DE102018101119A1 - Variable zweite Einspritzungssteuerung für Verbrennungsmotorbaugruppen - Google Patents

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Abstract

Es werden Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersysteme, Verfahren zur Verwendung derartiger Systeme und Kraftfahrzeuge mit Motoren offenbart, die Mehrfachimpuls-Kraftstoffeinspritzungsprogramme einsetzen. Ein Kraftstoffzufuhr-Steuersystem ist mit Einspritzdüsen offenbart, die selektiv mehrere Kraftstoffimpulse pro Arbeitszyklus in die Zylinder eines Motors einspritzen. Ein Motorsensor erfasst einen Betriebszustand des Motors und ein Abgasrückführungsströmungs (AGR)-Sensor erfasst einen Zustand eines mit dem Motor gekoppelten AGR-Systems. Eine Motorsteuereinheit ist so programmiert zum: Ermitteln eines vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem erfassten AGR-Zustand; Ermitteln eines gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem aktuellen Motorbetriebszustand; Ermitteln einer sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf dem gewünschten und aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteil; und Anweisen, dass jede der Einspritzdüsen zwei Kraftstoffimpulse in den entsprechenden Zylinder pro Arbeitszyklus einspritzt, wobei der zweite Impuls basierend auf der bestimmten Einstellung modifiziert wird.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Verbrennungsmotor (ICE)-Anordnungen. Insbesondere betreffen Aspekte dieser Offenbarung den Kraftstoffeinspritzungsbetrieb und Steuerungsverfahren für Verbrennungsmotoren nach Hubkolbenbauart.
  • Die derzeitigen Kraftfahrzeuge, wie das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordfahrzeugelektronik versorgt. Der Antriebsstrang, der einen Antrieb einschließt und zum Teil fälschlich als solcher bezeichnet wird, besteht im Allgemeinen aus einer Antriebsmaschine, der durch eine mehrstufige Energieübertragung die Antriebskraft zum Fahrzeug-Endantriebssystem (z. B. hinteres Differential, Achsen und Räder) liefert. Automobile wurden herkömmlich mit einem Verbrennungsmotor (ICE) nach Hubkolbenbauart angetrieben, aufgrund dessen leichter Verfügbarkeit und relativ preiswerter Kosten, geringem Gewicht und dessen Gesamtwirkungsgrad. Die besagten Motoren beinhalten als einige nicht einschränkende Beispiele Zwei- oder Viertakt-kompressionsgezündete Dieselmotoren, Viertakt-Ottobenzinmotoren, Sechstakt-Motoren und Drehkolbenmotoren. Hybridfahrzeuge nutzen andererseits alternative Energiequellen, wie etwa batteriebetriebene Elektromotorgeneratoren, um das Fahrzeug anzutreiben, um die Abhängigkeit des Motors von der Energie zu minimieren und die gesamten Kraftstoffeinsparungen zu erhöhen.
  • Ein typischer Überkopfventil-Verbrennungsmotor beinhaltet einen Motorblock mit Zylinderbohrungen, von denen jede einen Kolben aufweist, der hin- und her bewegbar ist. Gekoppelt an einer Oberseite des Motorblocks ist ein Zylinderkopf, der mit der Kolben- und Zylinderbohrung zusammenwirkt, um eine Brennkammer mit variablem Volumen zu formen. Diese Hubkolben werden verwendet, um Druck, der durch Zünden eines Kraftstoff-LuftGemisches in der Brennkammer erzeugt wird, in Drehkräfte umzuwandeln und eine Kurbelwelle anzutreiben. Der Zylinderkopf definiert Einlassöffnungen, durch die Luft, die durch einen Ansaugkrümmer vorgesehen ist, selektiv in die Brennkammer eingeführt wird. Ebenfalls in dem Zylinderkopf definiert sind Auslassöffnungen, durch die Abgase und Nebenprodukte der Verbrennung selektiv von der Brennkammer zu einem Abgaskrümmer abgeleitet werden. Der Abgaskrümmer sammelt und kombiniert die Abgase für die Rückführung in den Ansaugkrümmer, die Abgabe an einen turbinenangetriebenen Turbolader oder die Ableitung vom ICE über eine Abgasanlage.
  • Ein Zylinderkopf (oder Köpfe, wenn der Motor mehrere Zylinderbänke aufweist) kann so konzipiert sein, um das Ventilgestänge des Verbrennungsmotors aufzunehmen, welche Einlassventile, Auslassventile, Kipphebel, Stößelstangen und in einigen Fällen eine die Nockenwelle beinhalten kann. Das Ventilgestänge ist Teil des Antriebsstrang-Untersystems, das für die Steuerung der Menge an mit Kraftstoff mitgeführter Luft und Abgas verantwortlich ist, das zu einem beliebigen Zeitpunkt in die Verbrennungskammern des Motors ein- und austritt. Das Motormoment und die Leistungsabgabe werden durch die Modulation des Ventilhubs und der Zeitsteuerung variiert, was erreicht wird, indem die Einlass- und Auslassventile entweder direkt oder indirekt durch Nockenvorsprünge an einer rotierenden Nockenwelle angetrieben werden. Unterschiedliche Motordrehzahlen benötigen in der Regel unterschiedliche Ventilzeitsteuerungen und einen Hub für optimale Leistung. Im Allgemeinen benötigen niedrige Motordrehzahlen Ventile, um eine relativ kleine Menge über eine kürzere Dauer zu öffnen, während hohe Motordrehzahlen Ventile benötigen, um eine relativ große Menge über eine längere Dauer für eine optimale Leistung zu öffnen.
  • Viertakt-Otto-(SI)-Motoren arbeiten - wie der Name vermuten lässt - in vier verschiedenen Phasen oder „Hüben“, um die Kurbelwelle des Motors anzutreiben. Bei einer derartigen (ersten) Betriebsphase, die als „Saughub“ bekannt ist, wird ein unter Druck stehendes Gemisch aus Kraftstoff und Luft in jeden Zylinder eingeführt, wenn sich der entsprechende Kolben geradlinig von oben nach unten entlang der Länge der Zylinderbohrung bewegt. Ventilgestänge-Einlassventile werden so geöffnet, dass ein Vakuumdruckgefälle, das durch den nach unten gehenden Kolben erzeugt wird, Kraftstoff und Luft in die Brennkammer saugt. Während einer anschließenden (zweiten) Phase, die als „Kompressionshub“ bekannt ist, werden die Einlass- und Auslassventile geschlossen, wenn sich der Kolben von unten nach oben bewegt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert. Nach Beendigung des Kompressionshubs beginnt eine weitere (dritte) Phase oder ein „Arbeitshub“ und eine Zündkerze zündet den komprimierten Kraftstoff und die komprimierte Luft, wobei die resultierende explosive Expansion von Gasen den Kolben zurück in den unteren Totpunkt (BDC) drückt. Während einer aufeinanderfolgenden Phase - meist als „Auslasshub“ bekannt - kehrt der Kolben bei geöffneten Auslassventilen wieder zum oberen Totpunkt (TDC) zurück; wobei der bewegliche Kolben das verbrauchte Luft-KraftstoffGemisch aus der Brennkammer ausstößt. Die vier Hübe eines einzelnen Arbeits (Otto)-Zyklus erfordern zwei zu vervollständigende Umdrehungen der Kurbelwelle.
  • Viele Ottomotoren spritzen einen einzelnen Impuls eines unter Druck stehenden Kraftstoff-Luft-Gemischs in die Verbrennungskammer ein und zünden nach dem nachfolgenden Kompressionshub das kondensierte Fluidgemisch, während sich der Kolben am oberen Totpunkt des Kolbenhubs befindet. Die Kraftstoffeinspritzpulsmodulation kann optimiert werden, um unterschiedliche Verbrennungseigenschaften und somit eine verbesserte Motorleistung zu erzeugen. Einige mit benzinbetriebene Direkteinspritzungs-SI-Motoren verwenden elektrisch angetriebene Einspritzdüsen, um mehrere aufeinanderfolgende Kraftstoffimpulse pro einzelnes Verbrennungsereignis zu liefern, um die Zusammensetzung und die Temperatur der Zylinderladung zu variieren. In solchen Mehrfachimpuls-Zufuhr-Steuersystemen kann eine Variation der Einspritzdüsenstromprofile - und somit der Kraftstoffimpulsprofile - aufeinanderfolgender Kraftstoffimpulse in einer einzelnen Brennkammer eine präzisere Steuerung der gesamten Kraftstoffzufuhr vorsehen. Dies kann wiederum dazu beitragen, strengere Anforderungen an die Kraftfahrzeugemission und den Kraftstoffverbrauch zu erfüllen. Eine Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr kann auch verwendet werden, um schnelles katalytisches Anspringen zu erzeugen und ein mageres homogenes Kraftstoffgemisch vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Hierin sind Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersysteme für Verbrennungsmotor (ICE)-Baugruppen, Verfahren zur Verwendung derartiger Kraftstoffzufuhr-Steuersysteme, fremdgezündeter Verbrennungsmotoren mit Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Fähigkeiten, Verfahren zum Betreiben derartiger Motoren und Kraftfahrzeuge, die mit derartigen Motoren ausgestattet sind. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, wird eine neue variable zweite Einspritzungssteuerungsverfahren für Selbstzündungs- und/oder Otto-ICE-Baugruppen dargestellt. Das Verfahren, das beispielsweise als ein Steueralgorithmus, der aus prozessorausführbaren Anweisungen besteht, verkörpert ist, die von einer Bordmotorsteuerung eines Automobils ausgeführt werden, stellt die Mehrfacheinspritzmasse (z. B. des Volumens und/oder des Zeitpunkts einer zweiten Kraftstoffimpulseinspritzung) in Echtzeit, beispielsweise basierend auf aktuellen Fahrzeugbetriebsbedingungen über Echtzeitsensoren, wie etwa O2-Einlasssensoren, Weitbereich-Luft-Kraftstoff (WRAF)-Sensoren Kraftstoff-Ladetemperatursensoren, eingebettete Motorschallsensoren usw., ein. Wenn die Zylinderladetemperatur als über einem vorbestimmten Schwellenwert liegend bestimmt wird, kann eine zweite Einspritzung moduliert werden, um die Zylinderladung abzukühlen, was dazu beiträgt, die Selbstzündung zu verlangsamen und somit das Verbrennungsgeräusch zu reduzieren. Umgekehrt kann, wenn die Zylinderladetemperatur als unter einem vorbestimmten Minimum liegend bestimmt wird, was zu einer sporadischen Selbstzündung führen kann, eine zweite Einspritzung moduliert werden, um die Verbrennung zu stabilisieren, beispielsweise durch Einleiten einer funkenunterstützten Selbstzündung. Das zweite Einspritzvolumen und/oder die Einspritzzeit können zum Beispiel während Motorübergängen (z. B. Beschleunigung und Verzögerung) eingestellt werden, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern und Motorgeräusche in Reaktion auf überwachte Motorbetriebsbedingungen zu dämpfen.
  • Dazugehörige Vorteile für wenigstens einige der offenbarten Konzepte beinhalten Steuerverfahren für die Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr, die Burst-Verbrennungsgeräusche während eines schnellen instationären Betriebs der Selbstzündung und anderen Otto (SI)-Motorarchitekturen verringern. Direkteinspritzungs-Ottomotoren sind mit Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Fähigkeiten offenbart, die einen instationären Betrieb mit geräuschloser Last ohne wesentliche Leistungsverschlechterung vorsehen. Aspekte der offenbarten Konzepte tragen auch dazu bei, Burst-Verbrennungsgeräusche aufgrund einer Abgasrückführungsströmungs (AGR - Exhaust Gas Recirculation)-Verzögerung und eines damit einhergehenden geräuscharmen Motorbetriebs zu minimieren. Das Einstellen des zweiten Einspritzvolumens in Echtzeit, das auf aktuelle Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen über Echtzeitsensoren anspricht, kann dabei helfen, die funkenunterstützte Selbstzündung zu steuern und die Verbrennung während jedes entsprechenden Zyklus oder einer Reihe von aufeinanderfolgenden Zyklen in Verbrennungsmotoren zu stabilisieren.
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersysteme für direkteinspritzende, fremdzündende Verbrennungsmotorbaugruppen mit AGR-Funktionalität. Beispielsweise ist ein Kraftstoffzufuhr-Steuersystem für eine ICE-Baugruppe offenbart, das ein Abgasrückführungsströmungs (AGR)-System und mehrere Zylinder mit jeweils einem Kolben beinhaltet. Dieses Kraftstoffzufuhr-Steuersystem beinhaltet eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit der ICE-Baugruppe fluidverbunden sind. Jede der Einspritzdüsen ist betreibbar, um bei Aktivierung mehrere Kraftstoffimpulse pro Arbeitszyklus in einen der Zylinder der ICE-Baugruppe einzuspritzen. Ein Motorsensor erfasst einen aktuellen Motorbetriebszustand der ICE-Baugruppe und gibt ein dafür indikatives Signal aus, während ein AGR-Sensor einen aktuellen AGR-Zustand des AGR-Systems erfasst und ein dafür indikatives Signal ausgibt. Eine programmierbare Motorsteuereinheit, die kommunikativ mit den Einspritzdüsen, dem AGR-Sensor und dem Motorsensor verbunden ist, ist betreibbar zum: Ermitteln eines aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom AGR-Sensor empfangenen Signal, das den aktuellen AGR-Zustand anzeigt; Ermitteln eines gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom Motorsensor empfangenen Signal, das den aktuellen Motorbetriebszustand anzeigt; Ermitteln einer sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf dem Unterschied zwischen des gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils und des aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils; und Anweisen, dass jede der Einspritzdüsen mindestens zwei Kraftstoffimpulse in den entsprechenden Zylinder pro Arbeitszyklus einspritzt, wobei der zweite Kraftstoffimpuls basierend auf der sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung modifiziert wird.
  • Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen Kraftfahrzeuge mit Ottomotorenbaugruppen nach Hubkolbenbauart mit Mehrfachimpuls-Kraftstoffeinspritzungsfähigkeiten. Ein „Kraftfahrzeug“, wie hierin verwendet, kann sich auf jede relevante Fahrzeugplattform, wie etwa Personenkraftwagen (Verbrennungsmotoren, Hybriden, Brennstoffzellen, voll- oder teilautonom, usw.), Lastfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Kettenfahrzeuge, Off-Road-Geländefahrzeuge, Geländefahrzeuge, landwirtschaftliche Geräte, Boote, Flugzeuge usw. beziehen. In einem Beispiel beinhaltet ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit einem Motorraum und einer Verbrennungsmotoranordnung, die in einem Motorraum befestigt ist. Die ICE-Baugruppe beinhaltet einen Motorblock mit einer oder mehreren Zylinderreihen, die Zylinderbohrungen definieren. Ein Kolben ist innerhalb jeder dieser Zylinderbohrungen wechselseitig bewegbar. Verschiedene Motorventile sind betreibbar, um die Fluidaufnahme und den Auslass für die Zylinderbohrungen zu regeln. Einspritzdüsen arbeiten, um bei Aktivierung mehrere Kraftstoffimpulse pro Arbeitszyklus in jede der Zylinderbohrungen einzuspritzen.
  • Ein Abgasrückführungsströmungs (AGR)-System steht mit der ICE-Baugruppe in Fluidverbindung und ist konfiguriert, Abgase von der ICE-Baugruppe zurück in eine oder mehrere der Zylinderbohrungen zurückzuführen. Ein Motorsensor überwacht den aktuellen Motorbetriebszustand der ICE-Baugruppe in Echtzeit, während ein AGR-Sensor den aktuellen AGR-Zustand des AGR-Systems in Echtzeit überwacht. Eine programmierbare Motorsteuereinheit, die kommunikativ mit den Einspritzdüsen, dem AGR-Sensor und dem Motorsensor verbunden ist, ist programmiert zum: Ermitteln eines aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom AGR-Sensor empfangenen Signal, das den aktuellen AGR-Zustand des AGR-Systems anzeigt; Ermitteln eines gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom Motorsensor empfangenen Signal, das den aktuellen Motorbetriebszustand der ICE-Baugruppe anzeigt; Berechnen einer sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf einem Unterschied zwischen dem gewünschten und dem aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteil, die mit einem Motor-Beta-Parameter multipliziert wird und durch vorbestimmte obere und untere Schwellenwerte begrenzt ist; und Anweisen, dass jede der Einspritzdüsen einen zweiten Kraftstoffimpuls zusätzlich zu einem ersten Kraftstoffimpuls in den entsprechenden Zylinder pro Zündzyklus einspritzt, wobei der zweite Kraftstoffimpuls durch die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung erhöht oder gesenkt wird.
  • Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen Verfahren zur Herstellung und Verfahren zur Verwendung von Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersystemen für direkteinspritzende, fremdzündende ICE-Baugruppen mit AGR-Funktionalität. Zum Beispiel ist ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftstoffzufuhr-Steuersystems für eine ICE-Baugruppe offenbart. Das Verfahren beinhaltet in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination: die Bestimmung eines aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils über ein von einem AGR-Sensor empfangenes Signal, das einen aktuellen AGR-Zustand des AGR-Systems anzeigt; die Bestimmung eines gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils über ein vom Motorsensor empfangenes Signal, das einen aktuellen Motorbetriebszustand der ICE-Baugruppe anzeigt; die Bestimmung einer sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf einem Unterschied zwischen des gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils und des aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils; und die Anweisung, dass jede der Einspritzdüsen zwei aufeinanderfolgende Kraftstoffimpulse in den entsprechenden Zylinder pro Zündzyklus einspritzt, wobei der zweite Impuls durch die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung modifiziert wird. Das Verfahren kann ferner die Bestimmung eines Motor-Beta-Parameters für die ICE-Baugruppe umfassen und die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung auf den Motor-Beta-Parameter basieren. Die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung kann durch ein Minimum einer vorbestimmten maximalen Kraftstoffmasseneinspritzung und eine gewünschte Kraftstoffaufnahme begrenzt sein. Der aktuelle Motorbetriebszustand kann die aktuelle Motorgeschwindigkeit, die aktuelle Motorlast, die aktuelle Motorbeschleunigung, der aktuelle Motorklingelindex oder jede Kombination davon, gemessen in Echtzeit, sein. Der gewünschte vom Einlass verbrannte Gasanteil kann durch Bezugnahme auf eine in einer Speichervorrichtung gespeicherte Nachschlagetabelle identifiziert werden.
  • Die vorstehend beschriebene Zusammenfassung soll nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung repräsentieren. Vielmehr veranschaulicht die vorstehende Kurzdarstellung lediglich einige der neuartigen Aspekte und Merkmale, wie hierin dargelegt. Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen und der repräsentativen Arten zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen leicht ersichtlich. Darüber hinaus beinhaltet die vorliegende Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Teilkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale, die oben und im Folgenden dargestellt sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Frontansicht eines repräsentativen Kraftfahrzeugs mit einer schematischen Teildarstellung einer repräsentativen funkengezündeten Verbrennungsmotor (ICE)-Baugruppe nach Hubkolbenbauart mit Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Fähigkeiten gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist ein Flussdiagramm für eine Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuerung oder einen Motorbetriebsalgorithmus, der den Anweisungen entspricht, die von der Bordsteuerlogikschaltung auf dem Kraftfahrzeug gemäß den Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden.
    • 3 ist eine Reihe von Schaubildern zur Veranschaulichung des Klingelindex (RI-Ringing Index) als Maß für das Motorverbrennungsgeräusch und die geräuschdämpfenden Effekte der variablen zweiten Einspritzsteuerung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 ist eine Reihe von Schaubildern zur Veranschaulichung einer instationären Motorreaktion mit und ohne variable zweite Einspritzsteuerung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • Für die vorliegende Offenbarung können verschiedene Modifikationen und alternative Formen zur Anwendung kommen und einige exemplarische Ausführungsformen werden hierin anhand der Zeichnungen in Form von Detailbeispielen dargestellt. Es versteht sich allerdings, dass die neuartigen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die in den hinzugefügten Zeichnungen dargestellten besonderen Formen beschränkt sind. Vielmehr umfasst diese Offenbarung alle Modifikationen, Entsprechungen, Kombinationen, Teilkombinationen Permutationen, Gruppierungen und Alternativen, die dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Offenbarung entsprechen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Diese Offenbarung eignet sich für eine Vielzahl von Ausführungsformen. Es werden in den Zeichnungen repräsentative Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt und hierin im Detail beschrieben, wobei die vorliegende Offenbarung als eine Veranschaulichung der Prinzipien der Offenbarung zu und nicht als Einschränkung der mannigfaltigen Aspekte der Offenbarung bezüglich der dargestellten Ausführungsformen zu betrachten ist. Entsprechend sollten Elemente und Einschränkungen, die beispielsweise in den Abschnitten der Kurzdarstellung, der Zusammenfassung und der ausführlichen Beschreibung offenbart, aber nicht explizit in den Patentansprüchen aufgeführt sind, nicht per Schlussfolgerung, Rückschluss oder anderweitig einzeln oder insgesamt in die Patentansprüche integriert werden. Zu Zwecken der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, soweit nicht ausdrücklich dementiert: beinhaltet die Singularform die Pluralform und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ sind beide verbindend und trennend; das Wort „alle“ bedeutet „alle und jegliche“; das Wort „jegliche“ bedeutet „alle und jegliche“; und die Wörter „einschließlich“ und „umfassend“ und „mit“ bedeuten „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können beispielsweise Wörter für Annäherungen, wie „etwa“, „fast“, „wesentlich“, „ungefähr“ und dergleichen, hierin im Sinne von „bei, nahe oder nahezu“, oder „innerhalb 3-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Herstellungstoleranzen“ oder jegliche logische Kombination davon verwendet werden.
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist 1 die perspektivische Darstellung eines repräsentativen Fahrzeugs, das im Allgemeinen mit 10 bezeichnet wird und hierin zu Zwecken der Erörterung einer Vier-Personen-Limousine-Version eines Pkws dargestellt wird. An einem vorderen Teil des Automobils 10, z. B. hinter einer vorderen Stoßfängerverkleidung und einem Gitter und vor einem Fahrgastraum ist die ICE-Baugruppe 12 in einem Motorraum montiert, der von einer Motorhaube 14 bedeckt ist. Das dargestellte Automobil 10 - hier auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine exemplarische Anwendung, mit der die neuartigen Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Implementierung der vorliegenden Konzepte in eine funkengezündete Direkteinspritzungs (SIDI)-Motorkonfiguration ebenfalls als eine exemplarische Anwendung der hierin offenbarten neuartigen Konzepte betrachtet werden. Demgemäß versteht es sich, dass die Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung auf andere Motorarchitekturen angewendet und für jeden logisch relevanten Kraftfahrzeugtyp verwendet werden können. Letztendlich sind die hierin abgebildeten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu und dienen lediglich Anleitungszwecken. Somit gelten die spezifischen und relativen Maße der Zeichnungen nicht als einschränkend.
  • Dort ist in 1 ein Beispiel einer mehrzylindrigen Reihen-ICE-Baugruppe mit dualer obenliegender Nockenwelle (DOHC) 12 gezeigt. Die dargestellte ICE-Baugruppe 12 ist eine Viertakt-Hubkolbenmotorkonfiguration, die das Fahrzeug 10 antreibt, beispielsweise als Benzinmotor mit Direkteinspritzung, einschließlich Flexible Fuel-Fahrzeuge (FFV) und Hybridfahrzeugvarianten davon. Die ICE-Baugruppe 12 kann wahlweise in einem beliebigen aus einer Auswahl von auswählbaren Verbrennungsmodi, einschließlich eines Verbrennungsmodus mit homogener Selbstzündung (HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition) und einem Selbstzündungs (SI)-Verbrennungsmodi, arbeiten. Zusätzlich kann die ICE-Baugruppe 12 bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, das hauptsächlich stöchiometrisch mager ist. Dieser Motor 12 beinhaltet eine Reihe von Hubkolben 16, die in Zylinderbohrungen 15 eines Motorblocks 13 verschiebbar beweglich sind. Die obere Oberfläche jedes Kolbens 16 wirkt mit dem Innenumfang seines entsprechenden Zylinders 15 und einer Kammeroberfläche 19 eines Zylinderkopfes 25 zusammen, um eine Brennkammer 17 mit variablem Volumen zu definieren. Jeder Kolben 16 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 11 verbunden, durch die eine lineare Hin- und Herbewegung der Kolben 16 beispielsweise über die Kurbelwelle 11 als Drehbewegung an eine Kraftübertragung (nicht dargestellt) abgegeben wird.
  • Ein Luftansaugsystem überträgt durch einen Ansaugkrümmer 29, der Luft über die Ansaugkanäle des Zylinderkopfs 25 in die Brennkammern 17 lenkt und verteilt, Ansaugluft zu den Zylindern 15. Das Luftansaugsystem des Motors verfügt über Luftstromkanäle und Vorrichtungen zum Überwachen und Steuern des Luftstroms. Die Luftansaugvorrichtungen können als ein nicht einschränkendes Beispiel einen Luftmassenströmungssensor 32 zum Überwachen des Luftmassenstroms (MAF) 33 und der Einlasslufttemperatur (IAT) 35 beinhalten. Ein Drosselventil 34 steuert den Luftstrom zu der ICE-Baugruppe 12 in Reaktion auf ein Steuersignal (ETC) 120 von einer programmierbaren Motorsteuereinheit (ECU) 5. Ein Drucksensor 36 in dem Ansaugkrümmer 29, überwacht beispielsweise den Krümmerabsolutdruck (MAP) 37 und den barometrischen Druck. Ein externer Strömungskanal führt Abgase vom Motorauspuff zum Ansaugkrümmer 29 zurück, beispielsweise mit einem Steuerventil, das als ein Abgasrückführungsströmungs (AGR)-Ventil 38 bezeichnet wird. Die programmierbare Motorsteuereinheit 5 steuert den Massenstrom des Abgases zum Ansaugkrümmer 29, indem sie das Öffnen des AGR-Ventils 38 über den AGR-Befehl 139 steuert. In 1 sind die Pfeile, die die Motorsteuereinheit 5 mit den verschiedenen Komponenten der ICE-Baugruppe 12 verbinden, für elektronische Signale oder andere Kommunikationsvermittlungen repräsentativ, mit denen Daten und/oder Steuerbefehle von einer Komponente zur anderen übertragen werden.
  • Der Luftstrom von dem Ansaugkrümmer 29 in jede Verbrennungskammer 17 wird durch ein oder mehrere Einlass-Motorventile 20 gesteuert. Das Abführen von Abgasen aus der Verbrennungskammer 17 über einen Abgaskrümmer 39 wird durch ein oder mehrere Abgasmotorventile 18 gesteuert. Die Motorventile 18, 20 sind hierin als federvorgespannte Tellerventile dargestellt; Es können jedoch auch andere bekannte Arten von Motorventilen verwendet werden. Das Ventiltriebsystem der ICE-Baugruppe 12 ist dazu eingerichtet, das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20, 18 zu steuern und einzustellen. Gemäß einem Beispiel kann die Aktivierung der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 entsprechend moduliert werden, indem die variablen Einlass- und Auslassnockeneinstellungs-/ variablen Hubsteuerungs (VCP/VLC)-Vorrichtungen 22 und 24 gesteuert werden. Diese zwei VCP/VLC-Vorrichtungen 22 und 24 sind so konfiguriert, um jeweils eine Einlassnockenwelle 21 und eine Auslassnockenwelle 23 zu steuern und zu betreiben. Die Drehungen der Einlass- und Auslassnockenwellen 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 11 verbunden und auf diese begrenzt, wodurch Öffnungen und Schließungen der Einlass- und Auslassventile 20, 18 mit Positionen der Kurbelwelle 11 und der Kolben 16 verbunden werden. Die Einlass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 kann mit einem Mechanismus hergestellt werden, um den Ventilhub des Einlassventils 20 in Reaktion auf ein Steuersignal (iVLC) 125 zu schalten und zu steuern und die Phasenlage der Einlassnockenwelle 21 für jeden Zylinder 15 in Reaktion auf ein Steuersignal (iVCP) 126 variabel einzustellen und zu steuern. Die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 24 beinhaltet vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, um den Ventilhub des Auslassventils 18 in Reaktion auf ein Steuersignal (eVLC) 123 und die Phasenlage der Auslassnockenwelle 23 für jeden Zylinder 15 in Reaktion auf ein Steuersignal (eVCP) 124 variabel einzustellen und zu steuern. Die VCP/VLC-Vorrichtungen 22 und 24 können unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen, elektromechanischen oder elektrischen Steuerungskraft in Reaktion auf die jeweiligen Steuersignale eVLC 123, eVCP 124, iVLC 125 und iVCP 126 betätigt werden.
  • Mit weiterer Bezugnahme auf die repräsentative Konfiguration von 1, verwendet die ICE-Baugruppe 12 ein Benzin-Direkteinspritzungs-Kraftstoffeinspritzuntersystem mit mehreren Hochdruck-Einspritzdüsen 28, die Kraftstoffimpulse direkt in die Verbrennungskammern 17 einspritzen. Jeder Zylinder 15 ist mit einer oder mehreren Einspritzdüsen 28 versehen, die in Reaktion auf einen Einspritzdüsenpulsbreitebefehl (INJ_PW) 112 von der Motorsteuereinheit 5. aktiviert werden. Diese Einspritzdüsen 28 werden mit unter Druck gesetztem Kraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem versorgt. Eine oder mehrere oder alle der Einspritzdüsen 28 können bei Aktivierung betreibbar sein, um mehrere Kraftstoffimpulse (z. B. eine Abfolge von ersten, zweiten, dritten usw. Einspritzungen von Kraftstoffmasse) pro Arbeitszyklus in einen entsprechenden ICE-Baugruppenzylinder 15 einzuspritzen. Die ICE-Baugruppe 12 verwendet ein funkengezündetes Untersystem, durch welches eine Energie zur Einleitung von Kraftstoffverbrennung - typischerweise in Form einer abrupten elektrischen Entladung - über eine Zündkerze 26 zum Zünden oder Unterstützen des Zündens bereitgestellt wird, wobei der Zylinder in jeder der Verbrennungskammern 17 in Reaktion auf einen Zündbefehl (IGN) 118 vom elektronischen Steuergerät 5 lädt.
  • Die ICE-Baugruppe 12 ist mit verschiedenen Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs einschließlich eines Kurbelsensors 42 mit einem Ausgang, der die Kurbelwellen-Drehposition anzeigt, z. B. Kurbelwinkel und/oder -drehzahl (RPM) 43, ausgestattet. Ein Temperatursensor 44 ist zum Überwachen beispielsweise einer oder mehrerer motorbedingter Temperaturen (z. B. Kühlmitteltemperatur, Kraftstofftemperatur, usw.) konfiguriert und gibt ein Signal 45 aus, das dafür kennzeichnend ist. Ein Verbrennungssensor 30 im Zylinder ist zum Überwachen von verbrennungsbezogenen Variablen, wie z. B. Verbrennungsdruck im Zylinder, Ladungstemperatur, Kraftstoffmasse, Luft/Kraftstoff-Verhältnis usw., konfiguriert und gibt ein Signal 31 aus, das dafür kennzeichnend ist. Ein Abgassensor 40 ist zum Überwachen von abgasbezogenen Variablen, z. B. des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR), des verbrannten Gasanteils usw., konfiguriert und gibt ein Signal 41 aus, das dafür kennzeichnend ist. Der Verbrennungsdruck und die Kurbelwellendrehzahl werden durch die Motorsteuereinheit 5 überwacht, um den Verbrennungszeitpunkt zu ermitteln, d. h. die Zeitsteuerung des Verbrennungsdrucks relativ zum Kurbelwinkel der Kurbelwelle 11 für jeden Zylinder 15 für jeden Arbeitsverbrennungszyklus. Es versteht sich, dass der Verbrennungszeitpunkt durch andere Verfahren ermittelt werden kann. Der Verbrennungsdruck kann durch die Motorsteuereinheit 5 überwacht werden, um einen mittleren Arbeitsdruck (IMEP) für jeden Zylinder 15 für jeden Arbeitsverbrennungszyklus zu ermitteln. Die ICE-Baugruppe 12 und das elektronische Steuergerät 5 überwachen und ermitteln gemeinsam die Zustände des IMEP für jeden der Motorzylinder 15 während jedes Zylinderzündereignisses. Alternativ können andere Erfassungssysteme, die virtuelle Erfassungsfähigkeiten umfassen können, genutzt werden, um Zustände anderer Verbrennungsparameter innerhalb des Umfangs der Offenbarung zu überwachen, z. B. Zündsysteme mit Ionenerfassung, AGR-Fraktionen und nicht-intrusive Zylinderdrucksensoren.
  • Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), zentrale Verarbeitungseinheiten (z. B. Mikroprozessoren) und dazugehörige Arbeits- und Datenspeicher (Lesespeicher, programmierbare Lesespeicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerke usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder Routinen, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -geräte, entsprechende Signal-Konditionierungs- und Pufferschaltungen ausführen, sowie weitere Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Codes, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze inklusive Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das elektronische Steuergerät kann mit einem Satz von Steuerroutinen konzipiert sein, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Steuerroutinen werden, zum Beispiel durch eine zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, die Eingänge der Sensorgeräte und anderer vernetzter Steuermodule zu überwachen und um Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Vorrichtungen und Stellantrieben zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Abständen, z. B. nach jeweils 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden im laufenden Motor- und Fahrzeugbetrieb ausgeführt werden. Alternativ dazu können die Routinen in Reaktion auf ein auftretendes Ereignis ausgeführt werden.
  • Mit Bezugnahme nun auf das Flussdiagramm von 2 ist ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Steuerstrategie zum Betreiben eines Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersystems während des Betriebs eines Verbrennungsmotors, wie etwa der ICE-Baugruppe 12 von 1, für ein Kraftfahrzeug, wie etwa das Kraftfahrzeug 10, allgemein bei 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 2 kann repräsentativ für einen Algorithmus sein, der zumindest einigen Anweisungen entspricht, die beispielsweise im Haupt- oder Hilfsspeicher gespeichert werden können und beispielsweise durch eine ECU, CPU, einer im Fahrzeug oder entfernt befindlichen Fahrzeugsteuerlogikschaltung oder einer anderen Vorrichtung ausgeführt werden können, um beliebige oder alle der oben und/oder unten beschriebenen Funktionen auszuführen, die den offenbarten Konzepten zugeordnet sind.
  • Das Verfahren 100 von 2 beginnt bei Block 101 mit der Überwachung der aktuellen Motorbetriebsbedingungen und des aktuellen AGR-Zustandes des Motors in Echtzeit, beispielsweise während eines instationären Motorbetriebs (z. B. Beschleunigung und Verzögerung). Unter Verwendung des Fahrzeugs 10 und der Motorbaugruppe 12 von 1 als Bezugspunkt, kann das elektronische Steuergerät 5 Daten von einer oder mehreren Erfassungsvorrichtungen, wie etwa dem Verbrennungssensor 30, dem Kurbelsensor 42 und/oder dem Abgassensor 40 empfangen, um die aktuelle Motordrehzahl und die aktuelle Motorlast, die aktuelle Motorbeschleunigung, den aktuellen Motorklingelindex, den AGR-Bedarf, die Abgastemperatur, AFR oder eine beliebige Kombination davon, gemessen in Echtzeit, zu bestimmen. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Motor- und die AGR-Sensoren in der Form eines O2-Einlasssensors, eines Weitbereich-Luft-Kraftstoff (WRAF-Wide Range Air Fuel)-Sensors, eines Kraftstoff-Ladetemperatursensors oder eines eingebetteten Motorschallsensors sowie anderen bekannten Sensoren und nachfolgend entwickelte Erfassungsvorrichtungen und virtuelle Erfassungsmerkmale, die betriebsfähig sind, ausgebildet sein, die betriebsfähig sind, um jede Motorbetriebsvariable und AGR-Variable, die hier relevant ist, zu bestimmen.
  • Bei Block 103 bestimmt das Verfahren 100 einen „gewünschten“ vom Einlass verbrannten Gasanteil von einem oder mehreren oder empfangenen Signalen vom Motorsensor, der einen aktuellen Motorbetriebszustand anzeigt. Gemäß dem veranschaulichten Beispiel kommuniziert das elektronische Steuergerät 5 mit einer Bord- oder Fernspeichervorrichtung, die ein oder mehrere Nachschlagetabellen mit dem gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für jede einer Reihe von Motorbetriebsbedingungen speichert. In einem Beispiel wird eine Nachschlagetabelle einen entsprechenden Anteilwert des verbrannten Gases für jede Sequenz von Motordrehzahlen oder Motorbeschleunigungen aufweisen. Während der variablen zweiten Einspritzsteuerung kann das elektronische Steuergerät 5 einen gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für eine gegebene Betriebsbedingung durch Bezugnahme auf die geeignete, von der Speichervorrichtung gespeicherte Nachschlagetabelle identifizieren. In dieser Hinsicht kann eine Nachschlagetabelle einen gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für eine Reihe von Motordrehzahlen vorsehen, eine weitere Nachschlagetabelle kann einen gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für eine Reihe von Motorlasten vorsehen, eine weitere Nachschlagetabelle kann einen gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für eine Reihe von Motorbeschleunigungen vorsehen und noch eine weitere Nachschlagetabelle kann einen gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil für eine Reihe von Motorverbrennungsgeräuschpegeln vorsehen.
  • Das Verfahren 100 fährt mit Block 105 fort, um einen aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteil, z. B. von einem oder mehreren AGR-Sensorsignalen, die den aktuellen AGR-Zustand anzeigen, zu bestimmen. Der aktuelle vom Einlass verbrannten Gasanteil kann als das Verhältnis der verbrannten Gasmasse zur Gesamtfluidmasse - Summe von Luftmasse und Kraftstoffmasse und rückgeführter Abgasmasse - für einen einzelnen Zylinder oder für jeden von mehreren/ allen Zylindern 15 der ICE-Baugruppe 12 typisiert werden. Basierend auf Echtzeitmessungen kann der berechnete Anteil an verbranntem Gas für einen Verbrennungsmotor ein Indikator für die Verbrennungsphaseneinstellung, die Rate der Wärmefreisetzung, die Ladungsverdünnung oder andere Metriken sein, die bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Es gibt alternative Verfahren, um den verbrannten Gasanteil in einem Verbrennungsmotor zu berechnen. Als nicht einschränkendes Beispiel sind in den US-Patenten mit Nr. 7,128,063 und 7,735,478 optionale Verfahren zur Bestimmung des vom Einlass verbrannten Gasanteils vorgesehen, die beide durch Bezugnahme in ihrer entsprechenden Gesamtheit und für alle Zwecke hierin eingeschlossen sind. Beispielsweise kann der AGR-Sensor so betreibbar sein, um in Echtzeit ein Verhältnis von Sauerstoffmasse zu Gesamtfluidmasse in mindestens einem der Zylinder 15 der ICE-Baugruppe 12 zu messen, und der aktuelle vom Einlass verbrannten Gasanteil aus dem gemessenen Verhältnis bestimmt wird. In dieser bestimmten Anordnung kann der AGR-Sensor ein Weitbereich-Luft-Kraftstoff (WRAF)-Sensor, ein Luft-Kraftstoff (A/F - Air/Fuel)-Sensor, ein linearer Sauerstoffsensor (O2)-Sensor als einige optionale Ausführungsformen sein.
  • Mit weiterer Bezugnahme auf 2 erfordert Block 107 das Ermitteln eines Motor-Beta-Parameters (β) für die bestimmte ICE-Baugruppe das variable zweite Einspritzungssteuerverfahren 100. Bei mindestens einigen Ausführungsformen wird der Motor-Beta-Parameter basierend auf früheren Versuchsergebnissen bestimmt, wie etwa das Fahren eines bestimmten Motorbaugruppentyps auf einem Dynamometer, das Darstellen des Motorgeräusches in Abhängigkeit von der Kraftstoffeffizienz für das Erhöhen der zweiten Kraftstoffeinspritzmasse und das Finden der optimalen zweiten Kraftstoffeinspritzmasse. Weitere Möglichkeiten beinhalten das Ermitteln des Motor-Beta-Parameters basieren auf einem Motortyp, einer aktuellen Beschleunigung oder einem gewünschten Geräuschprofil der ICE-Baugruppe oder einer beliebigen Kombination davon.
  • Bei Block 109 bestimmt das Verfahren 100 eine sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung (ΔFuel_2nd) basierend auf dem Produkt von Beta und einer Differenz zwischen dem gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteil und dem aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteil. Beispielsweise kann die sekundäre Kraftstoffmasse wie folgt berechnet werden: Δ Fuel_2 nd = max ( min ( β ( f i d f i ) , F max 2nd ) ,0 )
    Figure DE102018101119A1_0001
    worin β der Motor-Beta-Parameter ist, f i d
    Figure DE102018101119A1_0002
    der gewünschte vom Einlass verbrannte Gasanteil ist und fi der aktuelle vom Einlass verbrannte Gasanteil ist. Während dies impliziert, dass die zweite Kraftstoffeinspritzmasse basierend auf Echtzeit-AGR und Motorinformation bestimmt wird, kann die Anpassung durch einen bestimmten Schwellwert einschließlich Null begrenzt sein. Wie dargestellt, ist ΔFuel_2nd durch eine vorbestimmte maximale Kraftstoffmasseneinspritzung für den zweiten Impuls (Fmax_2nd) begrenzt. Im Allgemeinen sollte Fmax_2nd nicht größer sein als eine gewünschte Kraftstoffaufnahme (Fdes). Eine Maximalgrenze wirkt als ein Abstimmungsparameter, z. B. als eine Funktion von Motorbetriebsbedingungen.
  • Das Verfahren 100 von 2 danach fährt mit Block 111 fort und befiehlt jeder Einspritzdüse, wie etwa den Hochdruck-Einspritzdüsen 28 von 1, eine Reihe von Kraftstoffimpulsen in seinen entsprechenden Zylinder pro Arbeitszyklus einzuspritzen, wobei mindestens der zweite Kraftstoffimpuls durch die berechnete sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung modifiziert wird. Wenn festgestellt wird, dass die Zylinderladung zu heiß ist, kann die zweite Einspritzung moduliert werden, um die Zylinderladung abzukühlen, wodurch die Selbstzündung verlangsamt und somit das Verbrennungsgeräusch verringert wird. Umgekehrt kann, wenn die Zylinderladetemperatur nicht ausreichend heiß ist, was zu einer sporadischen Selbstzündung führen kann, die zweite Einspritzung moduliert werden, um die Verbrennung durch Einleiten einer funkenunterstützten Selbstzündung zu stabilisieren. Für mindestens einige Anwendungen ist es wünschenswert, dass die Menge der zweiten Einspritzung für den besten Kraftstoffverbrauch und beste Emissionen bestimmt wird. Während instationären Betrieben kann die Menge der zweiten Einspritzung vorübergehend eingestellt werden, um die Verbrennungsstabilität/ das Geräusch in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen zu verbessern.
  • 3 stellt eine Reihe von Schaubildern zur Veranschaulichung des Klingelindex (RI - Ringing Index) als Maß für das Motorverbrennungsgeräusch während verschiedenen Motorbetriebszuständen dar, um der Veranschaulichung der geräuschdämpfenden Effekte der variablen zweiten Einspritzsteuerung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu dienen. Das erste, oberste Diagramm von 3A zeigt den Klingelindex bei einer nominalen Betriebsbedingung. Im nominalen Betriebszustand wird das gewünschte AGR-Niveau erreicht, sodass RI unter dem Zielniveau liegt (mit einer gestrichelten Linie dargestellt). Das zweite, mittlere Diagramm zeigt den Klingelindex, wenn AGR Null ist, was zeigt, dass während des instationären Betriebs keine ausreichende AGR erreicht wird. In diesem Fall ist der Pegel von RI zu hoch, sodass das Verbrennungsgeräusch deutlich hörbar ist. Das dritte, untere Diagramm von 3A zeigt einen Klingelindex, wenn AGR Null ist, aber mit einer zweiten variablen Einspritzsteuerung, wie hierin beschrieben. Obwohl keine ausreichende AGR vorhanden ist, ist das Niveau des Klingelindex immer noch akzeptabel, z. B. bei oder unterhalb von festgelegten Sollniveaus.
  • 4 stellt eine Reihe von Schaubildern dar, um der Veranschaulichung einer instationären Motorreaktion mit und ohne variable zweite Einspritzsteuerung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu dienen. Der Klingelindex, der mit 301 bezeichnet ist, ist die instationäre Leistung ohne zweite variable Einspritzung, was zeigt, dass der Klingelindex über einem Zielniveau 303 liegt. Wenn andererseits die variable zweite Einspritzsteuerung angewendet wird, liegt der Klingelindex 305 typischerweise unter dem Zielniveau 303, selbst wenn es nicht genügend AGR gibt.
  • Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Programm von Anweisungen implementiert werden, wie zum Beispiel Programmmodulen, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden, die von einem Onboard-Computer ausgeführt werden. Die Software kann in nicht einschränkenden Beispielen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen enthalten, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, damit ein Computer entsprechend einer Eingabequelle reagieren kann. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um eine Vielzahl von Aufgaben in Reaktion auf Daten zu initiieren, die in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten empfangen werden. Die Software kann auf einem beliebigen einer Vielzahl von Speichermedien, wie CD-ROM, Magnetplatte, Blasenspeicher und Halbleiterspeicher (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM), gespeichert sein.
  • Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzkonfigurationen einschließlich Mehrprozessorsystemen, Mikroprozessor-basierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Minicomputern, Mainframe-Computern und dergleichen durchgeführt werden. Zusätzlich können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in Umgebungen mit verteilter Datenverarbeitung ausgeführt werden, bei denen Aufgaben durch Fernverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt werden, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer verteilten Computerumgebung können Programmmodule sowohl auf lokalen als auch entfernten Computerspeichermedien einschließlich Speichergeräten angeordnet sein. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert werden.
  • Jedes der hierin beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung enthalten durch: (a) einen Prozessor, (b) eine Steuerung, und/oder (c) jede andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung. Jeder hierin offenbarte Algorithmus, jede Software oder jedes Verfahren kann in einer Software enthalten sein, die auf einem greifbaren Medium, wie beispielsweise einem Flash-Speicher, einer CD-ROM, einer Diskette, einer Festplatte, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder andere Speichervorrichtungen, gespeichert ist, jedoch werden Fachleute leicht erkennen, dass der gesamte Algorithmus und/oder Teile davon alternativ durch eine andere Vorrichtung als eine Steuerung ausgeführt werden können und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in einer gut bekannten Weise implementiert werden können (z. B. kann er durch einen anwendungsspezifischen integrierter Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit), eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD), eine feldprogrammierbare Logikvorrichtung (FPLD), eine diskrete Logik usw. implementiert werden). Obwohl spezielle Algorithmen unter Bezugnahme auf die hier dargestellten Flussdiagramme beschrieben werden, wird der Durchschnittsfachmann leicht erkennen, dass viele andere Verfahren zum Implementieren der exemplarischen maschinenlesbaren Anweisungen alternativ verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Reihenfolge der Ausführung der Blöcke geändert werden und/oder einige der beschriebenen Blöcke können geändert, eliminiert oder kombiniert werden.
  • Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Änderungen an denselben vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht beschränkt auf die hierin offenbarte genaue Konstruktion und Zusammensetzung; jegliche und alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, ersichtlich aus den vorangehenden Beschreibungen, liegen innerhalb des Umfangs der Offenbarung, wie in den hinzugefügten Ansprüchen festgelegt. Darüber hinaus beinhalten die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Teilkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale.

Claims (10)

  1. Mehrfachimpuls-Kraftstoffzufuhr-Steuersystem für eine Verbrennungsmotor (ICE)-Baugruppe, einschließlich einem Abgasrückführungsströmungs (AGR)-System und einer Vielzahl von Zylindern mit jeweils einem entsprechenden Kolben, das Kraftstoffzufuhr-Steuersystem umfassend: eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die so konfiguriert sind, um mit der ICE-Baugruppe fluidverbunden zu sein, wobei jede der Einspritzdüsen betreibbar ist, um bei Aktivierung mehrere Kraftstoffimpulse pro Arbeitszyklus in einen der Zylinder der ICE-Baugruppe einzuspritzen; einen Motorsensor, der so konfiguriert ist, um einen aktuellen Motorbetriebszustand der ICE-Baugruppe zu erfassen und ein dafür indikatives Signal auszugeben; einen AGR-Sensor, der so konfiguriert ist, um einen aktuellen AGR-Zustand des AGR-Systems zu erfassen und ein dafür indikatives Signal auszugeben; und eine programmierbare Motorsteuereinheit, die kommunikativ mit den Einspritzdüsen, dem AGR-Sensor sowie dem Motorsensor verbunden ist, wobei die Motorsteuereinheit konfiguriert ist zum: Ermitteln eines aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom AGR-Sensor empfangenen Signal, das den aktuellen AGR-Zustand anzeigt; Ermitteln eines gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils aus dem vom Motorsensor empfangenen Signal, das den aktuellen Motorbetriebszustand anzeigt; Ermitteln einer sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf dem Unterschied zwischen des gewünschten vom Einlass verbrannten Gasanteils und des aktuellen vom Einlass verbrannten Gasanteils; und Anweisen, dass jede der Einspritzdüsen erste und zweite Kraftstoffimpulse in den entsprechenden Zylinder pro Arbeitszyklus einspritzt, wobei der zweite Kraftstoffimpuls basierend auf der sekundären Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung modifiziert wird.
  2. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 1, worin die Motorsteuereinheit ferner konfiguriert ist, um einen Motor-Beta-Parameter für die ICE-Baugruppe zu bestimmen, und worin die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf dem Motor-Beta-Parameter bestimmt wird.
  3. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 2, worin die Motorsteuereinheit ferner konfiguriert ist zum Ermitteln: X = ( β ( f i d f i ) )
    Figure DE102018101119A1_0003
    worin β der Motor-Beta-Parameter ist, f i d
    Figure DE102018101119A1_0004
    der gewünschte vom Einlass verbrannte Gasanteil ist und fi der aktuelle vom Einlass verbrannte Gasanteil ist, und worin die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf X bestimmt wird.
  4. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 3, worin der Motor-Beta-Parameter basierend auf einem Motortyp, einer aktuellen Beschleunigung oder einem gewünschten Geräuschprofil der ICE-Baugruppe oder einer beliebigen Kombination davon bestimmt wird.
  5. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 1, worin der aktuelle vom Einlass verbrannten Gasanteil ein gemessenes Verhältnis von verbrannter Gasmasse zu Gesamtfluidmasse in mindestens einem der Zylinder der ICE-Baugruppe ist.
  6. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 5, worin der AGR-Sensor so betreibbar ist, um in Echtzeit ein Verhältnis von Sauerstoffmasse zu Gesamtfluidmasse in mindestens einem der Zylinder der ICE-Baugruppe zu messen, und worin der aktuelle vom Einlass verbrannten Gasanteil aus dem gemessenen Verhältnis der Sauerstoffmasse bestimmt wird.
  7. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 6, worin der AGR-Sensor ein Weitbereich-Luft-Kraftstoff(WRAF)-Sensor, ein Luft-Kraftstoff (A/F - Air/Fuel)-Sensor, ein linearer Sauerstoffsensor (O2)-Sensor, ein virtueller Sensor oder eine beliebige Kombination davon ist.
  8. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 1, worin die Motorsteuereinheit ferner konfiguriert ist zum Ermitteln: Y = min ( F max_2nd ,0 )
    Figure DE102018101119A1_0005
    worin Fmax 2nd eine maximale Kraftstoffmasseneinspritzung für den zweiten Impuls ist, und worin die sekundäre Kraftstoffmassen-Einspritzeinstellung basierend auf Y bestimmt wird.
  9. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 1, worin der aktuelle Motorbetriebszustand eine in Echtzeit gemessene Motordrehzahl, eine Motorlast, eine Motorbeschleunigung, einen aktuellen Motorklingelindex oder eine beliebige Kombination davon beinhaltet.
  10. Kraftstoffzufuhr-Steuersystem nach Anspruch 9, worin der Motorsensor ein O2-Einlasssensor, ein Weitbereich-Luft-Kraftstoff (WRAF - Wide Range Air Fuel)-Sensor, ein Kraftstoff-Ladetemperatursensor oder ein eingebetteter Motorschallsensor ist.
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