Bei 1012 beinhaltet das Verfahren das Anpassen des BTCC-Ventils (z. B. Anpassen einer Position des BTCC-Ventils), der Zeitsteuerung des Spülauslassventils (SV), der Zeitsteuerung des Einlassventils (IV) und/oder des SMBV (z. B. Anpassen einer Position des SMBV) auf der Grundlage des geschätzten Durchblas- und AGR-Strombetrags (wie bei 1010 bestimmt), des gewünschten Durchblas- und AGR-Strombetrags, des Ladeniveaus (z. B. Ladedruck stromabwärts des Turbolader-Verdichters) und der aktuellen Positionen und Zeitsteuerungen von jedem der vorstehend aufgelisteten Ventile. Als ein Beispiel kann das BTCC-Ventil als Reaktion darauf, dass die Brennkraftmaschine aufgeladen wird, geöffnet werden (z. B. mit arbeitendem Turbolader-Verdichter und dazu führend, dass MAP über dem Atmosphärendruck liegt). Als ein weiteres Beispiel, wenn mehr oder weniger AGR-Strom oder Durchblasung zu dem Ansaugkanal über den Spülkrümmer und den AGR-Kanal relativ zu den geschätzten Niveaus gewünscht ist (geschätzt bei 1010), kann die Steuerung die Positionen oder Zeitsteuerungen von einem oder mehreren des BTCC-Ventils, SV, IV und SMBV anpassen, um den gewünschten AGR-Strom und Duchblasstrom zu erreichen. Details zum Anpassen der Zeitsteuerung des BTCC-Ventils, SMBV und SV zum Erreichen des gewünschten AGR- und Durchblasstroms werden ferner unter Bezugnahme auf die FIG. 12-13 beschrieben. Ferner kann das Anpassen der Ventilpositionen und der Zeitsteuerungen bei 1012 das Anpassen der Ventilpositionen und/oder der Zeitsteuerungen relativ zu den Positionen und Zeitsteuerungen zueinander beinhalten. Wenn zum Beispiel das BTCC-Ventil geschlossen ist und der gewünschte Spülkrümmerdruck unter dem aktuell gemessenen Spülkrümmerdruck liegt, kann das Verfahren bei 1012 das Öffnen oder Erhöhen des Betrags des Öffnens des SMBV beinhalten, um den Spülkrümmerdruck zu verringern.
In einem weiteren Beispiel für das Verfahren bei 1012 kann der Spülkrümmerdruck bei bestimmten SV-Zeitsteuerungen die Steuerung des BTCC-Ventils, SMBV und/oder Einlassventils ändern. Zum Beispiel kann die SV-Zeitsteuerung auf der Grundlage des gemessenen Spülkrümmerdrucks angepasst werden. In einem Beispiel kann das Verfahren als Reaktion auf den gemessenen Spülkrümmerdruck, der über dem gewünschten Spülkrümmerdruck liegt, das Verzögern der SV-Zeitsteuerung beinhalten, um den Spülkrümmerdruck zu reduzieren. Der gewünschte Spülkrümmerdruck kann auf der Grundlage von (z. B. als eine Funktion von) einem oder mehreren des Ansaugkrümmerdrucks, Abgasdrucks und/oder Aufladebedingungen (z. B. ob die Brennkraftmaschine aufgeladen wird oder nicht) bestimmt werden. Ferner können als Reaktion auf das Anpassen der SV-Zeitsteuerung auf der Grundlage des gemessenen Drucks und als Reaktion auf den Spülkrümmerdruck die Positionen des BTCC-Ventils und/oder SMBV angepasst werden. Zum Beispiel kann, nach dem Anpassen der SV-Zeitsteuerung, die Position des SMBV angepasst werden, um den Spülkrümmerdruck bei dem gewünschten Spülkrümmerdruck (auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen) zu halten, und die Position des BTCC-Ventils kann angepasst werden, um den AGR-Strom bei einem gewünschten AGR-Strom zu halten (z. B. auf der Grundlage von Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Brennkraftmaschinenlast, Klopfen und Verdichterbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur und Drehzahl).
Das Verfahren geht zu 1014 über, um die Ladungsbewegungssteuerventile (z. B. CMCVs 24, gezeigt in 1A) zu schließen, die in mindestens einer Ansaugleitung jedes Zylinders positioniert sind. Als ein Beispiel kann das Schließen der CMCVs beinhalten, dass die Steuerung einen Ventilaktor der CMCVs betätigt, um die CMCVs in die geschlossene Position zu bewegen, welche den Luftstrom beschränkt, der über die Einlassventile der Ansaugleitungen, an welche die CMCvs innen gekoppelt sind, in den Zylinder eintritt. Zum Beispiel kann die geschlossene Position beinhalten, wenn die CMCVs vollständig angeschaltet sind, und die Ventilplatte der CMCVs kann vollständig in die entsprechende Ansaugleitung (z. B. Öffnung) gekippt werden, was in einem maximalen Luftladungsstromhindernis resultiert. Das kann das Kurzschließen von Luft von dem Einlassventil direkt zu dem SV ohne das vollständige Spülen von Abgasen aus dem Inneren der Zylinder reduzieren. Als ein Ergebnis des Schließens der CMCVs während des Betriebs im Ausgangs-BTCC-Modus kann mehr Abgasspülen resultieren, wodurch die Brennkraftmaschinenleistung und die Drehmomentausgabe während anschließender Zylinderverbrennungsereignisse erhöht werden.
Bei 1016 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Bedingungen zum Durchführen einer Ventildiagnose für eines oder mehrere des BTCC-Ventils, SMBV oder SVs erfüllt sind. In einem Beispiel können die Bedingungen zum Durchführen der Ventildiagnose eins oder mehrere eines Vergehens eines Zeitraums seit einer vorhergehenden Ventildiagnose, eines Zeitraums des Brennkraftmaschinenbetriebs und/oder einer Anzahl an Brennkraftmaschinenzyklen beinhalten. Zum Beispiel kann eine Ventildiagnose bei regelmäßigen Intervallen (z. B. nach einem eingestellten Zeitraum des Brennkraftmaschinenbetriebs oder einer eingestellten Anzahl an Brennkraftmaschinenzyklen), nach jedem Abschaltungsereignis (z. B. beim Brennkraftmaschinenneustart) oder als Reaktion auf eine bei der Steuerung eingestellte Diagnosemarkierung durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Diagnosemarkierung eingestellt werden, wenn ein gemessener Spülkrümmerdruck um eine Schwellenwertmenge anders als erwartet ist, und zwar auf der Grundlage der aktuellen Ventilpositionen und Zeitsteuerungen des BTCC-Ventils, SMBV und/oder der SVs. Wenn Bedingungen zum Durchführen der Ventildiagnose erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1018 über, um die Ventildiagnose durchzuführen und eine Position oder Zeitsteuerung des BTCC-Ventils, SMBC und der SVs auf der Grundlage des Spülkrümmerdrucks zu diagnostizieren. Details zum Durchführen dieser Diagnoseroutine werden nachstehend in Bezug auf 11 ausführlicher beschrieben. Wenn bei 1016 alternativ keine Bedingungen zum Durchführen der Ventildiagnose erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1020 über, um die Diagnose nicht durchzuführen und stattdessen den Brennkraftmaschinenbetrieb die den aktuellen Ventilpositionen/-zeitsteuerungen fortzusetzen. Das Verfahren 1000 endet dann.
Auf diesen Weise können das BTCC-Ventil, die SV-Zeitsteuerung, IV-Zeitsteuerung und/oder das SMBV auf der Grundlage einer Schätzung der Durchblasung und des AGR-Stroms angepasst werden, die auf der Grundlage einer Spülkrümmerdruck- oder Sauerstoffgehaltmessung (oder -schätzung) bestimmt wird. Als ein Beispiel beinhaltet ein Verfahren das Anpassen des Betrags der Öffnungsüberschneidung zwischen den Einlassventilen und den Spülauslassventilen (z. B. über das Vorschieben oder Verzögern der SV- und IV-Zeitsteuerung, wie vorstehend erörtert) als Reaktion auf einen Übergang von einem geschätzten Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Gehalt zu einem magereren Luft-Kraftstoff-Gehalt der Durchblasluft auf einer Zylinder-zu-Zylinder-Basis. Wie vorstehend erläutert kann für jeden Zylinder ein Übergang von dem geschätzten Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Gehalt zu dem magereren Luft-Kraftstoff-Gehalt entsprechend eines SV-Öffnungsereignisses für jeden Zylinder vorhanden sein. Ein technischer Effekt des Anpassens der Öffnungsüberschneidung als Reaktion auf diesen Übergang besteht im Abgeben des gewünschten Betrags an Durchblasung zu dem Ansaugkanal und somit im Erhöhen der Brennkraftmaschineneffizienz und im Reduzieren von Brennkraftmaschinenklopfen. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet das Anpassen des BTCC-Ventils, des SMBV, der SV-Zeitsteuerung und/oder der IV-Zeitsteuerung auf der Grundlage des gemessenen Drucks im Spülabgaskrümmer. Ein technischer Effekt des Anpassens dieser Ventile und/oder Ventilzeitsteuerungen auf der Grundlage des Spülkrümmerdrucks besteht im Erhöhen der Genauigkeit der Steuerung des Durchblas- und AGR-Strombetrags zu dem Ansaugkanal, wodurch die Brennkraftmaschineneffizienz erhöht, die Brennkraftmaschinenemissionen reduziert und Brennkraftmaschinenklopfen reduziert wird/werden.
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Verfahren 1100 zum Diagnostizieren eines oder mehrerer Ventile des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems auf Grundlage des Spülkrümmerdrucks gezeigt. Das Verfahren 1100 kann von 1018 des Verfahrens 1000 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren beginnt bei 1102 durch das Bestimmen eines erwarteten Druckverlusts über jedem des BTCC-Ventils und des SMBV und das Bestimmen der erwarteten Zeitsteuerung der Spülauslassventile (SVs). Als ein Beispiel kann der erwartete Druckverlust (z. B. Differenz) über dem BTCC-Ventil und dem SMBV auf der Grundlage einer befohlenen Position des BTCC-Ventils und des SMBV und zusätzlichen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden. Zum Beispiel kann die befohlene Position der Ventile eine vollständig offene, vollständig geschlossene oder eine einer Vielzahl von Positionen zwischen der vollständig offenen und vollständig geschlossenen Position beinhalten. Im Falle des erwarteten Druckverlustes über dem BTCC-Ventil können die zusätzlichen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen einen Druck im Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters (z. B. bei der Stelle, an welcher sich der AGR-Kanal an den Ansaugkanal koppelt), den Atmosphärendruck (z. B. wenn kein elektrischer Verdichter stromaufwärts des Verdichters vorhanden ist oder der elektrische Verdichter nicht arbeitet), eine Position des SMBV (z. B. offen oder geschlossen), einen Abgasdruck im Abgaskanal an der Stelle, an welcher sich der Spülkrümmer- Umgehungskanal an den Abgaskanal koppelt, und/oder eine Zeitsteuerung der SVs beinhalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung den erwarteten Druckverlust über dem BTCC-Ventil auf der Grundlage einer Lookup-Tabelle bestimmen, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist, wobei die Lookup-Tabelle eins oder mehrere der befohlenen BTCC-Ventilpositionen, des Ansaugdrucks, des Atmosphärendrucks, des Abgasdrucks, der SMBV-Position und der SV-Zeitsteuerung als Eingaben und den erwarteten Druckverlust über dem BTCC-Ventil aus Ausgabe beinhaltet. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung den erwarteten Druckverlust gemäß einer in dem Speicher der Steuerung gespeicherten Beziehung bestimmen, die eine Funktion der befohlenen BTCC-Ventilposition, des Ansaugdrucks, des Atmosphärendrucks, des Abgasdrucks, der SMBV-Position und/oder der SV-Zeitsteuerung ist. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung den erwarteten Druckverlust über dem SMBV auf der Grundlage der befohlenen SMBV-Position und Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmen, die eins oder mehrere einer Position des BTCC-Ventils, einer Zeitsteuerung der SVs und des Abgasdrucks im Abgaskanal beinhalten können, wo sich der Spülkrümmer-Umgehungskanal an den Abgaskanal koppelt (z. B. unter Verwendung von Lookup-Tabellen oder gespeicherten Beziehungen, wie vorstehend erläutert). In einem Beispiel kann der Abgasdruck im Abgaskanal, wo sich der Spülkrümmer-Umgehungskanal an den Abgaskanal koppelt, ein Druck sein, der über einen Drucksensor gemessen wird, der in dem Abgaskanal angeordnet ist, wie zum Beispiel der Drucksensor 96, gezeigt in 1A. In einem weiteren Beispiel kann der Ansaugdruck, wo sich der AGR-Kanal an den Ansaugkanal koppelt, über einen Drucksensor gemessen werden, der im Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters angeordnet ist, wie zum Beispiel der Drucksensor 31, gezeigt in 1A. Die erwartete Zeitsteuerung der SVs kann die aktuell eingestellte (oder zuletzt befohlene) Zeitsteuerung der SVs sein. Zum Beispiel kann die Steuerung die letzte befohlene oder Ausgangszeitsteuerung für die SVs nachschlagen oder bestimmen und diese als die erwartete SV-Zeitsteuerung verwenden.
Bei 1104 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen der tatsächlichen Druckverluste über dem BTCC-Ventil und über dem SMBV und das Bestimmen der tatsächlichen Zeitsteuerung der SVs auf der Grundlage eines gemessenen Drucks im Spülkrümmer. Als ein Beispiel kann der Spülkrümmerdruck über einen Drucksensor gemessen werden, der im Spülkrümmer angeordnet ist (z. B. Drucksensor 34, gezeigt in 1A). Die Steuerung kann das zeitlich variierende Signal des Spülkrümmerdrucksensors empfangen und dann entweder einen momentanen oder durchschnittlichen Spülkrümmerdruck (z. B. Durchschnitt über einen Brennkraftmaschinenzyklus oder eine Vielzahl von Brennkraftmaschinenzyklen) messen. Als ein Beispiel kann der tatsächliche Druckverlust über dem BTCC-Ventil auf der Grundlage der Ausgabe des Spülkrümmerdrucksensors und des Atmosphärendrucks (oder auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drucksensors, der in dem Ansaugkanal an der Stelle angeordnet ist, an welcher sich der AGR-Kanal an den Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters koppelt) bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung den tatsächlichen Druckverlust über dem BTCC-Ventil auf der Grundlage einer Lookup-Tabelle bestimmen, die bei der Steuerung gespeichert ist, wobei die Lookup-Tabelle den gemessenen Spülkrümmerdruck und den Atmosphären(oder Ansaug)-Druck als Eingaben und die tatsächliche BTCC-Ventilposition als die Ausgabe beinhaltet. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung den tatsächlichen Druckverlust über dem SMBV auf der Grundlage der Ausgabe des Drucksensors, der in dem Spülkrümmer positioniert ist, und einer Ausgabe eines Drucksensors, der im dem Abgaskanal bei einem Auslass des Spülkrümmer-Umgehungskanals positioniert ist (z. B. Drucksensor 96, gezeigt in 1A), bestimmen. Außerdem kann die Steuerung die tatsächliche Zeitsteuerung (z. B. Öffnungszeitpunkt) der SVs auf der Grundlage einer Spitze in der Ausgabe des Spülkrümmerdrucks während eines einzelnen Brennkraftmaschinenzyklus bestimmen. Wie zum Beispiel vorstehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben, kann das Drucksignal des Spülkrümmerdrucksensors immer dann pulsieren (oder nach oben schießen), wenn sich ein SV öffnet. Die Steuerung kann dieses Impulses mit dem CAD (oder der Brennkraftmaschinenposition) korrelieren, bei welchem/r dieser Impuls auftritt, und kann somit den Öffnungs- und Schließzeitpunkt der SVs bestimmen.
Das Verfahren geht dann zu 1106 über, um zu bestimmen, ob ein absoluter Wert einer Differenz zwischen de, tatsächlichen Druckverlust oder der Zeitsteuerung, bestimmt bei 1104, und dem erwarteten Druckverlust oder der Zeitsteuerung, bestimmt bei 1102, über einer Schwellenwertdifferenz liegt. Das Verfahren kann bei 1106 das Bestimmen dieser Differenz für jedes des BTCC-Ventils, SMBV und der SVs beinhalten. Die Schwellenwertdifferenz kann eine Differenz ungleich null sein und kann die Ventile angeben, die sich ein einer anderen als der gewünschten Position oder bei einer anderen als der gewünschten Zeitsteuerung befinden. Zum Beispiel kann diese Differenz eine Differenz sein, die angibt, dass das BTCC-Ventil falsch positioniert ist (z. B. offen anstatt geschlossen oder geschlossen anstatt offen). In einem weiteren Beispiel kann die Differenz eine Differenz sein, die angibt, dass sich die Zeitsteuerung der SVs um einen CAD-Schwellenwertbetrag von der gewünschten (oder befohlenen) unterscheidet. Diese Differenzen können zu einer verschlechterten Brennkraftmaschinenleistung führen, wie zum Beispiel reduzierte Drehmomentausgabe, erhöhte Emissionen und/oder Verschlechterung des Turboladers oder der Emissionssteuervorrichtungen.
Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust oder der tatsächlichen Zeitsteuerung und dem erwarteten Druckverlust oder der erwarteten Zeitsteuerung nicht über einer Schwellenwertdifferenz liegt, geht das Verfahren zu 1110 über, um den Betrieb der Ventile bei den eingestellten Positionen und/oder Zeitsteuerungen auf der Grundlage der aktuellen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen fortzusetzen (z. B. gemäß Verfahren 400, welches vorstehend in Bezug auf die 4A-4B beschrieben wurde). Wenn zum Beispiel die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust oder der tatsächlichen Zeitsteuerung und dem erwarteten Druckverlust oder der erwarteten Zeitsteuerung nicht über der Schwellenwertdifferenz liegt, können die Ventile nicht verschlechtert sein und sie können in ihren befohlenen oder eingestellten Positionen sein.
Wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust oder der tatsächlichen Zeitsteuerung und dem erwarteten Druckverlust oder der erwarteten Zeitsteuerung bei 1106 alternativ über der Schwellenwertdifferenz liegt, geht das Verfahren zu 1108 über, um die befohlene Position/Zeitsteuerung des/der identifizierten Ventil(s/e) anzupassen, die Verschlechterung des/der identifizierten Ventil(s/e) anzugeben und/oder ein alternatives Ventil anzupassen, um den gewünschten AGR- und Durchblasbetrag an den Ansaugkanal abzugeben. Wie vorstehend eingeführt, kann das Verfahren 1100 für eins oder mehrere oder jedes der SVs, des BTCC-Ventil und des SMBV durchgeführt werden. Daher geht Verfahren zu 1108 über, um die vorstehend beschriebenen Handlungen für sämtliche der Ventile durchzuführen, für welche die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust oder der tatsächlichen Zeitsteuerung und dem erwarteten Druckverlust oder der erwarteten Zeitsteuerung über der entsprechenden Schwellenwertdifferenz liegt. In einem Beispiel kann die Steuerung eine Verschlechterung des/der identifizierten Ventil(s/e) durch das Einstellen einer Diagnosemarkierung und/oder das Alarmieren eines Fahrzeugführers darüber, dass das/die identifizierte/n Ventil(e) gewartet oder ausgetauscht werden müssen (z. B. über ein hörbares oder sichtbares Signal), angeben. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung das/die identifizierte/n Ventil(e) in die gewünschten (z. B. ursprünglich befohlenen) Positionen oder Zeitsteuerungen bewegen. Wenn zum Beispiel diagnostiziert wird, dass das BTCC-Ventil falsch positioniert ist, kann das Verfahren bei 1108 das Bewegen des Ventils in die gewünschte Position (z. B. offen oder geschlossen) beinhalten und dann kann die Steuerung die Diagnose erneut durchführen, um zu sehen, ob das BTCC-Ventil in die gewünschte Position bewegt wurde. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 1108, wenn das identifizierte Ventil die SVs sind, das weitere Verzögern der SV-Zeitsteuerung hinter ein gewünschtes oder zuvor befohlenes Niveau beinhalten, wenn die tatsächliche Zeitsteuerung weiter vorgeschoben ist als die gewünschte Zeitsteuerung. Auf diese Weise kann das Anpassen der Ventilpositionen oder der Zeitsteuerungen bei 1108 das Kompensieren der bei 1106 identifizierten Differenz beinhalten und kann somit zum Erreichen einer gewünschten Ventilposition oder Zeitsteuerung führen. In noch einem weiteren Beispiel und wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 12-13 ausführlicher erläutert, kann das Verfahren bei 1108 das Anpassen eines alternativen Ventils, das sich von dem identifizierten Ventil unterschiedet (z. B. eins der nicht verschlechterten oder korrekt positionierten Ventile), beinhalten, um den gewünschten AGR- oder Durchblasstrom abzugeben. Wenn zum Beispiel das BTCC-Ventil auf der Grundlage der bei 1106 bestimmten Differenz als falsch positioniert identifiziert wird, kann das Verfahren das Anpassen der Zeitsteuerung der SVs, um die gewünschte AGR und Durchblasung abzugeben, und nicht das Anpassen des BTCC-Ventils beinhalten. In einem anderen Beispiel kann als Reaktion darauf, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust und dem erwarteten Druckverlust über dem BTCC über der Schwellenwertdifferenz liegt, der AGR-Strom zu dem Ansaugkanal über das Anpassen der Position des SMBV und/oder der Zeitsteuerung der SVs und nicht durch das Anpassen der Position des BTCC-Ventils auf das gewünschte Niveau angepasst werden. In noch einem weiteren Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf das Bestimmen, dass das SMBV falsch positioniert ist, stattdessen das BTCC-Ventil anpassen, um den gewünschten AGR-Strom und die gewünschte Durchblasung abzugeben. In noch einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 1108 das Anpassen des Stroms von Abgasen von den SVs zu dem Ansaugkanal über das Anpassen von nur dem BTCC-Ventil und nicht der Zeitsteuerung der SVs als Reaktion auf den tatsächlichen Öffnungszeitpunkt der SVs, der sich um einen Schwellenwertbetrag von der erwarteten Zeitsteuerung unterscheidet, beinhalten. Auf diese Weise können der gewünschte AGR und die gewünschte Durchblasung auch dann noch an den Ansaugkanal abgegeben werden, wenn ein oder mehrere der vorstehend beschriebenen Ventile verschlechtert oder falsch positioniert ist.
Auf diese Weise kann eine Position eines oder mehrerer des BTCC-Ventils und des SMBV und/oder eine Zeitsteuerung der SVs auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drucksensors diagnostiziert werden, der in dem Spülabgaskrümmer positioniert ist. Das Ventil, welches als verschlechtert oder falsch positioniert diagnostiziert wurde, kann dann in eine andere Position befohlen werden und/oder ein alternatives Ventil kann angepasst werden, um gewünschte Betriebsbedingungen zu erreichen (wie zum Beispiel einen gewünschten AGR-Strom oder Druck im ersten Abgaskrümmer). Somit besteht ein technischer Effekt des Diagnostizierens des BTCC-Ventils, des SMBV und/oder der SVs auf der Grundlage eines Spülkrümmerdrucks im Erhöhen einer Erleichterung des Bestimmens der Ventilverschlechterung (z. B. Bestimmen, wenn ein Ventil gewartet oder ersetzt werden muss) und in der Fähigkeit, den gewünschten AGR-Strom oder Durchblasbetrag auch dann an den Ansaugkanal abzugeben, wenn eins oder mehrere dieser Ventile falsch positioniert oder verschlechtert ist, in dem ein alternatives Ventil angepasst wird. Auf diese Weise können die Brennkraftmaschineneffizient und die Kraftstoffeffizienz auch dann beibehalten werden, wenn ein oder mehrere Ventile als verschlechtert oder falsch positioniert diagnostiziert werden.
In Ausführungsformen, in welchen ein Ventil des heißen Rohrs oder ein Mitteldruck-AGR-Ventil in dem geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystem enthalten ist (z. B. das Ventil des heißen Rohrs 32 und das Mitteldruck-AGR-Ventil 59, gezeigt in 1A), kann das Verfahren 1100 ferner das Diagnostizieren der Positionen dieser Ventile auf ähnliche Weise wie das Diagnostizieren des BTCC-Ventils und des SMBV, wie vorstehend offenbart.
Unter Bezugnahme auf 12 wird ein Verfahren 1200 zum Steuern des AGR-Stroms und der Durchblasluft von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal über das Anpassen des Betriebs eines oder mehrerer Ventile des Brennkraftmaschinensystems gezeigt. Das Verfahren 1200 kann von 1012 des Verfahrens 1000 oder von 1108 des Verfahrens 1100 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Zum Beispiel kann das Verfahren 1200 als Reaktion auf sich ändernde Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (welche Änderungen der Ventilpositionen, Zylinderventilzeitsteuerungen, Systemdrücke usw. beinhalten können) ausgeführt werden, welche zu einer Änderung des/der gewünschten AGR-Strombetrags oder - rate oder des/der gewünschten Durchblasstrombetrags oder -rate von dem Spülabgaskrümmer (z. B. Spülkrümmer) zu dem Ansaugkanal führen können. Das Verfahren 1200 kann zusätzlich oder alternativ von einem oder mehreren der anderen hier beschriebenen Verfahren (z. B. in Bezug auf die 4-10) fortfahren, welche das Ändern (z. B. erhöhen oder verringern) des AGR-Stroms oder des Durchblasstroms zu dem Ansaugkanal beschreiben.
Das Verfahren 1200 beginnt mit 1202 durch das Bestimmen, ob eine Anforderung zum Erhöhen der AGR vorhanden ist. In einem Beispiel kann eine Anforderung zum Erhöhen der AGR (z. B. von dem Spülkrümmer 80, über den AGR-Kanal 50, zu dem Ansaugkanal, wie in 1A gezeigt) vorhanden sein, wenn eine geschätzte AGR-Strömungsrate unter einer gewünschten AGR-Strömungsrate liegt (wie vorstehend in Bezug auf 10 beschrieben). In einem weiteren Beispiel kann eine Anforderung zum Erhöhen der AGR nach einem Brennkraftmaschinenkaltstart vorhanden sein, wobei das BTCC-Ventil geschlossen oder mindestens teilweise geschlossen war. Ferner kann eine Anforderung zum Erhöhen der AGR als Reaktion darauf erzeugt werden, dass eine Auslasstemperatur des Turbolader-Verdichters unter eine Schwellenwertauslasstemperatur sinkt, eine Einlasstemperatur des Turbolader-Verdichters über eine Schwellenwerteinlasstemperatur steigt und/oder eine Drehzahl des Verdichters unter eine Schwellenwertdrehzahl sinkt. Wenn eine Anforderung zum Erhöhen der AGR vorhanden ist (z. B. Erhöhen des Betrags an Abgasstrom von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkanal über die Spülauslassventile (SVs) und den Spülkrümmer), geht das Verfahren zu 1204 über, um einen oder mehrere Brennkraftmaschinenaktoren anzupassen, um den AGR-Strom von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal zu erhöhen. Das Erhöhen der AGR bei 1204 kann eins oder mehrere des Öffnens des BTCC-Ventils bei 1206, des Vorschiebens der Zeitsteuerung (z. B. Öffnungs- und Schließzeitpunkt) der SVs bei 1208 und des Schließens des SMBV bei 1210 beinhalten. Das Öffnen des BTCC-Ventils (z. B. Ventil 54, gezeigt in 1A) kann beinhalten, dass die Steuerung ein Signal an einen Aktor des BTCC-Ventils sendet, um das BTCC-Ventil vollständig zu öffnen oder den Betrag des Öffnens (aber nicht vollständiges Öffnen) davon zu erhöhen. Auf ähnliche Weise kann das Schließen des SMBV (z. B. SMBV 97, gezeigt in 1A) beinhalten, dass die Steuerung ein Signal an einen Aktor des SMBV sendet, um das SMBV vollständig zu schließen oder den Betrag des Öffnens (aber nicht vollständiges Schließen) davon zu verringern. Ferner kann das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung beinhalten, dass die Steuerung ein Signal an einen Aktor der SVs (SVs 6, gezeigt in 1A), sendet, um die Zeitsteuerung der SVs allein oder aller Auslassventile vorzuschieben (z. B. wenn die SVs oder BDs über denselben Aktor und dasselbe Nockenzeitsteuerungssystem gesteuert werden). Das Verfahren kann bei 1204 das Auswählen der einen oder der mehreren der Anpassungen bei 1206, 1208 und 1210 zum Verwenden zum Erhöhen der AGR auf ein gewünschtes Niveau auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen beinhalten, wie nachstehend in Bezug auf 13 ausführlicher beschrieben.
Wenn bei 1202 keine Anforderung zum Erhöhen der AGR vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1212 über, um zu bestimmen, ob eine Anforderung zum Verringern der AGR vorhanden ist. In einem Beispiel kann eine Anforderung zum Verringern der AGR (z. B. vom Spülkrümmer 80 über den AGR-Kanal 50, wie in 1A gezeigt) vorhanden sein, wenn eine geschätzte AGR-Strömungsrate über einer gewünschten AGR-Strömungsrate liegt (wie vorstehend in Bezug auf 10 beschrieben). Zum Beispiel kann als Reaktion auf einen Zustand des Turbolader-Verdichters, einschließlich eins oder mehrerer der Kondensatbildung bei dem Verdichter, einer Verdichtereinlasstemperatur unter einer unteren Schwellenwerttemperatur, einer Verdichterauslasstemperatur über einer oberen Schwellenwerttemperatur und einer Verdichterdrehzahl über einer Schwellenwertdrehzahl, eine Anforderung zum Verringern des AGR-Stroms zu dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters vorhanden. Wenn eine Anforderung zum Verringern der AGR vorhanden ist (z. B. Verringern des Betrags an Abgasstrom von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkanal über die Spülauslassventile (SVs) und den Spülkrümmer), geht das Verfahren zu 1214 über, um einen oder mehrere Brennkraftmaschinenaktoren anzupassen, um den AGR-Strom von dem Spülkrümmer zu dem Ansaugkanal zu verringern. Das Verringern der AGR bei 1214 kann eins oder mehrere des Schließens (oder Verringerns des Betrags des Öffnens) des BTCC-Ventils bei 1216, des Verzögerns der Zeitsteuerung (z. B. Öffnungs- und Schließzeitpunkt) der SVs bei 1218 und des Öffnens (oder Erhöhens des Betrags des Öffnens) des SMBV bei 1220 beinhalten. Das Verfahren kann bei 1214 das Auswählen der einen oder der mehreren der Anpassungen bei 1216, 1218 und 1220 zum Verwenden zum Verringern der AGR auf ein gewünschtes Niveau auf der Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen beinhalten, wie nachstehend in Bezug auf 13 ausführlicher beschrieben.
Wenn keine Anforderung zum Verringern der AGR vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1222 über, um zu bestimmen, ob eine Anforderung zum Erhöhen der Durchblasung (BT) vorhanden ist. Wie vorstehend beschrieben kann das Erhöhen der Durchblasung das Erhöhen eines Betrags an frischer, nicht verbrannter Luft (oder gemischter Ansaugluft von Ansaugkrümmer, wobei mindestens ein Teil der gemischten Ansaugluft keiner Verbrennung unterzogen wurde) beinhalten, die während eines Ventilüberschneidungszeitraums des Einlassventils und des SV von dem Ansaugkanal zu einem SV strömt und dann über den Spülkrümmer und den AGR-Kanal zu dem Ansaugkanal strömt. In einem Beispiel kann eine Anforderung zum Erhöhen der Durchblasung als Reaktion auf eine Auslasstemperatur des Verdichters, die über einer Schwellenwertauslasstemperatur liegt, Brennkraftmaschinenklopfen und/oder Verdichterpumpen vorhanden sein. Wenn eine Anforderung zum Erhöhen der Durchblasung vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1224 über, um die Durchblasung über eins oder mehrere des Verzögerns der Zeitsteuerung der SVs bei 1226, des Vorschiebens der Zeitsteuerung der Einlassventile (IV) bei 1228 und des Schließens des SMBV und/oder des Öffnens des BTCC-Ventils bei 1230 zu erhöhen. Zum Beispiel kann das Erhöhen des Betrags der Öffnungsüberschneidung zwischen dem SV und dem IV desselben Zylinders (z. B. Erhöhen des Betrags der Zeit, bei welchem sowohl das SV als auch das IV eines selben Zylinder gleichzeitig offen sind) zum Erhöhen des Betrags der Durchblasung zu dem Einlass führen. Insbesondere kann das Erhöhen des Betrags der Öffnungsüberschneidung zwischen dem IV und dem SV das Verzögern der SV-Zeitsteuerung (z. B. Verzögern des Schließzeitpunkts des SV) und/oder das Vorschieben der IV-Zeitsteuerung (z. B. Vorschieben des Öffnungszeitpunkts des IV) beinhalten. In einem Beispiel kann das Erhöhen des Betrags des Öffnens (oder vollständiges Öffnen) des BTCC-Ventils und/oder des Verringerns des Betrags des Öffnens (oder vollständiges Schließen) des SMBV den Betrag der Durchblasluft erhöhen, der von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkanal strömt. Wenn jedoch das BTCC-Ventil bereits vollständig offen ist und das SMBV bereits vollständig geschlossen ist, kann das Verfahren bei 1224 das Verzögern der SV-Zeitsteuerung und/oder das Vorschieben der IV-Zeitsteuerung beinhalten. Wenn sich die SV-Zeitsteuerung ferner bereits beim maximalen Betrag der Verzögerung befindet, kann das Verfahren bei 1224 das Vorschieben der IV-Zeitsteuerung beinhalten, um die Durchblasung zum Einlass zu erhöhen. Auf ähnliche Weise kann das Verfahren bei 1224 das Verzögern der SV-Zeitsteuerung zum Erhöhen der Durchblasung beinhalten, wenn die Einlassventilzeitsteuerung bereits maximal vorgeschoben ist. Darüber hinaus kann das Verfahren bei 1224 zuerst das Verzögern der SV-Zeitsteuerung und dann das Vorschieben der IV-Zeitsteuerung beinhalten, wenn sich die Durchblasung noch immer nicht auf dem angeforderten Niveau befindet, wenn die SV-Zeitsteuerung den maximalen Betrag der Verzögerung erreicht. In noch einem weiteren Beispiel kann die Entscheidung in Bezug auf das Anpassen von mehr als einem der Brennkraftmaschinenaktoren bei 1224 auf dem Betrag der angeforderten Änderung des Betrags der Durchblasung basieren. Zum Beispiel, wenn sich die angeforderte Durchblasung weiter über das aktuelle Niveau erhöht, kann das Verfahren bei 1224 das Erhöhen des Betrags des Anpassens der SV-Zeitsteuerung, IV-Zeitsteuerung und der Ventilposition und/oder das Anpassen von zwei oder mehr der Aktoren bei 1224 beinhalten (z. B. gleichzeitiges Verzögern der SV-Zeitsteuerung und Vorschieben der IV-Zeitsteuerung, um den gewünschten Durchblasbetrag zu erreichen). Auf diese Weise kann das Erhöhen der Durchblasung bei 1224 das Anpassen von einem oder mehreren der SV-Zeitsteuerung, IV-Zeitsteuerung , SMBV, und des BTCC-Ventils auf der Grundlage der aktuellen Zeitsteuerungen und Positionen voneinander und der Höhe der angeforderten Erhöhung der Durchblasung beinhalten.
Wenn keine Anforderung zum Erhöhen der Durchblasung vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1232 über, um zu bestimmen, ob eine Anforderung zum Verringern der Durchblasung vorhanden ist. In einem Beispiel kann eine Anforderung zum Verringern der Durchblasung als Reaktion auf eine Turbine, die unter einer Schwellenwertdrehzahl und über einer Schwellenwertlast arbeitet, und eine Strömungsrate durch den Verdichter, die über einer Schwellenwertströmungsrate liegt (wobei die Schwellenwertströmungsrate eine Strömungsrate sein kann, bei welcher sich die Verdichtereffizienz verringert und zu einem Aufheizen der Ladeluft führt) vorhanden sein. Wenn eine Anforderung zum Verringern der Durchblasung vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1234 über, um die Durchblasung über eins oder mehrere des Vorschiebens der SV-Zeitsteuerung bei 1236, Verzögerns der IV-Zeitsteuerung bei 1238 und des Öffnens des SMBV und/oder des Schließens des BTCC-Ventils bei 1240 zu verringern. Zum Beispiel kann das Verringern des Betrags der Öffnungsüberschneidung zwischen dem SV und dem IV desselben Zylinders (z. B. Verringern des Betrags der Zeit, bei welchem sowohl das SV als auch das IV eines selben Zylinder gleichzeitig offen sind) zum Verringern des Betrags der Durchblasung zu dem Einlass führen. Insbesondere kann das Verringerndes Betrags der Öffnungsüberschneidung zwischen dem IV und dem SV das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung (z. B. Vorschieben des Schließzeitpunkts des SV) und/oder das Verzögern der IV-Zeitsteuerung (z. B. Vorschieben des Öffnungszeitpunkts des IV) beinhalten. In einem Beispiel kann das Verringern des Betrags des Öffnens (oder vollständiges Schließen) des BTCC-Ventils und/oder des Erhöhens des Betrags des Öffnens (oder vollständiges Öffnen) des SMBV den Betrag der Durchblasluft verringern, der von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkanal strömt. Wenn jedoch das BTCC-Ventil offen bleiben muss, um den angeforderten AGR-Betrag an den Ansaugkanal abzugeben, kann das Verfahren bei 1234 das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung und/oder das Verzögern der IV-Zeitsteuerung beinhalten. Wenn sich die SV-Zeitsteuerung ferner bereits beim maximalen Betrag der Vorschiebung befindet, kann das Verfahren bei 1234 das Verzögern der IV-Zeitsteuerung beinhalten, um die Durchblasung zum Einlass zu verringern. Auf ähnliche Weise kann das Verfahren bei 1234 das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung zum Verringern der Durchblasung beinhalten, wenn die Einlassventilzeitsteuerung bereits maximal verzögert ist. Darüber hinaus kann das Verfahren bei 1234 zuerst das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung und dann das Verzögern der IV-Zeitsteuerung beinhalten, wenn sich die Durchblasung noch immer nicht auf dem angeforderten Niveau befindet, wenn die SV-Zeitsteuerung den maximalen Betrag der Vorschiebung erreicht. In noch einem weiteren Beispiel kann die Entscheidung in Bezug auf das Anpassen von mehr als einem der Brennkraftmaschinenaktoren bei 1234 auf dem Betrag der angeforderten Änderung des Betrags der Durchblasung basieren. Zum Beispiel, wenn sich die angeforderte Durchblasung weiter unter das aktuelle Niveau verringert, kann das Verfahren bei 1234 das Verringern des Betrags des Anpassens der SV-Zeitsteuerung und der IV-Zeitsteuerung oder das gleichzeitige Anpassen von sowohl der SV-Zeitsteuerung als auch der IV-Zeitsteuerung beinhalten, um den gewünscht Durchblasbetrag zu erreichen.
Wenn keine Anforderung zum Verringern der Durchblasung vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1242 über, um die aktuellen Ventilpositionen und Zeitsteuerungen beizubehalten. Das Verfahren 1200 endet dann.
13 zeigt ein Verfahren 1300 zum Auswählen zwischen Betriebsmodi zum Anpassen des Stroms von Abgasen (z. B. AGR-Strom) von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkanal über die Spülauslassventile und den Spülabgaskrümmer. Das Verfahren 1300 kann von 1204 und 1214 des Verfahrens 1200 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 1300 beginnt mit 1302 durch das Bestimmen, ob Bedingungen für einen ersten Modus erfüllt sind. In einer Ausführungsform können Bedingungen für einen ersten Modus zum Anpassen des AGR-Stroms beinhalten, wenn eine angeforderte Änderung des AGR-Stroms zu dem Einlass über einem Schwellenwertniveau liegt. Das Schwellenwertniveau kann ein Schwellenwertbetrag des AGR-Strom von ungleich null, der durch die Anpassung von nur einem einzelnen Aktor nicht erreicht werden kann. In einer anderen Ausführungsform können Bedingungen für einen ersten Modus zum Anpassen des AGR-Stroms zum Einlassen beinhalten, wenn keines des BTCC-Ventils und der SVs als falsch positioniert oder verschlechtert diagnostiziert ist (wie z. B. während des Verfahrens 1100, wie vorstehend in Bezug auf 11 beschrieben). Wenn die Bedingungen für einen ersten Modus bei 1302 erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1304 über, um sowohl das BTCC-Ventil als auch die SV-Zeitsteuerung anzupassen, um den Betrag des AGR-Strom zu dem Ansaugkanal anzupassen. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1304 das gemeinsame Anpassen, zu einer gleichen Zeit, der Position des BTCC-Ventils und der Zeitsteuerung der SVs beinhalten, um den AGR-Strom auf das gewünschte Niveau anzupassen (z. B. zum Erhöhen oder Verringern des AGR-Stroms, wie vorstehend in Bezug auf 12 beschrieben). In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren bei 1304 zuerst das Anpassen von einem der BTCC-Ventilposition und der SV-Zeitsteuerung und dann, direkt nach dem Anpassen des ersten Aktors, das Anpassen des anderen der BTCC-Ventilposition und der SV-Zeitsteuerung beinhalten. Auf diese Weise kann das Einstellen des BTCC-Ventils (z. B. Öffnen) den AGR-Strom um einen ersten Betrag anpassen (z. B. erhöhen oder verringern) und das Anpassen der SV-Zeitsteuerung (z. B. Vorschieben oder Verzögern) kann den AGR-Strom um eine zweite Menge anpassen. Somit kann durch das Anpassen von sowohl der BTCC-Ventilposition als auch der SV-Zeitsteuerung während des ersten Modus eine größere Anpassung des AGR-Stroms erreicht werden.
Wenn bei 1302 alternativ die Bedingungen des ersten Modus nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1306 über, um zu bestimmen, ob Bedingungen für einen zweiten Modus zum Anpassen des AGR-Stroms erfüllt sind. In einer Ausführungsform können die Bedingungen für einen zweiten Modus eins oder mehrere davon beinhalten, wenn die Zeitsteuerung der SVs für eine aktuelle benötigte Richtung der Anpassung des AGR-Stroms nicht weiter angepasst werden kann, und wenn sich das BTCC-Ventil in einer teilweise geöffneten Position befindet und eine Anforderung für sowohl erhöhten AGR-Strom als auch erhöhte Durchblasluft von den SVs zu dem Ansaugkanal vorhanden ist. Zum Beispiel kann die SV-Zeitsteuerung nicht weiter angepasst werden, wenn sie sich bereits bei ihrem maximalen Betrag der Verzögerung (im Falle des Verringerns des AGR-Stroms) oder Vorschiebung (im Falle der Erhöhung des AGR-Stroms) befindet. In einer anderen Ausführungsform können die Bedingungen für einen zweiten Modus zusätzlich oder alternativ beinhalten, wenn die Differenz zwischen einer tatsächlichen Zeitsteuerung der SVs und einer erwarteten Zeitsteuerung der SVs über einem Schwellenwert liegt (wie z. B- vorstehend in Bezug auf das Verfahren 1100 aus 11 erläutert). Wenn die SV als sich nicht bei der korrekten Zeitsteuerung befindend oder als verschlechtert diagnostiziert werden, können sie somit nicht zum Anpassen des AGR-Stroms verwendet werden. In diesem Fall kann das BTCC-Ventil angepasst werden, um den AGR-Strom auf der Grundlage der tatsächlichen Zeitsteuerung der SVs auf das gewünschte Niveau anzupassen. Wenn die Bedingungen für einen zweiten Modus bei 1306 erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1308 über, um nur das BTCC-Ventil anzupassen, um den AGR-Strom auf das gewünschte Niveau anzupassen. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1308 das ausschließliche Anpassen der Position des BTCC-Ventils (z. B. Erhöhen oder Verringern des Betrags des Öffnens oder Modulieren der Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen), um den AGR-Strom auf das gewünschte Niveau anzupassen, und nicht das Anpassen der SV-Zeitsteuerung beinhalten.
Wenn bei 1306 alternativ die Bedingungen des zweiten Modus nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1310 über, um zu bestimmen, ob Bedingungen für einen dritten Modus zum Anpassen des AGR-Stroms erfüllt sind. In einer Ausführungsform können die Bedingungen für einen dritten Modus beinhalten, wenn das BTCC-Ventil sich bereits in einer vollständig offenen Position befindet, und als Reaktion auf eine Anforderung zum Erhöhen des Abgasstroms von den SVs zu dem Ansaugkanal. In einer anderen Ausführungsform können die Bedingungen für einen dritten Modus zusätzlich oder alternativ beinhalten, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druckverlust über dem BTCC-Ventil und dem erwarteten Druckverlust über dem BTCC-Ventil über einem Schwellenwert liegt (wie z. B. vorstehend in Bezug auf das Verfahren 1100 aus 11 erläutert). Wenn das BTCC-Ventil als falsch positioniert oder verschlechtert diagnostiziert wird, kann es somit nicht zum Anpassen des AGR-Stroms verwendet werden. Wenn die Bedingungen für einen dritten Modus bei 1310 erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1312 über, um nur die SV-Zeitsteuerung anzupassen, um den AGR-Strom anzupassen. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1312 das Vorschieben oder Verzögern der SV-Zeitsteuerung, um den AGR-Strom auf das gewünschte Niveau anzupassen, und nicht das Anpassen des BTCC-Ventils beinhalten. Wenn das BTCC-Ventil als ein Beispiel bereits vollständig offen ist und eine Anforderung zum Erhöhen des AGR-Stroms vorhanden ist, beinhaltet das Verfahren bei 1312 das Halten des BTCC-Ventils in einer vollständig offenen Position und das Anpassen der Zeitsteuerung der SVs, um den AGR-Strom auf das gewünschte Niveau anzupassen.
Wenn die Bedingungen für einen dritten Modus bei 1310 nicht erfüllt sind, geht das Verfahren zu 1314 über, um die SV-Zeitsteuerung und die BTCC-Ventilposition bei den aktuellen Zeitsteuerungen/Positionen zu halten. Das Verfahren 1300 endet dann.
22 zeigt ein Diagramm 2200 des Steuerns eines oder mehrerer Brennkraftmaschinenaktoren, um den AGR-Strom und den Durchblasstrom von den Spülauslassventilen zu dem Ansaugkanal anzupassen. Insbesondere zeigt das Diagramm 2200 Änderungen des AGR-Stroms bei Verlauf 2202, Änderungen des Durchblasbetrags (BT) bei Verlauf 2204, Änderungen einer Position des BTCC-Ventils bei Verlauf 2206, Änderungen der SV-Zeitsteuerung bei Verlauf 2208 (relativ zu einer Standardzeitsteuerung D1 für die beste Kraftstoffeffizienz, einem maximalen Betrag der Vorschiebung MA und einem maximalen Betrag der Verzögerung MR), Änderungen einer Position des SMBV bei Verlauf 2210, Änderungen der IV-Zeitsteuerung bei Verlauf 2212 (relativ zu einer Standardzeitsteuerung D2 für die beste Kraftstoffeffizienz, einem maximalen Betrag der Vorschiebung MA und einem maximalen Betrag der Verzögerung MR), Änderungen einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Druckverlust und einem erwarteten Druckverlust über dem BTCC-Ventil (z. B. während der Ventildiagnose) bei Verlauf 2214 und Änderungen einer Differenz zwischen einer tatsächlichen Zeitsteuerung und einer erwarteten Zeitsteuerung der SVs bei Verlauf 2216.
Vor Zeitpunkt t1 ist das BTCC-Ventil vollständig offen, das SMBV ist vollständig geschlossen, die IV-Zeitsteuerung befindet sich bei ihrer Standardzeitsteuerung D2 und die SV-Zeitsteuerung befindet sich bei ihrer Standardzeitsteuerung D1. Bei Zeitpunkt t1 kann eine Anforderung zum Erhöhen des AGR-Stroms zu dem Ansaugkanal auf ein erstes Niveau vorhanden sein. Als Reaktion auf diese Anforderung und aufgrund dessen, dass sich das BTCC-Ventil bereits in der vollständig offenen Position befindet, wird die SV-Zeitsteuerung vorgeschoben, um den AGR-Strom auf das erste Niveau zu erhöhen. Das Vorschieben der SV-Zeitsteuerung kann ebenfalls die BT verringern. Somit ist bei Zeitpunkt t2 eine Anforderung zum Erhöhen der BT vorhanden. Da sich der AGR-Strombedarfjedoch noch immer auf dem ersten Niveau befindet, wird die Einlassventilzeitsteuerung bei t2 vorgeschoben, während die SV-Zeitsteuerung bei der vorgeschobenen Zeitsteuerung gehalten wird.
Vor Zeitpunkt t3 erhöht sich die Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwarteten Zeitsteuerung der SVs über einen Schwellenwert T2. Dann kann bei Zeitpunkt t3 eine Anforderung zum Verringern des AGR-Stroms und der Durchblasung vorhanden sein. Somit wird als Reaktion auf die Anforderung und die Diagnose des SV-Zeitpunkts bei Zeitpunkt t3 das BTCC-Ventil geschlossen, um den AGR-Strom und die BT zu verringern. Da das BTCC-Ventil geschlossen ist, kann die Einlassventilzeitsteuerung ferner zu der Standardzeitsteuerung D2 zurückkehren. Zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 kann die Position des BTCC-Ventils zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen moduliert werden, um den gewünschten AGR-Strom zum Einlass zu erhalten. In alternativen Ausführungsformen, in welchen das BTCC-Ventil ein kontinuierlich variables Ventil ist, welches in eine Vielzahl von Positionen zwischen und beinhaltend vollständig offen und vollständig geschlossen angepasst werden kann, kann das BTCC-Ventil in eine teilweise geschlossene Position angepasst werden und bei dieser gehalten werden, welche den gewünschten AGR-Strom an den Einlass abgibt (z. B. anstatt des Modulierens). Vor Zeitpunkt t4 kann sich die Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwarteten SV-Zeitsteuerung zurück unter den Schwellenwert T2 reduzieren. Bei Zeitpunkt t4 kann erneut eine Anforderung zum Erhöhen der AGR vorhanden sein, jedoch auf ein zweites Niveau. welches über den bei Zeitpunkt t1 angeforderten ersten Niveau liegt. Als Reaktion auf diese höhere Anforderung, die über einer Schwellenwerterhöhung des AGR-Stroms liegen kann, wird das BTCC-Ventil bei Zeitpunkt t4 geöffnet und die SV-Zeitsteuerung wird vorgeschoben. Die IV-Zeitsteuerung kann bei Zeitpunkt t4 ebenfalls vorgeschoben werden, um die BT auf dem gewünschten Niveau zu halten. Auf diese Weise können sowohl das BTCC-Ventil und die SV-Zeitsteuerung geleichzeitig angepasst werden, um den AGR-Strom auf das angeforderte zweite Niveau anzupassen.
Bei Zeitpunkt t5 kann eine Anforderung zum Verringern des AGR-Stroms vorhanden sein. Unmittelbar vor Zeitpunkt t5 kann sich die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem erwarteten Druckverlust über dem BTCC-Ventil üben einen Schwellenwert T1 erhöhen. Als Reaktion auf die Anforderung und die Diagnose des BTCC-Ventils wird die SV-Zeitsteuerung verzögert. Bei Zeitpunkt t6 kann die SV-Zeitsteuerung jedoch ihren maximalen Betrag der Verzögerung erreichen, aber der AGR-Strom kann dennoch weiter reduziert werden müssen. Als ein Ergebnis kann das SMBV geöffnet werden, um den AGR-Strom zu dem Ansaugkanal weiter zu reduzieren. Auf diese Weise können unter unterschiedlichen Betriebsmodi ein oder mehrere Aktoren (z. B. das BTCC-Ventil, die SV-Zeitsteuerung, die IV-Zeitsteuerung und/oder das SMBV) eingestellt werden, um den gewünschten AGR-Strom und BT-Strom zu erreichen. Zum Beispiel werden während eines ersten Modus, wie bei Zeitpunkt t4 gezeigt, sowohl die SV-Zeitsteuerung und das BTCC-Ventil angepasst, um den gewünschten AGR-Strom an den Ansaugkanal abzugeben. Als ein weiteres Beispiel wird während eines zweiten Modus, wie bei Zeitpunkt t3 gezeigt, nur das BTCC-Ventil angepasst um den gewünschten AGR-Strom abzugeben, das die SVs als sich nicht bei der korrekten Zeitsteuerung befindend diagnostiziert werden (und möglicherweise eine verschlechterte Funktion aufweisen). Bei diesem Zeitpunkt wird die IV-Zeitsteuerung jedoch ebenfalls angepasst, um den gewünschten BT-Strom beizubehalten. Ferner wird während eines dritten Modus, wie bei Zeitpunkt t5 gezeigt, nur die SV-Zeitsteuerung angepasst, um den AGR-Strom anzupassen, da das BTCC-Ventil als eine verschlechterte Funktion aufweisend und/oder falsch positioniert diagnostiziert wird. Da die SV-Zeitsteuerung bei Zeitpunkt t6 jedoch ihren maximalen Betrag der Verzögerung erreicht, wird das SMBV zusätzlich zum Verzögern der SV-Zeitsteuerung geöffnet, um das höhere gewünschte AGR-Niveau zu erreichen. Das Anpassen der unterschiedlichen Aktoren in Koordination miteinander (z. B. auf der Grundlage eines aktuellen Positions-, Zeitsteuerungs- und/oder Verschlechterungs- oder Fehlpositionszustands eines anderen) kann die effiziente Abgabe von sowohl dem gewünschten AGR-Strom- als auch BT-Strombetrag über die SVs an den Ansaugkanal ermöglichen. Ein technischer Effekt des Anpassens eines Abgasstroms von den Spülauslassventilen zu dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters über das Anpassen von einem oder beidem des BTCC-Ventils und der Zeitsteuerung der Spülauslassventile in den vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Modi besteht im Abgeben des gewünschten AGR-Stroms und Durchblasstroms an den Einlass, und zwar auch dann, wenn eins des BTCC-Ventils oder der SV-Zeitsteuerung nicht angepasst werden kann. Ferner kann das Steuern des AGR-Stroms im dritten Modus durch das Anpassen von nur der SV-Zeitsteuerung einen konsistenteren AGR-Strom bereitstellen, wobei ein fester Betrag an AGR zu dem Ansaugkanal in jedem Brennkraftmaschinenzyklus gedrückt wird. Zum Beispiel kann das Steuern des AGR-Stroms auf diese Weise ermöglichen, dass das AGR-Ventil ein Auf-/Zu-Ventil ist, wodurch die Steuerung des AGR-Ventils vereinfacht wird und Brennkraftmaschinesystemkosten reduziert werden.
14 zeigt ein Verfahren 1400 zum Betreiben des Fahrzeugs im elektrischen Modus (z. B. rein elektrischer Modus). Das Verfahren 1400 kann von 405 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 1400 beginnt mit 1402 durch das Antreiben des Hybridelektrofahrzeugs ausschließlich über Motordrehmoment. Zum Beispiel können eine oder mehrere Kupplungen bewegt werden, um die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine von einer elektrischen Maschine und den damit verbundenen Komponenten zu lösen und die elektrische Maschine mit dem Getriebe und den Rädern des Fahrzeugs zu verbinden (wie zum Beispiel die elektrische Maschine 161, das Getriebe 167 und die Kupplungen 166, gezeigt in 1B). Auf diese Weise kann die elektrische Maschine (z. B. Motor) den Fahrzeugrädern Drehmoment bereitstellen (z. B. unter Verwendung von elektrischer Leistung, die von einer Antriebsbatterie empfangen wird).
Bei 1404 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein Brennkraftmaschinenstart bevorsteht. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf den Batterieladestatus und den Fahrerdrehmomentbedarf bestimmen, dass ein Brennkraftmaschinenstart bevorsteht (z. B. wobei die Brennkraftmaschine gestartet werden muss, um mit der Verbrennung zu beginnen, um Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen). Wenn zum Beispiel das benötigte Drehmoment nicht durch die Batterie (bei dem aktuellen Ladezustand) bereitgestellt werden kann, kann eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine und zum Betreiben des Fahrzeugs im Brennkraftmaschinenmodus erzeugt werden. In einem weiteren Beispiel, wenn das benötigte Drehmoment für einen eingeschränkten Zeitraum nur durch die Batterie bereitgestellt werden kann, kann eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine innerhalb dieses eingeschränkten Zeitraums erzeugt werden. Dieser Zeitraum kann auf einer Zeitmenge zum Erhöhen des Ansaugkrümmerdrucks und/oder der Kolbentemperatur über Schwellenwertniveaus zum Starten der Brennkraftmaschine mit reduzierten Emissionen basieren, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Wenn jedoch das benötigte Drehmoment nur durch die Batterie bereitgestellt werden kann (z. B. für länger als den eingeschränkten Zeitraum) und somit ein Brennkraftmaschinenstart nicht bevorsteht, kann das Verfahren zu 1406 übergehen, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug verlangsamt. In einem Beispiel kann sich das Fahrzeug verlangsamen, wenn ein Gaspedal losgelassen und/oder ein Bremspedal betätigt wird. In einem anderen Beispiel kann sich das Fahrzeug verlangsamen, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl verringert. Wenn sich das Fahrzeug nicht verlangsamt, geht das Verfahren zu 1407 über, um das Fahrzeug weiterhin ausschließlich über Motordrehmoment anzutreiben. Wenn die Steuerung jedoch bestimmt, dass sich das Fahrzeug verlangsamt, geht das Verfahren zu 1408 über, um alle Abblasauslassventile (z. B. die ersten Auslassventile 8, gezeigt in 1A) der Brennkraftmaschinenzylinder abzuschalten und die Brennkraftmaschine unter Verwendung von Drehmoment von den Fahrzeugrädern (über die Kurbelwelle) zu rotieren, anstatt die Batterie zu laden. In einem Beispiel kann das Abschalten aller Abblasauslassventile beinhalten, dass die Steuerung eins oder mehrere der Ventilbetätigungssysteme der Abblasauslassventile abschaltet, um die Abblasauslassventile geschlossen zu halten, sodass sich keine Gase über die Zylinder in den Abgaskanal bewegen. Als eine Folge können sich keine Gase durch den Abgaskanal bewegen, wodurch Brennkraftmaschinenemissionen verringert werden. Das Rotieren (z. B. Drehen) der Brennkraftmaschine während der Verlangsamung kann zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine führen, wodurch die Brennkraftmaschinenleistung erhöht wird und Brennkraftmaschinenemissionen beim Brennkraftmaschinenstart reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf 1404, wenn ein Brennkraftmaschinenstart bevorsteht, geht das Verfahren zu 1410 über, um zu bestimmen, ob vor dem Brennkraftmaschinenstart (z. B. vor dem Zünden der Brennkraftmaschine) in einem Abblasventilabschaltungsmodus gearbeitet werden soll. In einer Ausführungsform kann die Steuerung bestimmen, die Brennkraftmaschine als Reaktion auf einen Ansaugkrümmerdruck, der über einem Schwellenwertdruck liegt, in dem Abblasabschaltungsmodus zu betreiben. Der Schwellenwertdruck kann auf einem Ansaugkrümmerdruck basieren, bei welchem erhöhte Emissionen beim Brennkraftmaschinenstart auftreten können. In einem Beispiel kann der Schwellenwertdruck ein Druck bei oder über dem Atmosphärendruck sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuerung bestimmen, die Brennkraftmaschine nicht in dem Abblasabschaltungsmodus zu betreiben und stattdessen als Reaktion auf eine Kolbentemperatur, die unter einer Schwellenwerttemperatur liegt, in einem erweiterten Kurbelmodus zu betreiben. Die Schwellenwerttemperatur kann eine Schwellenwerttemperatur zum Neustarten der Brennkraftmaschine mit reduzierten Emissionen sein. Wenn die Brennkraftmaschine zum Beispiel mit einer Kolbentemperatur unter der Schwellenwerttemperatur startet, können erhöhte Emissionen resultieren. In einem Beispiel kann auf der Grundlage einer Schwellenwertzylinder(oder Kolben)-Temperatur, bei welcher Kraftstoff verdampf wird, bestimm werden, ob in dem Abblasventilabschaltungsmodus oder in dem erweiterten Kurbelmodus gearbeitet werden soll. Somit kann die Entscheidung bei 1410 ebenfalls auf der Kraftstoffart basieren. Wenn die Kolben(oder Zylinder)-Temperatur unter der Schwellenwerttemperatur liegt, bei welcher es sich um die Temperatur handelt, die zum Verdampfen der aktuellen Kraftstoffart benötigt wird, kann die Steuerung bestimmen, dass die Brennkraftmaschine bei 1410 in dem erweiterten Kurbelmodus betrieben wird.
Wenn bei 1410 der Abblasventilabschaltungsmodus gewählt wird, geht das Verfahren zu 1412 über, um alle Abblasauslassventile vor dem Kurbeln der Brennkraftmaschine abzuschalten (z. B. Abschalten des Abblasauslassventils 8 jedes Zylinders, wie in 1A gezeigt). Als ein Ergebnis können keine durch die Brennkraftmaschinenzylinder verlaufende Gase zu dem Abgaskanal strömen. Bei 1414 beinhaltet das Verfahren das Zirkulieren von Gasen durch die Brennkraftmaschinenzylinder und zurück zu dem Turbolader-Verdichtereinlass (z. B. der Verdichter 162, gezeigt in 1A) über den Spülabgaskrümmer (z. B. der zweite Abgaskrümmer 80, gezeigt in 1A) und die Spülauslassventile (z. B. die Spülauslassventile 6, gezeigt in 1A), um den Ansaugkrümmerdruck herunter zu pumpen. Auf diese Weise können Gase über den Ansaugkrümmer in die Brennkraftmaschinenzylinder eintreten, über die Spülauslassventile jedes Zylinders aus den Brennkraftmaschinenzylindern austreten und dann in den Spülabgaskrümmer, durch den AGR-Kanal zu dem Ansaugkanal und zurück zu dem Ansaugkrümmer strömen. Dies kann für mehrere Rotationen der Kurbelwelle wiederholt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1414 wiederholt werden, bis sich der Krümmerdruck unter einen unteren Schwellenwertdruck verringert oder bis eine Angabe, dass die Brennkraftmaschine gestartet werden muss, empfangen wird. Wenn bei 1416 entschieden wird, dass es an der Zeit ist, die Brennkraftmaschine zu starten (z. B. auf der Grundlage des Ansaugkrümmerdrucks, der sich unter den unteren Schwellenwertdruck für den Brennkraftmaschinenstart verringert, und/oder auf der Grundlage dessen, dass der Drehmomentbedarf nicht länger durch die Batterie geliefert werden kann), geht das Verfahren zu 1418 über, um zu bestimmen, ob sich ein Katalysator, der in dem Abgaskanal angeordnet ist (z. B. die Emissionssteuervorrichtung 70 und/oder 72, gezeigt in 1A), bei einer Anspringtemperatur befindet. Wenn sich der Katalysator nicht bei der Anspringtemperatur befindet, geht das Verfahren zu 1420 über, um die Abblasauslassventile der inneren Zylinder wiederanzuschalten, während die Abblasauslassventile der äußeren Zylinder abgeschaltet bleiben und die Zylinder gezündet werden. Als ein Beispiel können die inneren Zylinder den Zylinder beinhalten, innerhalb der und zwischen den äußeren Zylindern der Brennkraftmaschine orientiert ist (wie z. B. in 1A gezeigt, sind die Zylinder 14 und 16 innere Zylinder und die Zylinder 12 und 18 sind äußere Zylinder). Dies kann dabei helfen, dass der/die Katalysator(en) seine/ihre Anspringtemperatur(en) schneller erreicht. Alternativ, wenn sich der Katalysator bei 1418 bei der Anspringtemperatur befindet, geht das Verfahren zu 1422 über, um alle Abblasauslassventile aller Zylinder wiederanzuschalten, Kraftstoff in jeden der Zylinder einzuspritzen und die Verbrennung bei jedem der Zylinder wiederaufzunehmen. Als ein Ergebnis kann das Fahrzeug mit dem Betrieb im Brennkraftmaschinen(z. B. reinen Brennkraftmaschinen- oder -hilfsmodus)-Modus beginnen und den Betrieb im rein elektrischen Modus stoppen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1410, wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine in dem erweiterten Kurbelmodus anstatt im Abblasventilabschaltungsmodus betrieben werden sollte, geht das Verfahren von 1410 zu 1424 über. Bei 1424 beinhaltet das Verfahren das Arbeiten im erweiterten Kurbelmodus durch das langsame Rotieren der nicht mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine durch den Motor (z. B. Elektromotor). Das Verfahren kann bei 1424 ferner das Heizen jedes Zylinders während eines Verdichtertakts des Zylinders beinhalten. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 1424, während des Antreibens des Hybridfahrzeugs ausschließlich über Motordrehmoment und vor dem Brennkraftmaschinenneustart, Rotieren der nicht mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine über das Motordrehmoment bei weniger als einer Schwellenwertdrehzahl beinhalten. Hier kann der Elektromotor des Fahrzeugs das Fahrzeug antreiben und die Brennkraftmaschine rotieren. Die Schwellenwertdrehzahl kann in einem Beispiel eine Brennkraftmaschinenkurbeldrehzahl sein. Das heißt, die Brennkraftmaschine kann bei einer Drehzahl gedreht werden, die unter der Drehzahl liegt, bei welcher die Brennkraftmaschine durch einen Anlassermotor während des Kurbelns und Neustartens der Brennkraftmaschine gedreht werden würde. Zum Beispiel kann die Brennkraftmaschine während des Kurbelns der Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung über einen Anlassermotor bei 150 rpm rotiert werden. Im Vergleich dazu kann die Brennkraftmaschine während des langsamen Rotierens zum Zylinderheizen bei 10-30 rpm über den Elektromotor/Generator des Hybridfahrzeugs rotiert werden. In alternativen Beispielen kann die Schwellenwertdrehzahl, bei oder unter welcher die Brennkraftmaschine langsam rotiert wird, auf der Grundlage von Betriebsparametern, wie zum Beispiel Öltemperatur, Umgebungstemperatur oder NVH, höher oder niedriger sein. In einem Beispiel kann das langsame Rotieren der Brennkraftmaschine in einem Zylinder (z. B. einem ersten Zylinder) eingeleitet werden, der auf der Grundlage einer Nähe zu einer Zylinderkolbenposition relativ zu einem Verdichtungstakt-OT ausgewählt wurde. Zum Beispiel kann eine Steuerung einen Zylinder mit einem Kolben identifizieren, der am nächsten bei dem Verdichtungstakt-OT oder bei einer Position positioniert ist, bei welcher mindestens ein Schwellenwertniveau der Verdichtung erfahren wird. Die Brennkraftmaschine wird dann rotiert, sodass jeder Zylinder sequenziell während eines Verdichtungstakts des Zylinders erhitzt wird. Mit fortschreitender Rotation kann jeder Zylinder während eines Arbeitstakts des Zylinders gekühlt werden, der unmittelbar auf den Verdichtungstakt folgt. Der Zylinder kann während des Verdichtungstakts jedoch mehr erhitzt werden, als der Zylinder während des Arbeitstakts gekühlt wird, wodurch ein Nettoheizen jedes Zylinders über einen Wärmepumpeneffekt ermöglicht wird. Daher wird während eines Verdichtungstakts jedes Zylinders Luftladung verdichtet, wodurch Wärme erzeugt wird. Durch das Rotieren einer Brennkraftmaschine, sodass ein Zylinder in dem Verdichtungstakt gehalten wird, kann Wärme von der verdichteten Luft auf die Zylinderwände, den Zylinderkopf und den Kolben übertragen werden, wodurch die Brennkraftmaschinentemperatur steigt.
Unter Bezugnahme auf 1426 beinhaltet das Verfahren das Drosseln des BTCC-Ventils (z. B. das erste AGR-Ventil 54, gezeigt in 1A) oder des Ventils des heißen Rohrs (z. B. das dritte Ventil 32, gezeigt in 1A), um das Kurbeldrehmoment zu erhöhen und als ein Ergebnis die Brennkraftmaschine weiter zu heizen. In einem Beispiel kann das Drosseln des BTCC-Ventils oder des Ventils des heißen Rohrs mindestens das partielle Schließen (oder Verringern des Betrags des Öffnens) des BTCC-Ventils oder des Ventils des heißen Rohrs beinhalten. In einigen Beispielen können die Ansaugdrossel und das BTCC-Ventil bei 1426 geschlossen werden, um Gase durch die Zylinder über das heiße Rohr (und nicht den AGR-Kanal) zurückzuführen, während das Ventil des heißen Rohrs teilweise geschlossen (z. B. gedrosselt ist), um das Kurbeldrehmoment zu erhöhen. In einem weiteren Beispiel kann die Ansaugdrossel offen bleiben und das Ventil des heißen Rohrs kann vollständig geschlossen sein, um Gase durch die Zylinder über den AGR-Kanal (z. B. der erste AGR-Kanal 50, gezeigt in 1A) zurückzuführen, während das BTCC-Ventil teilweise geschlossen (z. B. gedrosselt) ist, um das Kurbeldrehmoment zu erhöhen. Bei 1428 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob es an der Zeit ist, die Brennkraftmaschine zu starten (z. B. neuzustarten). In einem Beispiel kann die Brennkraftmaschine nicht gestartet werden, bis sich die Kolbentemperatur über die Schwellenwerttemperatur erhöht. Wenn es nicht an der Zeit ist, die Brennkraftmaschine zu starten, kehrt das Verfahren zu 1424 und 1426 zurück, um den Betrieb im erweiterten Kurbelmodus fortzusetzen. Wenn es andernfalls an der Zeit ist, die Brennkraftmaschine zu starten, geht das Verfahren zu 1422 über, um die Brennkraftmaschine neuzustarten, wie vorstehend beschrieben.
23 zeigt ein Diagramm 2300 zum Betreiben des Hybridelektrofahrzeugs in dem elektrischen Modus, um das Brennkraftmaschinensystem vor dem Starten der Brennkraftmaschine zu erhitzen. Insbesondere zeigt das Diagramm 2300 den Fahrzeuggeschwindigkeit bei Verlauf 2302, den Batterieladestatus (state of charge - SOC) bei Verlauf 2304, den Ansaugkrümmerdruck (MAP) bei Verlauf 2306, die Kolbentemperatur bei Verlauf 2308, die Katalysatortemperatur bei Verlauf 2310, die Brennkraftmaschinendrehzahl bei Verlauf 2312, einen Anschaltzustand des Zylinderabblasauslassventils (BDVs) bei Verlauf 2314, eine Position des BTCC-Ventils (z.B. das erste AGR-Ventil 54, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2316, eine Position des Ventils des heißen Rohrs (z. B. das Ventil 32, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2318 und eine Position einer Ansaugdrossel (z. B. Drossel 62, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2320. Alle Verläufe werden gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
Vor Zeitpunkt t1 kann das Fahrzeug in einem elektrischen Modus betrieben werden und ausschließlich über Motordrehmoment angetrieben werden. Zum Beispiel können die Brennkraftmaschinenstartbedingungen vor Zeitpunkt t1 nicht erfüllt sein. Zwischen Zeitpunkt t1 und t2, wenn Bedienerdrehmomentbedarf und dementsprechend Fahrzeuggeschwindigkeit variieren, kann der Batterie-SOC variieren, wobei der Batterie-SOC bei einer höheren Rate reduziert wird, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Während das Fahrzeug zwischen Zeitpunkt t1 und t2 unter Verwendung von Motordrehmoment angetrieben wird, kann die Kolbentemperatur unter der Schwellenwerttemperatur T1 liegen und MAP kann über dem Schwellenwertdruck P1 liegen.
Bei Zeitpunkt t2 erhöhen sich der Bedienerdrehmomentbedarf und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Als ein Ergebnis kann das Verringern des Batterie-SOC stoppen oder er kann bei einer geringeren rate verringert werden. Kurz nach Zeitpunkt t2 findet ein Fahrzeugverlangsamungsereignis statt. Während dieses Ereignisses wird, anstatt Raddrehmoment als Wärme zu verbrauchen oder es zum Wiederaufladen der Batterie zu verwenden, die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung opportunistisch über die Räder rotiert und die Abblasauslassventile aller Brennkraftmaschinezylinder werden abgeschaltet. Zum Beispiel wird mindestens ein Teil des Raddrehmoments über einen Motor/Generator des Fahrzeugs mit vorübergehender Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschinenrotation auf die Brennkraftmaschinenrotation angewendet. Als ein Ergebnis des Rotierens der Brennkraftmaschine und des Abschaltens der Abblasventile wird Luft durch die Brennkraftmaschine über die Spülauslassventile, den AGR-Kanal und das offene BTCC-Ventil zurückgeführt, wodurch die Kolbentemperatur erhöht wird. Sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt, wird die opportunistische Brennkraftmaschinenrotation gestoppt. In alternativen Ausführungsformen können in einem Brennkraftmaschinensystem mit einem heißen Rohr (z. B. das heiße Rohr 30, gezeigt in 1A), das zwischen dem Spülabgaskrümmer und dem Ansaugkrümmer stromabwärts einer Ansaugdrossel gekoppelt ist, die Ansaugdrossel und das BTCC-Ventil geschlossen werden, während ein Ventil in dem heißen Rohr geöffnet wird, um die Rückführung von Luft durch die Brennkraftmaschinenzylinder über die Spülauslassventile und das heiße Rohr zu ermöglichen.
Bei Zeitpunkt t3 endet das Verlangsamungsereignis und die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht sich erneut. Bei Zeitpunkt t4 kann eine Angabe vorhanden sein, dass ein Brennkraftmaschinenstart bevorsteht. Als Reaktion darauf, dass während der Angabe des bevorstehenden Brennkraftmaschinenstarts der MAP über dem Schwellenwertdruck P1 liegt und die Kolbentemperatur unter der Schwellenwerttemperatur T1 liegt, werden erneut alle BDVs aller Brennkraftmaschinenzylinder abgeschaltet. Während das BTCC-Ventil offen ist, werden Gase durch die Brennkraftmaschinenzylinder und zurück zu dem Ansaugkanal über die Spülauslassventile, den Spülabgaskrümmer und den AGR-Kanal zirkuliert. Als ein Ergebnis verringert sich der Ansaugkrümmerdruck. Bei Zeitpunkt t5 verringert sich der Ansaugkrümmerdruck unter den Schwellenwertdruck P1. Als ein Ergebnis kann die Brennkraftmaschine gestartet werden. Da jedoch die Katalysatortemperatur unter der Anspringtemperatur T2 liegt, können nur die BDVs der inneren Brennkraftmaschinen wiederangeschaltet werden, während die BDVs der äußeren Zylinder abgeschaltet bleiben. Dann, wenn die Katalysatortemperatur bei Zeitpunkt t6 über die Anspringtemperatur T2 steigt, werden die BDVs der äußeren Zylinder wiederangeschaltet.
Nach einem Zeitraum (z. B. nach einer Brennkraftmaschinenabschaltung und/oder einer Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung des Fahrzeugs) kann das Fahrzeug erneut in dem elektrischen Modus arbeiten und vollständig über Motordrehmoment angetrieben werden. Bei Zeitpunkt t7 kann eine Angabe vorhanden sein, dass ein Brennkraftmaschinenstart bevorsteht, während die Kolbentemperatur unter der Schwellenwerttemperatur T1 liegt. Als Reaktion darauf kann das Fahrzeug in einem erweiterten Kurbelmodus betrieben werden, wobei die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung langsam über den Elektromotor rotiert wird (z. B. bei weniger als einer Kurbeldrehzahl). Während des Rotierens der Brennkraftmaschine kann das BTCC-Ventil geschlossen sein, das Ventil des heißen Rohrs mindestens teilweise offen und die Ansaugdrossel geschlossen sein. Ferner kann das Ventil des heißen Rohrs nicht vollständig offen sein (sodass es teilweise gedrosselt ist), um das Kurbeldrehmoment zu erhöhen und das Heizen der Brennkraftmaschine weiter zu erhöhen. Als ein Ergebnis dieses Vorgangs wird Luft während des Verdichtungstakts in den Zylindern erwärmt und dann durch das Brennkraftmaschinensystem über die Spülauslassventile, den Spülabgaskrümmer, das heiße Rohr und den Ansaugkrümmer zurückgeführt, wodurch sich die Kolbentemperatur erhöht. Bei Zeitpunkt t8 steigt die Kolbentemperatur über die Schwellenwerttemperatur T1. Als ein Ergebnis wird die Brennkraftmaschine neugestartet und das BTCC-Ventil und die Ansaugdrossel werden geöffnet und das Ventil des heißen Rohrs geschlossen.
Auf diese Weise kann eine Brennkraftmaschine eines Hybridfahrzeugs unter Verwendung eines Motors während eines Übergangs vom Betrieb in einem elektrischen Modus zu einem Brennkraftmaschinenmodus langsam gekurbelt werden, um die Brennkraftmaschine vor einem Brennkraftmaschinenstart zu heizen. Durch das langsame Drehen der nicht mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine für einen Zeitraum vor einem Brennkraftmaschinenstart kann Wärme, die durch Luft erzeugt wurde, die während eines Verdichtungstakts in einem Zylinder verdichtet wird, an die Zylinderwände und Kolben übertragen werden und vorteilhafterweise zum Heizen der Brennkraftmaschine verwendet werden. Ferner wird durch das Drosseln des Ventils des heißen Rohrs (oder des BTCC-Ventils, wenn Gase über den AGR-Kanal anstelle des heißen Rohrs zurückgeführt werden) das Kurbeldrehmoment erhöht, wodurch das Erwärmen der Brennkraftmaschine weiter erhöht wird. Somit besteht ein technischer Effekt des Rotierens der nicht mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine über Motordrehmoment bei weniger als einer Kurbeldrehzahl während des mindestens partiellen Drosselns des BTCC-Ventils oder des Ventils des heißen Rohrs im Erhöhen der Kolbentemperatur und des Rests der Brennkraftmaschine, wodurch Kaltstartemissionen reduziert werden und die Brennkraftmaschine schneller startet. In einem weiteren Beispiel kann durch das Abschalten der Abblasauslassventile und das Rückführen von Luft durch die Brennkraftmaschinenzylinder, den Spülabgaskrümmer und den AGR-Kanal der Ansaugkrümmerdruck herunter gepumpt werden und/oder kann die Brennkraftmaschinentemperatur erhöht werden. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine schneller gestartet werden und die Brennkraftmaschinenkaltstart-Abgasgesamtemissionen und die Brennkraftmaschinenleistung können verbessert werden. Somit besteht ein technischer Effekt des Abschaltens der Abblasauslassventile und des Zirkulierens von Luft durch die Brennkraftmaschinenzylinder während des elektrischen Modus im Verringern des Ansaugkrümmerdrucks, im Erhöhen der Brennkraftmaschinentemperatur und somit im schnelleren Starten der Brennkraftmaschine, während Emissionen reduziert werden.
15 zeigt ein Verfahren zum Betreiben des Brennkraftmaschinensystems in einem Abschaltungsmodus. Das Verfahren 1500 kann von 426 des Verfahrens 400 fortfahren, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 1500 beginnt mit 1502 durch das Bestimmen, ob das detektierte oder angegebene Abschaltungsereignis eine Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung ist. In einem Beispiel kann als Reaktion darauf, dass die Steuerung ein Signal empfängt, dass eine Zündung (betrieben durch einen Benutzer) ausgeschaltet wurde, bestimmt werden, dass es sich um ein Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltungsereignis handelt. In einem weiteren Beispiel kann als Reaktion darauf, dass die Steuerung ein Signal empfängt, dass die Brennkraftmaschine ausgeschaltet wurde (z. B. über eine Zündung, die ausgeschaltet wurde) und das Fahrzeug im Parkmodus positioniert wurde, bestimmt werden, dass es sich um ein Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltungsereignis handelt. Auf diese Weise kann eine Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung eine Abschaltung sein, während welcher erwartet wird, dass die Brennkraftmaschine für einen Schwellenwertzeitraum ausgeschaltet wird und für eine Dauer nicht neugestartet wird. Wenn es sich bei der Abschaltung bei 1502 um eine Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung handelt, geht das Verfahren zu 1504 über, um die Ansaugdrossel (z. B. die Drossel 62, gezeigt in 1A) zu schließen und das Ventil des heißen Rohrs (z. B. das Ventil 32, gezeigt in 1A) zu öffnen, um nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe zu einem Katalysator (z. B. eine der Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72, gezeigt in 1A) in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine zu pumpen. Während dieser Zeit bleiben die Abblasauslassventile abgeschaltet. Ferner kann das Verfahren bei 1504 ferner, während des Schließens der Ansaugdrossel und des Öffnens des Ventils des heißen Rohrs, das Schließen des BTCC-Ventils (z. B. das Ventil 54, gezeigt in 1A) beinhalten. Als ein Ergebnis können nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe von den Brennkraftmaschinenzylindern zurück zu dem Ansaugkrümmer über die Spülauslassventile, den Spülabgaskrümmer und das heiße Rohr (z. B. der Kanal 30, gezeigt in 1A) rückgeführt werden. Die rückgeführten nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe können dann von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Abgaskanal mit dem Katalysator über die Abblasauslassventile gepumpt werden. Dies kann die Kohlenwasserstoffmenge in der Brennkraftmaschine während der Abschaltung reduzieren und kann den Katalysator bei der Abschaltung und einem anschließenden Neustart bei Stöchiometrie halten.
Bei 1506 beinhaltet das Verfahren, wenn die Brennkraftmaschine das Rotieren stoppt, das Öffnen des BTCC-Ventils und des Öffnend der Drossel. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine das Rotieren stoppt, einen Aktor des BTCC-Ventils, um das BTCC-Ventil zu öffnen, und einen Aktor der Drossel betätigen, um die Drossel zu öffnen. Dies kann die Abgasmenge reduzieren, die zurück in den Einlass (z. B. Ansaugkanal) der Brennkraftmaschine gesaugt wird. Ferner kann das Verfahren bei 1506 zuerst das Öffnen des BTCC-Ventils und dann, als Reaktion auf das Öffnen des BTCC-Ventils, das Öffnen der Drossel beinhalten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1502, wenn es sich bei der Abschaltung nicht um eine Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltung handelt, kann das Verfahren bestimmen, dass es sich bei der Abschaltung um eine Start/Stopp-Abschaltung handelt, und kann somit zu 1508 übergehen. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug für einen Schwellenwertzeitraum gestoppt wird, aber nicht über den Zündschlüssel ausgeschaltet wird (z. B. wenn das Fahrzeug bei einer Ampel gestoppt wird), bestimmen, dass es sich bei der Abschaltung um eine Start/Stopp-Abschaltungsanforderung handelt. Bei 1508 beinhaltet das Verfahren das Einleiten der Start/Stopp-Abschaltung. Dann geht das Verfahren zu 1510 über, um alle Abblasauslassventile (z. B. die Ventile 8, gezeigt in 1A) der Brennkraftmaschine zu deaktivieren (z. B. auszuschalten) und das BTCC-Ventil zu öffnen, nachdem der letzte Zylinder aller Brennkraftmaschinenzylinder gezündet wurde. Anders ausgedrückt, sobald der letzte Zylinder zündet (z. B. der letzte Zylinder, der Verbrennung unterzogen wird, bevor keine weiteren Zylinder gezündet werden und sich die Brennkraftmaschine abschaltet), kann die Steuerung die Ventilaktoren der Abblasauslassventile derart abschalten, dass die Abblasauslassventile geschlossen bleiben und keine Gase zu dem Abgaskanal abführen. Als ein Ergebnis werden Gase von allen Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Ansaugkrümmer über die Spülauslassventile und den AGR-Kanal zurückgeführt. Dadurch wird der Druck im Ansaugkrümmer während der Brennkraftmaschinenverminderung (z. B. während sich die Drehzahl der Kurbelwelle verringert und sie schließlich stoppt) vermindert werden.
Bei 1512 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine Anforderung zum Neustarten der Brennkraftmaschine vorhanden ist. In einem Beispiel kann die Anforderung zum Neustarten der Brennkraftmaschine als Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs von einer gestoppten Position des Fahrzeugs aus erzeugt werden. Wenn zum Beispiel ein Bremspedal losgelassen und/oder ein Gaspedal des Fahrzeugs betätigt wird, kann eine Neustartanforderung erzeugt werden. Wenn eine Anforderung zum Neustarten der Brennkraftmaschine vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1516 über, um die Abblasauslassventile deaktiviert und das BTCC-Ventil in der offenen Position zu halten. Andernfalls, wenn eine Anforderung zum Neustarten der Brennkraftmaschine vorhanden ist, geht das Verfahren zu 1514 über, um die Abblasauslassventile bei einem anfänglichen Kurbelvorgang der Kurbelwelle wiederanzuschalten. Dann wird der reguläre Brennkraftmaschinenbetrieb wiederaufgenommen. Das Verfahren kann zum Beispiel enden und/oder zu Verfahren 400 zurückkehren. Wie vorstehend erläutert, kann das Wiederanschalten der Abblasauslassventile beinhalten, dass die Steuerung ein Signal an die Ventilaktoren der Abblasauslassventile senden, um das Öffnen und Schließen der Abblasauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung wiederaufzunehmen.
24 zeigt ein Diagramm 2400 zum Betreiben des geteilten Abgasbrennkraftmaschinensystems des Fahrzeugs im Abschaltungsmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm 2400, ob eine Zündung des Fahrzeugs an oder aus ist, bei Verlauf 2402, die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Verlauf 2404, eine Position der Drossel bei Verlauf 2406, eine Position des BTCC-Ventils bei Verlauf 2408, eine Position des Ventils des heißen Rohrs bei Verlauf 2410, die Brennkraftmaschinendrehzahl bei Verlauf 2412 und einen Anschaltzustand (z. B. an/aus oder aktiviert/deaktiviert) der Abblasauslassventile (BDVs) bei Verlauf 2414. Alle Verläufe werden gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
Vor Zeitpunkt t1 arbeitet die Brennkraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt über einem stationären Niveau (z. B. ein Niveau, bei welchem das Fahrzeug stationär sein kann oder sich nicht bewegt). Ferner sind vor Zeitpunkt t1 alle BDVs aller Brennkraftmaschinenzylinder angeschaltet und arbeiten bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung (die sich von dem Öffnungszeitpunkt der Spülauslassventile unterscheidet). Nach Zeitpunkt t1 verringert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf etwa null, wodurch angegeben wird, dass das Fahrzeug gestoppt wurde. Bei Zeitpunkt t1 bleibt die Zündung der Brennkraftmaschine an. Als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug gestoppt wurde, wird eine Start/Stopp-Abschaltung eingeleitet. Dies kann das Zünden eines letzten Brennkraftmaschinenzylinder bei Zeitpunkt t2 beinhalten. Als Reaktion auf das Zünden des letzten Brennkraftmaschinenzylinders werden dann alle BDVs (z. B. jedes BDV jedes Zylinders) bei Zeitpunkt t2 deaktiviert und das BTCC-Ventil wird geöffnet. Während dieser Zeit bleiben die Spülauslassventile aktiv und somit werden Gase von den Brennkraftmaschinenzylindern über den Spülabgaskrümmer und den AGR-Kanal zu dem Ansaugkanal geleitet. Wenn die BDVs deaktiviert sind, können die geschlossen bleiben und somit werden keine Gase von den Brennkraftmaschinenzylindern zu dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine geleitet. Unmittelbar vor Zeitpunkt t3 kann eine Anforderung zum Neustarten der Brennkraftmaschine durch die Steuerung empfangen werden (z. B. über einen Bediener der ein Bremspedal loslässt und ein Gaspedal betätigt, wodurch eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs von der gestoppten Position aus angegeben wird). Die Kurbelwelle wird bei Zeitpunkt t3 gekurbelt und somit beginnt die Brennkraftmaschinendrehzahl sich zu erhöhen. Bei dem anfänglichen Kurbeln bei Zeitpunkt t3 werden die BDVs wiederangeschaltet. Die Zylinder beginnen erneut zu Zünden und mindestens ein Teil der Abgase können über die BDVs zu dem Abgaskanal geleitet werden. Der reguläre Brennkraftmaschinenbetrieb wird wiederaufgenommen.
Nach einem Zeitraum verringert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Zeitpunkt t4 auf im Wesentlichen null, wodurch angegeben wird, dass das Fahrzeug gestoppt wurde. Bei Zeitpunkt t5 wird die Zündung der Brennkraftmaschine ausgeschaltet (z. B. manuell über einen Fahrzeugführer ausgeschaltet). Als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug gestoppt wurde (z. B. im Parkmodus) und die Brennkraftmaschine über die Zündung ausgeschaltet wurde (z. B. über den Zündschlüssel ausgeschaltet), wird die Drossel geschlossen, das BTCC-Ventil geschlossen und das Ventil des heißen Rohrs geöffnet. Als ein Ergebnis werden Brennkraftmaschinengase über den Spülabgaskrümmer und das heiße Rohr zurückgeführt, wodurch der Ansaugkrümmerdruck sinkt. Wenn die Brennkraftmaschine das Rotieren stoppt (Brennkraftmaschinendrehzahl erreicht etwa null), werden die Drossel und das BTCC-Ventil beide geöffnet.
Auf diese Weise können während einer Zündschlüssel-Brennkraftmaschinenabschaltung (wie bei Zeitpunkt t5 gezeigt) und einer Start/Stopp-Abschaltung (wie bei Zeitpunkt t1 gezeigt) das Drosselventil, das BTCC-Ventil, die BDVs und/oder das Ventil des heißen Rohrs angepasst werden, um die Kohlenwasserstoffmenge im Einlass der Brennkraftmaschine zu reduzieren, den Ansaugkrümmerdruck zu reduzieren und einen Katalysator auf oder in die Nähe von Stöchiometrie zu bringen. Dies kann Brennkraftmaschinenemissionen während der Abschaltung reduzieren und den Brennkraftmaschinenbetrieb während eines anschließenden Brennkraftmaschinenstarts oder - neustarts verbessern (und Emissionen reduzieren). Ein technischer Effekt des Schließens der Ansaugdrossel und des Öffnens des Ventils des heißen Rohrs als Reaktion auf eine Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine (z. B. Zündschlüssel-Ausschalt-Anforderung) besteht im Reduzieren der Brennkraftmaschinenumkehrung und im Strömen von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen zu dem Katalysator im Auslass, wodurch die Kohlenwasserstoffe im Brennkraftmaschinensystem reduziert werden und der Katalysator bei Stöchiometrie gehalten wird. Ein technischer Effekt des Abschaltens der BDVs und des Öffnens des BTCC-Ventils besteht im Rückführen von Gasen durch die Brennkraftmaschine, wodurch der Ansaugkrümmerdruck vor dem Abschalten der Brennkraftmaschine reduziert wird.
25 zeigt ein Diagramm 2500 des Betriebs der geteilten Abgasbrennkraftmaschine vom Anlassen bis zum Abschalten. Insbesondere zeigt das Diagramm 2500 einen Anschaltzustand der Spülauslassventile (SV, wobei an für angeschaltet und aus für abgeschaltet steht) bei Verlauf 2502, eine Position des BTCC-Ventils bei Verlauf 2504, den AGR-Strom (z. B. durch den AGR-Kanal 50 zu dem Verdichtereinlass, wie ich 1A gezeigt) bei Verlauf 2506, eine Temperatur eines Abgaskatalysators (wie z. B. ein Katalysator von einer der Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72, gezeigt in 1A) relativ zu einer Anspringtemperatur T1 bei Verlauf 2508, eine Temperatur bei einem Auslass des Turbolader-Verdichters (z. B. Verdichter 162, gezeigt in 1A) relativ zu einer Schwellenwertauslasstemperatur T2 bei Verlauf 2509, eine Position einer Ansaugdrossel (z. B. die Drossel 62, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2510, einen Anschaltzustand der Abblasauslassventile (BDVs) der äußeren Zylinder (z. B. die Zylinder 12 und 18, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2512, einen Anschaltzustand der BDVs der inneren Zylinder (z. B. die Zylinder 14 und 16, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2513, eine Nockenzeitsteuerung der Einlassventile bei Verlauf 2514 und der Auslassventile (welche die Abblasauslassventile und die Spülauslassventile beinhalten können, wenn sie mit demselben Nockenzeitsteuerungssystem gesteuert werden) bei Verlauf 2516 relativ zu deren Ausgangszeitsteuerungen B1 (ein Beispiel für die Ausgangsnockenzeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile kann in 3B gezeigt werden, wie vorstehend beschrieben), eine Position des Ventils des heißen Rohrs (z. B. das Ventil 32, gezeigt in 1A) bei Verlauf 2518, eine Position des SMBV (z. B. SMBV 97, gezeigt in 1A), die Brennkraftmaschinendrehzahl bei Verlauf 2522 und die Brennkraftmaschinenlast bei Verlauf 2524. Alle Verläufe werden gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
Vor Zeitpunkt t1 startet die Brennkraftmaschine (z. B. als Reaktion auf einen Bediener des Fahrzeugs, der eine Zündung einschaltet), wobei die Spülauslassventile standardmäßig angeschaltet sind. Somit können sich die Spülauslassventile bei ihrer eingestellten Zeitsteuerung im Brennkraftmaschinenzyklus öffnen und schließen. Bei Zeitpunkt t1 wird das BTCC-Ventil zum ersten Kurbeln geöffnet. Somit beginnt der AGR-Strom, sich nach Zeitpunkt t1 zu erhöhen (und kann im Verlauf der Zeit mit dem Öffnen bzw. Schließen des BTCC-Ventils zunehmen und abnehmen). Nach dem Zünden des ersten Zylinders wird das BTCC-Ventil moduliert, um den AGR-Strom auf ein gewünschtes Niveau zu steuern. Zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 werden das Ventil des heißen Rohrs und das SMBV geschlossen und sowohl die Einlass- als auch die Auslassventilzeitsteuerungen befinden sich bei ihren Ausgangszeitsteuerungen B1. Bei Zeitpunkt t2 können die Spülauslassventile angepasst werden (z. B., weil der Öldruck einen Schwellenwert erreicht hat, um die Ventile anzupassen), sodass die Spülauslassventile deaktiviert (z. B. ausgeschaltet) werden. Nach Zeitpunkt t2 befindet sich die Katalysatortemperatur noch immer unter der Anspringtemperatur T1. Somit werden die BDVs der äußeren Zylinder (z. B. die Zylinder 12 und 18, gezeigt in 1A) abgeschaltet, um den Wärmeverlust während des Anspringens des Katalysators zu reduzieren. Ferner kann die Verdichtungswärme den Zylinder weiter erwärmen, da der Luftstrom zu allen Zylindern während der BDV-Anschaltung aufrechtgehalten wird. Dies kann zum Erwärmen des Katalysators auf eine Temperatur über der Anspringtemperatur T1 führen.
Bei Zeitpunkt t3 steigt sie Katalysatortemperatur über dessen Anspringtemperatur T1 und es kann ebenfalls eine Anforderung zum Erhöhen des AGR-Stroms zu dem Ansaugkanal über den AGR-Kanal und den Spülkrümmer vorhanden sein. Als Reaktion auf die Anforderung zum Erhöhen des AGR-Stroms wird das BTCC/Ventil offen gehalten und die SV-Zeitsteuerung wird bei Zeitpunkt t3 vorgeschoben. Unmittelbar vor t4 verringert sich die Brennkraftmaschinenlast unter eine Schwellenwertlast L1 und die Drosselposition wird in eine teilweise geschlossene Position (z. B. Gasreaktion) angepasst. Als Reaktion auf diesen Zustand niedriger Last bei Zeitpunkt t4 ist die Drossel geschlossen, das BTCC-Ventil ist offen und das Ventil des heißen Rohrs ist offen, um die Brennkraftmaschine in einem Modus mit heißem Rohr zu betreiben. Bei Zeitpunkt t5 ist eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs vorhanden (und somit steigt die Brennkraftmaschinenlast). Als ein Ergebnis kann ein elektrischer Verdichter angeschaltet werden, um den Ladedruck zu erhöhen. Als Reaktion auf das Anschalten des elektrischen Verdichters kann das BTCC-Ventil geschlossen werden. Bei Zeitpunkt t6 kann der elektrische Verdichter beim Erreichen des Zielladedrucks ausgeschaltet werden und es kann ebenfalls eine Anforderung für erhöhte AGR vorhanden sein. Als Reaktion auf diese Anforderung (welche über einem Schwellenwertbetrag des AGR-Stroms liegen kann) wird sowohl das BTCC-Ventil geöffnet als auch die SV-Zeitsteuerung vorgeschoben, um den AGR-Strom zu erhöhen. Die IV-Zeitsteuerung kann bei Zeitpunkt t6 ebenfalls vorgeschoben werden, um die Durchblasung zum Einlass auf dem gewünschten Niveau zu halten, während die SV-Zeitsteuerung zum Erhöhen des AGR-Stroms vorgeschoben wird. Zwischen Zeitpunkt t6 und Zeitpunkt t7 steigt die Brennkraftmaschinenlast weiter und somit erhöht sich der AGR-Strom zum Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters ebenfalls.
Bei Zeitpunkt t7 steigt die Auslasstemperatur des Verdichters über eine Schwellenwertauslasstemperatur T2. Als Reaktion auf diesen Anstieg wird die Position des BTCC-Ventils moduliert, um den AGR-Strom zu verringern, wird das SMBV geöffnet und wird die SV-Zeitsteuerung verzögert und die IV-Zeitsteuerung vorgeschoben. Als ein Ergebnis verringert sich der AGR-Strom zum Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters und die Verdichterauslasstemperatur verringert sich. Bei Zeitpunkt t8 ist eine plötzliche Verringerung der Brennkraftmaschinenlast vorhanden, die daraus resultieren kann, dass ein Bediener seinen Fuß von einem Gaspedal nimmt. Somit kann ein Schubabschaltungs(DFSO)-Ereignis auftreten, bei welchem die Kraftstoffversorgung zu allen Zylindern der Brennkraftmaschine gestoppt wird. Als ein Ergebnis des Stoppens der Kraftstoffzufuhr während des DFSO-Ereignisses werden alle BDVs aller Brennkraftmaschinenzylinder abgeschaltet. In alternativen Ausführungsformen kann nur ein Teil der BDVs abgeschaltet werden (z. B. die BDVs von nur den inneren oder den äußeren Zylindern oder für drei von vier Brennkraftmaschinenzylindern). Als Reaktion darauf, dass das DFSO-Ereignis aufgrund einer Erhöhung der Last bei Zeitpunkt t9 endet, werden die BDVs wiederangeschaltet und die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschinenzylinder wird wiederangeschaltet.
Bei Zeitpunkt t10 stoppt das Fahrzeug und somit verringert sich die Brennkraftmaschinenlast auf null. Bei diesem Zeitpunkt kann ein Fahrzeugführer das Fahrzeug im Parkmodus positionieren und die Zündung der Brennkraftmaschine ausschalten. Als ein Ergebnis des Zündschlüssel-Ausschalt-Abschaltungsereignisses bei Zeitpunkt t10 wird die Drossel geschlossen, wird das BTCC-Ventil geschlossen und wird das Ventil des heißen Rohrs geöffnet. Als ein Ergebnis werden Brennkraftmaschinengase über den Spülabgaskrümmer und das heiße Rohr zurückgeführt, wodurch der Ansaugkrümmerdruck sinkt. Wenn die Brennkraftmaschine das Rotieren bei Zeitpunkt t11 stoppt (Brennkraftmaschinendrehzahl erreicht etwa null), werden die Drossel und das BTCC-Ventil beide erneut geöffnet.
Auf diese Weise kann eine geteilte Abgasbrennkraftmaschine mit einem ersten Spülabgaskrümmer, welcher AGR und Durchblasluft zu einem Einlass der Brennkraftmaschine stromaufwärts eines Turbolader-Verdichters leitet, und einem zweiten Abblasabgaskrümmer, welcher Abgas zu einer Turbolader-Turbine in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine leitet (wie zum Beispiel die in den 1A-B gezeigte Brennkraftmaschine), unter unterschiedlichen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen betrieben werden, um Emissionen zu reduzieren, die Drehmomentausgabe zu erhöhen, Klopfen zu reduzieren und die Brennkraftmaschineneffizienz zu erhöhen.
Als eine Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren, während sowohl ein erstes Auslassventil als auch ein zweites Auslassventil eines Zylinders offen sind, Leiten von Ansaugluft durch einen Strömungskanal, der zwischen einem Ansaugkanal und einem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, der an das erste Auslassventil gekoppelt ist; und ferner Leiten der Ansaugluft durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil zu einem zweiten Abgaskrümmer, der an einen Abgaskanal, einschließlich einer Turbine, gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel des Verfahrens ist der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters und stromaufwärts einer Ansaugdrossel gekoppelt, und wobei das Leiten von Ansaugluft durch den Strömungskanal das Leiten von Ansaugluft von stromabwärts des Verdichters zum Strömungskanal beinhaltet. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner Reduzieren eines Betrags des Öffnens der Ansaugdrossel und Anpassen eines Zeitpunkts des ersten Auslassventils und eines Einlassventils des Zylinders, um einen Betrag der Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und dem ersten Auslassventil anzupassen und einen Strom von Luft aus dem ersten Abgaskrümmer zu einem Ansaugkrümmer auf ein gewünschtes Niveau zu steuern. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, während des Leitens der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, Modulieren einer Position eines ersten Ventils, das in einem Abgasrückführungs(AGR)-kanal angeordnet ist, wobei der AGR-Kanal zwischen dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters und dem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Modulieren der Position des ersten Ventils Öffnen und Schließen des ersten Ventils beinhaltet, um einen Druck des ersten Abgaskrümmers auf ein Niveau zu steuern, das einen gewünschten Betrag von Durchblasung vom ersten Auslassventil zum zweiten Auslassventil erzeugt, während das erste und das zweite Auslassventil beide offen sind. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner Erhitzen der Ansaugluft, wenn sie vom Strömungskanal über einen AGR-Kühler, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, zum ersten Abgaskrümmer strömt. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner Öffnen und Schließen des ersten Auslassventils zu einem anderen Zeitpunkt als das Öffnen bzw. Schließen des zweiten Auslassventils. Ein siebentes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Leiten der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, Öffnen eines zweiten Ventils, das im Strömungskanal angeordnet ist, beinhaltet. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis siebenten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Leiten der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, als Reaktion auf einen Brennkraftmaschinenleerlaufzustand erfolgt. Ein neuntes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Leiten von Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Katalysators, der im Abgaskanal stromabwärts der Turbine angeordnet ist, eine Schwellentemperatur unterschreitet, erfolgt. Ein zehntes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis neunten Beispiels und beinhaltet ferner Schließen eines Wastegateventils, das in einem Umgehungskanal um die Turbine angeordnet ist, während des Leitens der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind.
Als eine andere Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren als Reaktion darauf, dass die Brennkraftmaschinenlast einen Schwellenwert unterschreitet, und während ein erster Satz von Auslassventilen und ein zweiter Satz von Auslassventilen zur gleichen Zeit offen sind: Leiten von Ansaugluft durch einen sekundären Strömungskanal, der zwischen einem Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters und einem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, wobei der erste Abgaskrümmer an den ersten Satz von Auslassventilen gekoppelt ist; Erhitzen der Ansaugluft, die durch den sekundären Strömungskanal über einen AGR-Kühler, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, geleitet wird; und Leiten der erhitzten Ansaugluft durch Brennkraftmaschinenzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer, wobei der zweite Abgaskrümmer an den zweiten Satz von Auslassventilen und einen Abgaskanal, einschließlich einer Turbine, gekoppelt ist, über den ersten Satz von Auslassventilen und den zweiten Satz von Auslassventilen. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Verfahren ferner Schließen eines Wastegateventils, das in einem Umgehungskanal um die Turbine angeordnet ist, und Öffnen eines ersten Ventils im sekundären Strömungskanal. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner Erhöhen eines Betrags des Öffnens des Wastegateventils als Reaktion auf eine Anforderung, einen Druck des ersten Abgaskrümmers zu senken und eine Menge von Durchblasluft, die vom ersten Abgaskrümmer zum zweiten Abgaskrümmer strömt, zu reduzieren. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner Modulieren einer Position eines zweiten Ventils, das in einem Abgasrückführungs(AGR)-kanal angeordnet ist, wobei der AGR-Kanal zwischen dem ersten Abgaskrümmer und dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters gekoppelt ist, auf Grundlage einer gewünschten Menge von Durchblasluft, die aus dem ersten Abgaskrümmer zum zweiten Abgaskrümmer strömt.
Ein System für eine Brennkraftmaschine beinhaltet einen ersten Abgaskrümmer, der an einen ersten Satz von Zylinderauslassventilen und einen Abgaskanal, einschließlich einer Turboladerturbine, gekoppelt ist; einen zweiten Abgaskrümmer, der an einen zweiten Satz von Zylinderauslassventilen und einen Ansaugkanal über jedes von Folgendem gekoppelt ist: einem Abgasrückführungs(AGR)-kanal, der an den Ansaugkanal stromaufwärts eines Turboladerverdichters gekoppelt ist; und einem Strömungskanal, der an den Ansaugkanal zwischen einer Ansaugdrossel und dem Turboladerverdichter gekoppelt ist; und einer Steuerung, die einen Speicher mit computerlesbaren Anweisungen beinhaltet, um: während eines Ventilüberschneidungszeitraums zwischen dem ersten Satz von Zylinderauslassventilen und dem zweiten Satz von Zylinderauslassventilen, Ansaugluft durch den Strömungskanal zum zweiten Abgaskrümmer in die Zylinder der Brennkraftmaschine und aus dem ersten Abgaskrümmer zu leiten. In einem ersten Beispiel des Systems beinhaltet das System ferner ein Wastegateventil, das in einem Umgehungskanal um die Turboladerturbine angeordnet ist und wobei die Anweisungen ferner Anweisungen zum Schließen des Wastegateventils während des Ventilüberschneidungszeitraums beinhalten. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner einen Ladeluftkühler, der im Ansaugkanal stromabwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist. Ein drittes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromaufwärts des Ladeluftkühlers gekoppelt ist. Ein viertes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromabwärts des Ladeluftkühlers gekoppelt ist.
Es ist zu beachten, dass die hierin beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Brennkraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Brennkraftmaschinenhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Brennkraftmaschinensteuersystem programmiert wird, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Brennkraftmaschinenhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Brennkraftmaschinenarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der unterschiedlichen Systeme und Anordnungen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Verfahren, umfassend: während sowohl ein erstes Auslassventil als auch ein zweites Auslassventil eines Zylinders offen sind, Leiten von Ansaugluft durch einen Strömungskanal, der zwischen einem Ansaugkanal und einem ersten Abgaskrümmer, der an das erste Auslassventil gekoppelt ist, gekoppelt ist; und ferner Leiten der Ansaugluft durch das erste Auslassventil in den Zylinder und aus dem zweiten Auslassventil zu einem zweiten Abgaskrümmer, der an einen Abgaskanal, einschließlich einer Turbine, gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters und stromaufwärts einer Ansaugdrossel gekoppelt ist, und wobei das Leiten von Ansaugluft durch den Strömungskanal das Leiten von Ansaugluft von stromabwärts des Verdichters zum Strömungskanal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Reduzieren eines Betrags des Öffnens der Ansaugdrossel und Anpassen einer Zeitsteuerung des ersten Auslassventils und eines Einlassventils des Zylinders, um einen Betrag der Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und dem ersten Auslassventil anzupassen und einen Strom von Luft aus dem ersten Abgaskrümmer zu einem Ansaugkrümmer auf ein gewünschtes Niveau zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, während des Leitens der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, Modulieren einer Position eines ersten Ventils, das in einem Abgasrückführungs(AGR)-kanal angeordnet ist, wobei der AGR-Kanal zwischen dem Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters und dem ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Modulieren der Position des ersten Ventils Öffnen und Schließen des ersten Ventils beinhaltet, um einen Druck des ersten Abgaskrümmers auf ein Niveau zu steuern, das einen gewünschten Betrag von Durchblasung vom ersten Auslassventil zum zweiten Auslassventil erzeugt, während das erste und das zweite Auslassventil beide offen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Erhitzen der Ansaugluft, wenn sie vom Strömungskanal über einen AGR-Kühler, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, zum ersten Abgaskrümmer strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Öffnen und Schließen des ersten Auslassventils zu einem anderen Zeitpunkt als das Öffnen bzw. Schließen des zweiten Auslassventils.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten von Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, Öffnen eines zweiten Ventils, das im Strömungskanal angeordnet ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten von Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, als Reaktion auf einen Brennkraftmaschinenleerlaufzustand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten von Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Katalysators, der im Abgaskanal stromabwärts der Turbine angeordnet ist, eine Schwellentemperatur unterschreitet, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Schließen eines Wastegateventils, das in einem Umgehungskanal um die Turbine angeordnet ist, während des Leitens der Ansaugluft, während sowohl das erste als auch das zweite Auslassventil offen sind.
System für eine Brennkraftmaschine, umfassend: einen ersten Abgaskrümmer, der an einen ersten Satz von Zylinderauslassventilen und einen Abgaskanal, der eine Turboladerturbine beinhaltet, gekoppelt ist; einen zweiten Abgaskrümmer, der an einen zweiten Satz von Zylinderauslassventilen und einen Ansaugkanal über jedes von Folgendem gekoppelt ist: einem Abgasrückführungs(AGR)-kanal, der an den Ansaugkanal stromaufwärts eines Turboladerverdichters gekoppelt ist; und einem Strömungskanal, der an den Ansaugkanal zwischen einer Ansaugdrossel und dem Turboladerverdichter gekoppelt ist; und eine Steuerung, die einen Speicher mit computerlesbaren Anweisungen beinhaltet, um: während eines Ventilüberschneidungszeitraums zwischen dem ersten Satz von Zylinderauslassventilen und dem zweiten Satz von Zylinderauslassventilen, Ansaugluft durch den Strömungskanal zum zweiten Abgaskrümmer in die Zylinder der Brennkraftmaschine und aus dem ersten Abgaskrümmer zu leiten.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Wastegateventil, das in einem Umgehungskanal um die Turboladerturbine angeordnet ist und wobei die Anweisungen ferner Anweisungen zum Schließen des Wastegateventils während des Ventilüberschneidungszeitraums beinhalten.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Ladeluftkühler, der im Ansaugkanal stromabwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist.
System nach Anspruch 14, wobei der Strömungskanal an den Ansaugkanal stromaufwärts des Ladeluftkühlers gekoppelt ist.