DE102019129982A1

DE102019129982A1 - System und verfahren zur ventilsitzeinspritzung

Info

Publication number: DE102019129982A1
Application number: DE102019129982.9A
Authority: DE
Inventors: Joseph F. Basmaji; Mark Madin; William Charles Ruona; John Cornell
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US20200149497A1; US10808650B2; CN111156108A

Abstract

Die Offenbarung stellt ein System und Verfahren zur Ventileinspritzung bereit.Es sind Verfahren und Systeme zum Umsetzen einer Fluideinspritzung durch einen Zylinderventilsitz bereitgestellt. Das Motorsystem kann ein Zylinderventil mit einem Ventilkopf beinhalten, der mit einem Ventilsitz zusammenpasst, wenn das Ventil geschlossen ist. Der Ventilsitz beinhaltet eine Einspritzöffnung, die durch den Ventilkopf blockiert wird, wenn das Zylinderventil geschlossen ist, und die freigegeben wird, wenn das Zylinderventil geöffnet ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Einspritzen eines Fluids in einen Zylinder durch eine Öffnung in einem Ventilsitz.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verbrennungsmotoren sind mit Mehrkraftstofffunktionen ausgebildet worden. In bestimmten Fällen kann eine Einspritzung der mehreren Kraftstoffe während eines Verbrennungszyklus koordiniert werden. Motoren haben zum Beispiel Ethanol- und Wassergemische genutzt, um eine Verbrennungseffizienz zu erhöhen und Emissionen zu verringern. Das Wasser dient dazu, eine gezielte Kühlung der Ansaugladung bereitzustellen, um eine Ladungsdichte zu erhöhen. Insbesondere hat Wasser das Potenzial, Stickoxid-(NO-)Emissionen und Kohlenmonoxid-(CO-)Emissionen in dem Abgas zu verringern. Ein Zünden des Alkohols während der Verbrennung ermöglicht zusätzlich eine erhöhte Leistungsausgabe. Abgassysteme haben außerdem ein Fluideinspritzsystem verwendet, um stromaufwärts eines Katalysators Dieselabgasfluid in das Abgas einzusprühen, um die Stickoxidkonzentration zu verringern.
US 9,777,646 offenbart einen Motor mit einem Mehrkraftstoffzufuhrsystem. In dem in US 9,777,646 offenbarten System sind in dem Motor Saugrohr- und Direkteinspritzvorrichtungen bereitgestellt, die ausgebildet sind, um dem Zylinder verschiedene Arten von Kraftstoff zuzuführen. Die Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung ist ausgebildet, um verdichtetes Erdgas einzuspritzen, während die Direkteinspritzvorrichtung ausgebildet ist, um Ethanol und Kraftstoff auf Erdölbasis zuzuführen. Beide Systeme nutzen getrennte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Kraftstofftanks, Pumpen, Kraftstoffleitungen usw. Diese doppelten Einspritzsysteme erhöhen die Herstellungskosten und Komplexität des Motors. Somit können die Systeme anfällig für Ausfälle, Fehlfunktionen usw. sein, wodurch eine Lebensdauer des Motors, Reparaturkosten usw. verringert werden.
Die Erfinder haben mehrere Nachteile bei US 9,777,646 und anderen sekundären Einspritzsystemen erkannt. Im Allgemeinen erhöht ein Hinzufügen dieses zusätzlichen Einspritzsystems die potenziellen Ausfallarten des Motors, wodurch eine Lebensdauer des Motors verringert wird. Darüber hinaus ist die Herstellung von Motoren mit sekundären Einspritzsystemen kostspielig. Zum Beispiel machen Wasser- und/oder Alkoholeinspritzsysteme, die von Benzineinspritzsystemen getrennt sind, getrennte Strömungswege, teure Komponenten usw. erforderlich. Darüber hinaus können die Einspritzsysteme das Profil des Motors vergrößern und Motorverpackungsprobleme verursachen.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorangehend beschriebenen Probleme durch ein Motorsystem gelöst werden, das ein Ventil umfasst, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist und einen Ventilkopf beinhaltet. Das Motorsystem beinhaltet außerdem einen Ventilsitz, der eine Einspritzöffnung beinhaltet und mit dem Ventilkopf zusammenpasst, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet. Des Weiteren behindert der Ventilkopf in einer geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom durch die Einspritzöffnung und wird der Fluidstrom durch die Einspritzöffnung in einer offenen Konfiguration nicht durch den Ventilkopf behindert. Auf diese Weise kann ein Fluid durch einen Ventilsitz geleitet werden, um die Kompaktheit der Fluidzufuhrbaugruppe zu erhöhen. Eine Gestaltung des Ventilsitzes mit einer Öffnung erhöht außerdem die Lebensdauer des Systems im Vergleich zu einem sekundären Einspritzsystem mit direkt an den Zylinder gekoppelten Fluideinspritzvorrichtungen. Die Gestaltung eines Ventilsitzes mit einer Einspritzöffnung erhöht außerdem die Kompaktheit der Baugruppe.
In einem Beispiel ist das Ventil ein Einlassventil und steht die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher, der zumindest eines von Wasser, Alkohol und einem Kraftstoff auf Erdölbasis enthält. Auf diese Weise kann brennbares Fluid während eines Ansaugtakts in den Zylinder eingespritzt werden. Folglich kann eine Kraftstoffdosierung genauer gesteuert werden und können in einigen Fällen dem Zylinder mehrere Kraftstoffe zugeführt werden, um eine Verbrennungseffizienz zu erhöhen und Emissionen zu verringern.
In einem weiteren Beispiel ist das Ventil ein Auslassventil und steht die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher, in dem zumindest eines von einem Abgasfluid und Luft gespeichert ist. Auf diese Weise kann das Abgasfluid während eines Ausstoßtaktes in einen Abgasstrom eingespritzt werden, um die Emissionen zu verringern. Im Falle einer Lufteinspritzung kann die Luft in einem Beispiel während einer Diagnoseroutine eines Abgassensors verwendet werden. Zum Beispiel kann Luft in den Abgasstrom eingespritzt werden und kann ein Messwert von einem Sauerstoffsensor während und nach der Lufteinspritzung analysiert werden, um festzustellen, ob der Sensor wie gewünscht funktioniert. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Diagnoseroutine über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorangehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für einen Motor, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe und eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet.
2 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für einen Motor, der eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet.
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Motor, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe und eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels für einen Motor, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet.
5-9 zeigen verschiedene Ansichten eines Ventilsitzes, der Einspritzöffnungen beinhaltet und der in einer beliebigen der in den 1-3 gezeigten Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen integriert sein kann.
10 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
11 zeigt ein zweites Verfahren zum Betreiben einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
12 zeigt ein drittes Verfahren zum Betreiben einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
13 zeigt ein Beispiel für ein Zeitdiagramm einer Steuerstrategie für eine Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
5-9 sind annähernd maßstabsgetreu gezeigt. Allerdings können in anderen Ausführungsformen andere relative Abmessungen verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Umsetzen einer Fluideinspritzung durch eine Öffnung in einem Ventilsitz. Eine Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe wird verwendet, um ein Fluid zu der Einspritzöffnung des Ventilsitzes zu leiten. Die Fluidzufuhrbaugruppe kann einen Fluidspeicher beinhalten, in dem ein Fluid gespeichert ist. Wenn die Einspritzöffnung in einem Einlassventilsitz integriert ist, kann es sich bei dem Fluid um Alkohol, Wasser, einen Kraftstoff auf Erdölbasis, Kombinationen davon usw. handeln. Auf diese Weise kann die Einspritzöffnung betätigt werden, um gegebenenfalls eine Verbrennungseffizienz zu erhöhen. Wenn umgekehrt die Einspritzöffnung in einem Auslassventilsitz integriert ist, kann es sich bei dem Fluid um ein Abgasfluid, Luft, Kombinationen davon usw. handeln. Auf diese Weise kann die Einspritzöffnung betätigt werden, um gegebenenfalls Emissionen zu verringern.
Eine Pumpe kann ebenfalls in der Fluidzufuhrbaugruppe integriert sein und ist ausgelegt, um einen Fluidstrom von dem Speicher zu der Einspritzöffnung des Ventilsitzes zu erzeugen. Eine Ventilkopfposition kann den Einspritzzustand der Ventilsitzöffnung vorgeben. Wenn zum Beispiel das Ventil offen ist, kann die Ventilsitzöffnung im Falle eines Einlassventils ein Fluid in den Zylinder einspritzen. Im Falle eines Auslassventils kann das Fluid um den Ventilsitz herum eingespritzt werden und sich dann stromabwärts in den Abgaskrümmer bewegen. Umgekehrt liegt der Ventilkopf bei geschlossenem Ventil auf dem Ventilsitz auf und blockiert die Einspritzöffnung oder blockiert diese teilweise. Durch Leiten eines Fluids durch Einspritzdurchlässe in dem Ventilsitz wird ermöglicht, dass das Fluid effizient und kompakt zu den Zylindern geleitet wird. Infolgedessen können die Herstellungskosten des Motors im Vergleich zu Einspritzsystemen mit getrennten Einspritzvorrichtungen gesenkt werden. Darüber hinaus kann die Zuverlässigkeit des Motors verbessert werden, wenn beispielsweise die Einspritzöffnung gegebenenfalls eine Fluideinspritzvorrichtung ersetzt.
Eine Fluideinspritzung durch die Öffnung kann genauer gesteuert werden, in einigen Fällen durch eine Betätigung eines Ventils stromaufwärts der Einspritzöffnung in einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe. Eingehender betrachtet kann das Einspritzen des Fluids durch die Ventilsitzöffnung während ausgewählter Verbrennungszyklen verzögert oder in einigen Fällen verhindert werden. Somit kann die Fluideinspritzung während Übergängen angepasst werden, um beispielsweise eine Verbrennungseffizienz zu erhöhen und Emissionen zu verringern.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe und eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet. 2 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für einen Motor, der eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet, die an einen von zwei Zylindern gekoppelt ist. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Motor, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe, die an zwei Zylinder gekoppelt ist, und eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet, die an einen der Zylinder gekoppelt ist. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Motors, der eine Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe beinhaltet. 5-9 zeigen verschiedene Ansichten eines Ventilsitzes, der eine Vielzahl von Einspritzöffnungen beinhaltet. 10-12 zeigt verschiedene Verfahren zum Betätigen von Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen. 13 zeigt ein Zeitdiagramm einer beispielhaften Steuerstrategie für eine Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das einen Verbrennungsmotor 102 beinhaltet. Wenngleich 1 eine schematische Darstellung verschiedener Motor- und Motorsystemkomponenten bereitstellt, versteht es sich, dass zumindest einige der Komponenten andere räumliche Positionen und eine größere strukturelle Komplexität als die in 1 gezeigten Komponenten aufweisen können.
Ein Ansaugsystem 104, das während erwünschten Zeitintervallen Ansaugluft an einem Zylinder 106 bereitstellt, ist ebenfalls in 1 dargestellt. Ein Kolben 108 ist in dem Zylinder 106 positioniert. Wenngleich 1 den Motor 102 mit einem Zylinder und einem Kolben darstellt, kann der Motor 102 in anderen Beispielen zusätzliche Zylinder und Kolben aufweisen. Zum Beispiel kann der Motor 102 eine Vielzahl von Zylindern beinhalten, die in verschiedenen Formationen positioniert sein können, wie etwa in Gruppen, in einer Reihenkonfiguration usw.
Das Ansaugsystem 104 beinhaltet einen Lufteinlass 110, der in dem veranschaulichenden Beispiel Ansaugluft an einem Luftfilter 112 bereitstellt, der einen Luftstrom dadurch filtert. In anderen Beispielen beinhaltet der Motor jedoch unter Umständen keinen Luftfilter oder kann dieser zusätzliche Filtervorrichtungen beinhalten.
Das Ansaugsystem 104 beinhaltet ferner einen Einlasskanal 120, der in Fluidverbindung mit dem Luftfilter 112 steht. Eine Drossel 122 ist an den Einlasskanal 120 gekoppelt. Die Drossel 122 ist konfiguriert, um die Luftstrommenge zu regulieren, die an dem Zylinder 106 bereitgestellt ist. Zum Beispiel kann die Drossel 122 eine drehbare Platte beinhalten, welche die Durchflussmenge der Ansaugluft variiert, die diese durchströmt. In dem dargestellten Beispiel speist die Drossel 122 Luft in einen Einlasskanal 124 (z. B. einen Ansaugkrümmer) ein. Der Einlasskanal 124 leitet wiederum Luft zu einem Einlassventil 126. Das Einlassventil 126 öffnet und schließt sich, um zu gewünschten Zeitpunkten einen Ansaugluftstrom in den Zylinder 106 zu ermöglichen. Das Einlassventil 126 kann in einem Beispiel ein Tellerventil mit einem Schaft und einem Ventilkopf beinhalten, der in einer geschlossenen Position auf einem Ventilsitz 127 aufliegt und diesen abdichtet. Andererseits ist der Einlassventilkopf in einer offenen Konfiguration von dem Einlassventilsitz 127 beabstandet. Der Einlassventilsitz 127 beinhaltet eine Einspritzöffnung 180, die sich dort hindurch erstreckt. Die Einspritzöffnung 180 empfängt Fluid von einer Einlassventil-Fluidzufuhrbaugruppe 181, die in dieser Schrift genauer beschrieben wird.
Ferner können in weiteren Beispielen, wie etwa in einem Mehrzylindermotor, zusätzliche Ansaugrohre von dem Einlasskanal 124 (z. B. dem Ansaugkrümmer) abzweigen und Luft in andere Einlassventile einspeisen. Es versteht sich, dass der Einlasskanal 124 und das Einlassventil 126 in dem Ansaugsystem 104 integriert sind. Darüber hinaus beinhaltet der in 1 gezeigte Motor ein Einlassventil und ein Auslassventil. In anderen Beispielen kann der Zylinder 106 jedoch zwei oder mehr Einlass- und/oder Auslassventile beinhalten.
Ein Ausstoßsystem 130, das konfiguriert ist, um Abgas aus dem Zylinder 106 zu verwalten, ist ebenfalls in dem in 1 abgebildeten Fahrzeug 100 integriert. Das Ausstoßsystem 130 beinhaltet ein Auslassventil 128, das ausgebildet ist, um sich zu öffnen und zu schließen, um einen Abgasstrom von dem Zylinder zu stromabwärtigen Komponenten zu ermöglichen und zu unterbinden. Zum Beispiel kann das Auslassventil ein Tellerventil mit einem Schaft und einem Ventilkopf beinhalten, der in einer geschlossenen Position auf einem Ventilsitz 129 aufliegt und diesen abdichtet. Wenn andererseits das Auslassventil 128 offen ist, ist der Ventilkopf von dem Auslassventilsitz 129 beabstandet.
Das Ausstoßsystem 130 beinhaltet außerdem eine Emissionssteuervorrichtung 132, die an einen Abgaskanal 134 (z. B. einen Abgaskrümmer) gekoppelt ist. Die Emissionssteuervorrichtung 132 kann Filter, Katalysatoren, Absorber, Kombinationen davon usw. zum Verringern von Auspuffemissionen beinhalten. Insbesondere kann in einem Beispiel die Emissionssteuervorrichtung 132 einen Katalysator 133 (z. B. einen SCR-Katalysator) beinhalten. Der Katalysator 133 kann ausgebildet sein, um mit einem Abgasfluid (z. B. einem Harnstoff) in Wechselwirkung zu treten, um Stickoxide in dem Abgasstrom katalytisch in Wasser und Stickstoff zu reduzieren. Auf diese Weise werden die Auspuffemissionen durch die Wechselwirkung zwischen dem Katalysator und dem Abgasfluid verringert. Es versteht sich, dass das Abgasfluid über eine Abgasventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 182 zugeführt werden kann.
Der Motor 102 beinhaltet außerdem ein Zündsystem 136, das eine Energiespeichervorrichtung 138 beinhaltet, die ausgebildet ist, um Energie an einer Zündvorrichtung 140 (z. B. einer Zündkerze) bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 138 eine Batterie, einen Kondensator, ein Schwungrad usw. beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann der Motor 102 eine Selbstzündung durchführen. Somit kann in einem Beispiel das Zündsystem 136 unter Umständen aus dem Motor 102 weggelassen sein und kann eine Verdichtung verwendet werden, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch während der Verbrennungszyklen zu entzünden.
1 zeigt außerdem ein Kraftstoffzufuhrsystem 142. Das Kraftstoffzufuhrsystem 142 stellt druckbeaufschlagten Kraftstoff aus einem Kraftstoffspeicher 146 an einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 144 bereit. Der Kraftstoffspeicher 146 umschließt einen geeigneten Kraftstoff, wie etwa einen Kraftstoff auf Erdölbasis (z. B. Benzin, Flüssiggas, Diesel usw.), Alkohol (z. B. Methanol, Ethanol usw.), Biodiesel usw.
In dem veranschaulichten Beispiel handelt es sich bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 144 um eine Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtung, die an den Zylinder 106 gekoppelt ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftstoffzufuhrsystem 142 eine Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die ausgebildet ist, um Kraftstoff stromaufwärts des Zylinders 106 in das Ansaugsystem 104 einzuspritzen. Zum Beispiel kann es sich bei der Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung um eine Einspritzvorrichtung mit einer Düse handeln, die Kraftstoff zu gewünschten Zeitpunkten in ein Ansaugrohr sprüht. Das Kraftstoffzufuhrsystem 142 beinhaltet eine Kraftstoffpumpe 147, die ausgebildet ist, um druckbeaufschlagten Kraftstoff zu stromabwärtigen Komponenten strömen zu lassen. Zum Beispiel kann es sich bei der Kraftstoffpumpe 147 um eine Pumpe handeln, die von einer Kurbelwelle 160 mit einem Kolben angetrieben wird, und kann es sich bei dieser um einen Einlass in dem Kraftstofftank handeln, der Kraftstoff in die Pumpe saugt und stromabwärtigen Komponenten druckbeaufschlagten Kraftstoff zuführt. Andere geeignete Kraftstoffpumpenkonfigurationen wurden jedoch in Betracht gezogen. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftstoffzufuhrsystem eine zweite Kraftstoffpumpe (z. B. eine Kraftstoffpumpe mit höherem Druck) beinhalten, die außerhalb des Kraftstofftanks positioniert ist. Eine Kraftstoffleitung 148 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffpumpe 147 und der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 144 bereit. Das Kraftstoffzufuhrsystem 142 kann zusätzliche Komponenten beinhalten, wie etwa Ventile (z. B. Rückschlagventile), Rücklaufleitungen usw., um es dem Kraftstoffzufuhrsystem zu ermöglichen, einen Kraftstoff mit gewünschten Drücken und in gewünschten Zeitintervallen einzuspritzen.
Das Fahrzeug 100 beinhaltet die Kurbelwelle 160, die eine Dreheingabe von dem Kolben 108 empfängt. Stangen und/oder andere geeignete mechanische Komponenten, die bei 162 angegeben sind, können verwendet werden, um eine Bewegung zwischen dem Kolben 108 und der Kurbelwelle 160 zu übertragen. Es versteht sich, dass die Kurbelwelle 160 an ein Getriebe gekoppelt sein kann, das Antriebsleistung an einem Antriebsrad 167 bereitstellt. Insbesondere kann das Getriebe Komponenten beinhalten, wie etwa ein Schwungrad, einen Getriebekasten, eine Kupplung, eine Antriebswelle usw., welche die Räder (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 100 antreiben. Ein Elektromotor 168, der Energie von einer Energiespeichervorrichtung empfängt, kann in einigen Fällen ebenfalls Antriebsleistung an dem Antriebsrad 167 bereitstellen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug sein. Es versteht sich, dass zahlreiche Hybridfahrzeugkonfigurationen in Betracht gezogen wurden, wie etwa Parallelhybridsysteme, Reihenhybridsysteme usw. Die Energiespeichervorrichtung kann in einigen Beispielen über Bremssysteme aus einer Drehabgabe von dem Motor 102 usw. aufgeladen werden. In anderen Beispielen kann der Elektromotor 168 aus dem Fahrzeug 100 weggelassen sein.
Während des Motorbetriebs durchläuft der Zylinder 106 üblicherweise einen Viertaktzyklus, der einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt beinhaltet. Während des Ansaugtaktes schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil und öffnet sich das Einlassventil. Luft wird über den entsprechenden Einlasskanal in die Brennkammer eingebracht und der Kolben bewegt sich zum Boden der Brennkammer, um das Volumen innerhalb der Brennkammer zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben nahe dem Boden der Brennkammer und am Ende seines Taktes befindet (z. B., wenn die Brennkammer ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann üblicherweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstaktes sind das Einlassventil und das Auslassventil geschlossen. Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, 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 üblicherweiose als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem in dieser Schrift als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem in der vorliegenden Schrift als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer über einen Zündfunken aus einer Zündvorrichtung gezündet, was zu einer Verbrennung führt. In anderen Beispielen kann jedoch eine Verdichtung verwendet werden, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer zu zünden. Während des Arbeitstaktes drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben zurück zum UT. Eine Kurbelwelle wandelt diese Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Während des Ausstoßtaktes wird bei einer herkömmlichen Gestaltung das Auslassventil geöffnet, um das verbleibende verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in die entsprechenden Abgaskanäle freizugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück.
Der Motor 102 beinhaltet außerdem ein Einlassventilbetätigungssystem 183 und ein Auslassventilbetätigungssystem 184. Das Einlassventilbetätigungssystem 183 ist ausgelegt, um das Einlassventil 126 in gewünschten Zeitintervallen zu betätigen. Gleichermaßen ist das Auslassventilbetätigungssystem 184 ausgelegt, um das Auslassventil 128 in gewünschten Zeitintervallen zu betätigen. Um die Ventilbetätigung zu unterstützen, können Nockenwellen, die über eine Kurbelwellendrehausgabe angetrieben werden, zum Betätigen von Tellerventilen eingesetzt werden. Es wurden jedoch auch elektronische Ventilaktoren in Betracht gezogen.
Ferner kann in einem Beispiel das Einlassventilbetätigungssystem 183 ein variables Ventilzeitsteuerungssystem sein, das ausgelegt ist, um die Zeitsteuerung eines Ventilhubereignisses des Einlassventils 126 zu verändern. Zum Beispiel kann die Zeitsteuerung des Einlassventils 126 durch das Einlassventilbetätigungssystem 183 vorverlegt oder verzögert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Auslassventilbetätigungssystem 184 ein variables Ventilzeitsteuerungssystem sein, das ausgelegt ist, um die Zeitsteuerung eines Ventilhubereignisses des Auslassventils 128 zu verändern. Beispielsweise kann die Zeitsteuerung des Auslassventils 128 durch das Auslassventilbetätigungssystem 184 vorverlegt oder verzögert werden. Mechanische Systeme, wie etwa Nockenphasensysteme, Nockenschaltsysteme usw., können in einigen Fällen verwendet werden, um die Ventilhubzeitsteuerung in dem Einlass- und/oder Auslassventilbetätigungssystem zu verändern. In anderen Fällen können jedoch elektrohydraulische, elektromechanische, elektropneumatische usw. Systeme verwendet werden, um die Ventilhubzeitsteuerung in dem Einlass- und/oder Auslassventilbetätigungssystem zu verändern.
Der Motor 102 beinhaltet ferner die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 und eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 182, die Ventilsitz-Fluideinspritzfunktionen jeweils während eines Einlass- und Auslasstaktes des Zylinders bereitstellen. Zum Beispiel sind die Baugruppen 181 und 182 ausgelegt, um zu ermöglichen, dass ein Fluid durch Öffnungen in dem Einlass- und Auslassventilsitz eingespritzt werden kann. Es versteht sich, dass die Einlass- und Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe allgemeiner als Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen bezeichnet werden können. Des Weiteren können/kann die Baugruppe 181 und/oder die Baugruppe 182 in einem Motorsystem 185 integriert sein, das außerdem das Einlassventil 126, den Einlassventilsitz 127, das Auslassventil 128 und/oder den Auslassventilsitz 129 beinhaltet.
Die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 beinhaltet einen Fluidspeicher 186, in dem ein Fluid gespeichert ist, wie etwa Wasser, Alkohol (z. B. Ethanol, Methanol, Kombinationen davon usw.), ein Kraftstoff auf Erdölbasis (z. B. Benzin, Diesel, Flüssiggas usw.), Biodiesel, Gemische von zwei oder mehr der vorgenannten Kraftstoffe (z. B. E85, M85, andere geeignete Mischungen usw.).
Die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 beinhaltet außerdem eine Fluidpumpe 187, die ausgebildet ist, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluidspeicher 186 und stromabwärtigen Komponenten zu erzeugen. Die Fluidpumpe 187 kann über eine Energieeingabe von einer Energiespeichervorrichtung angetrieben werden. In anderen Beispielen kann die Fluidpumpe 187 jedoch über eine Dreheingabe von der Kurbelwelle 160 angetrieben werden. Die Fluidpumpe 187 und die anderen in dieser Schrift beschriebenen Pumpen können Komponenten beinhalten, wie etwa einen Kolben, Dichtungen, Schaufeln usw., welche die Erzeugung eines Fluidstroms in der Baugruppe unterstützen. Somit sind zahlreiche Pumpengestaltungen in Betracht gezogen worden, wie etwa eine Verdrängerpumpe, eine Kreiselpumpe usw. Die Fluidpumpe 187 kann außerdem konfiguriert sein, um den Druck des Fluids in der Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 zu regulieren. Beispielsweise kann die Fluidpumpe 187 betrieben werden, um den Fluiddruck in der Einlassentilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 zu erhöhen und zu verringern. Die Fluidpumpe 187 ist der Darstellung nach in dem Fluidspeicher 186 positioniert. In anderen Beispielen kann die Fluidpumpe 187 jedoch außerhalb des Fluidspeichers 186 positioniert sein.
Eine Fluidleitung 188 verbindet die Fluidpumpe 187 mit der Einspritzöffnung 180 in dem Einlassventilsitz 127. Wenngleich der Einlassventilsitz 127 und der Auslassventilsitz 129 der Darstellung nach jeweils eine Einspritzöffnung beinhalten, können/kann der Einlass- und/oder Auslassventilsitz in anderen Beispielen eine Vielzahl von Einspritzöffnungen beinhalten. Ein Einspritzöffnungsventil 189 ist an die Fluidleitung 188 gekoppelt. Das Einspritzöffnungsventil 189 kann ein Tellerventil sein und/oder über einen Elektromagneten angetrieben werden. Auf diese Weise kann das durch die Einspritzöffnung 180 des Einlassventilsitzes strömende Fluid eingestellt werden. Es versteht sich, dass in anderen Beispielen das Einspritzöffnungsventil 189 aus der Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 weggelassen sein kann. In einem solchen Beispiel kann die Fluidpumpe 187 eine Fluiddosierung durch die Einspritzöffnung 180 regulieren.
Die Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 182 beinhaltet einen Fluidspeicher 190, in dem ein Fluid gespeichert ist, wie etwa ein Abgasfluid (z. B. ein Harnstoff, ein Harnstoff und Wasser usw.), Luft usw. Eine in der Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 182 integrierte Fluidpumpe 191 ist ausgebildet, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluidspeicher 190 und stromabwärtigen Komponenten zu erzeugen. Die Fluidpumpe 191 ist der Darstellung nach in dem Fluidspeicher 190 positioniert. In anderen Beispielen kann die Fluidpumpe 191 jedoch außerhalb des Fluidspeichers 190 positioniert sein.
Eine Fluidleitung 192 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 191 und einer Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes her. Die Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes erstreckt sich ähnlich wie die Einspritzöffnung 180 des Einlassventilsitzes durch den Auslassventilsitz 129.
Ein Einspritzöffnungsventil 194 ist an die Fluidleitung 192 gekoppelt. Das Einspritzöffnungsventil 194 kann ein Tellerventil sein, einen Magnetspulenaktor beinhalten usw., ähnlich zum Beispiel dem Ventil 189. Daher kann die Menge an Fluidstrom, die an der Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes bereitgestellt ist, in einem Beispiel durch das Einspritzöffnungsventil 194 eingestellt werden. In anderen Beispielen kann jedoch das Einspritzöffnungsventil 194 aus der Baugruppe weggelassen sein und kann die Ausgabe der Fluidpumpe 191 die Menge an Fluid vorgeben, die durch die Einspritzöffnung 193 eingespritzt wird.
1 zeigt außerdem eine Steuerung 150 in dem Fahrzeug 100. Die Steuerung 150 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Insbesondere ist die Steuerung 150 in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 152, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 154, einen Festwertspeicher 156, einen Direktzugriffsspeicher 158, einen Keep-Alive-Speicher 159 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 150 ist konfiguriert, um verschiedene Signale von Sensoren zu empfangen, die an den Motor 102 gekoppelt sind, und Befehlssignale an Aktoren in Komponenten in dem Fahrzeug zu senden, wie etwa die Drossel 122. Des Weiteren ist die Steuerung 150 außerdem konfiguriert, um eine Pedalposition (PP) von einem Pedalpositionssensor 170 zu empfangen, der an ein Pedal 172 gekoppelt ist, das durch einen Fahrzeugführer 174 betätigt wird. Daher kann die Steuerung 150 in einem Beispiel ein Pedalpositionssignal empfangen und Aktoren in der Drossel auf Grundlage des Pedalpositionssignals einstellen, um die Motordrehzahl zu variieren. Es versteht sich, dass andere Komponenten, die Befehlssignale von der Steuerung empfangen, auf ähnliche Art und Weise funktionieren können. Zum Beispiel kann das Einspritzöffnungsventil 189 einen Aktor beinhalten und kann der Aktor den Fluidstrom auf Grundlage von Signalen verändern, die von Sensoren empfangen wurden. Die Sensoren können einen Motortemperatursensor 175, einen Luftmassenstromsensor 176, einen Motordrehzahlsensor 177, einen Abgassensor 178 (z. B. einen Sauerstoffsensor, einen Abgastemperatursensor, Kombinationen davon usw.), einen Klopfsensor 179 und einen Emissionsvorrichtungstemperatursensor 166 usw einschließen. Der Motortemperatursensor 175 erzeugt Signale, die eine Motortemperatur anzeigen. Der Luftmassenstromsensor 176 erzeugt Signale, die einen Luftstrom durch den Ansaugkrümmer anzeigen. Der Motordrehzahlsensor 177 erzeugt Signale, die eine Motordrehzahl anzeigen. Der Abgassensor 178 erzeugt Signale, die eine Abgaszusammensetzung (z. B. eine Sauerstoffkonzentration), eine Abgastemperatur usw. anzeigen. In anderen Beispielen können getrennte Sensoren Signale erzeugen, die jeweils die Sauerstoffkonzentration, die Abgastemperatur usw. anzeigen. Der Klopfsensor 179 kann Signale erzeugen, die Motorvibrationen anzeigen, die mit einem Motorklopfen in Beziehung stehen. Die Steuerung 150 steht außerdem der Darstellung nach in elektronischer Verbindung mit einer Sensorstörungsindikator 169. Der Indikator 169 kann eine visuelle, akustische und/oder haptische Vorrichtung beinhalten, die zum Beispiel in einer Fahrzeugkabine positioniert sein kann.
Die Steuerung 150 ist konfiguriert, um die Fluidpumpe 187 einzustellen, um eine Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung 180 des Einlassventilsitzes als Reaktion auf eine Änderung von einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu verändern. Zum Beispiel kann als Reaktion auf eine Erhöhung der Motortemperatur die Menge an Alkohol und Wasser, die durch die Einspritzöffnung 180 in den Zylinder 106 eingespritzt wird, erhöht werden. Wenn andererseits die Motortemperatur abnimmt, kann die Menge an Alkohol und Wasser, die durch die Einspritzöffnung 180 in den Zylinder 106 eingespritzt wird, verringert werden.
Gleichermaßen ist die Steuerung 150 konfiguriert, um die Flüssigkeitspumpe 191 einzustellen, um die Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes als Reaktion auf eine Änderung von einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu verändern. Auf diese Weise kann das über den Auslassventilsitz in einen Abgasstrom zugeführte Fluid außerdem gesteuert werden, um beispielsweise Emissionen zu verringern, Sensordiagnoseroutinen auszuführen usw.
Die Steuerung 150 ist außerdem konfiguriert, um die Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung 180 des Einlassventilsitzes durch Einstellung des Einspritzöffnungsventils 189 auf Grundlage der Betriebsbedingungen des Motors zu verändern. Zum Beispiel kann die Steuerung 150 konfiguriert sein, um das Einspritzöffnungsventil einzustellen, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder 106 als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung zu verzögern, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet. Die Betriebsbedingungen können ein Motorklopfen, eine Motortemperatur, einen Ansaugkrümmerdruck, eine Abgaszusammensetzung, eine Abgastemperatur usw. einschließen. Es versteht sich, dass das Ventil 194 außerdem eingestellt werden kann, um die Zeitsteuerung und/oder die Dosierung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes einzustellen.
Die Steuerung 150 kann außerdem konfiguriert sein, um eine Ventilhubzeitsteuerung des Einlassventils 126 und/oder des Auslassventils 128 vorzuverlegen und zu verzögern, um die Einspritzung von Fluid durch die Einspritzöffnung 180 und/oder die Einspritzöffnung 193 vorzuverlegen oder zu verzögern. Beispielsweise kann der Ventilhub des Einlassventils vorverlegt werden, um die Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung 180 des Einlassventilsitzes vorzuverlegen. Es versteht sich, dass eine Betätigung des Ventils 189 in einem solchen Beispiel mit den Einstellungen der Ventilhubzeitsteuerung koordiniert werden kann. Zum Beispiel kann das Einspritzöffnungsventil 189 geöffnet werden, während das Einlassventil angehoben ist. In anderen Beispielen kann das Einspritzöffnungsventil 189 jedoch für eine Dauer während des Einlassventilhubs geschlossen gehalten werden, um die Fluideinspritzung durch die Ventilsitzeinspritzöffnung zu verzögern. Es versteht sich außerdem, dass die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 in einigen Beispielen unter Umständen kein Einspritzöffnungsventil beinhaltet, wenn der Motor variable Ventilzeitsteuerungssysteme beinhaltet.
Darüber hinaus kann durch die Motortemperatur die Größe und/oder das Profil der Einspritzöffnung 180 und/oder der Einspritzöffnung 193 verändert werden. Diese geometrischen Änderungen der Einspritzöffnungen können bei der Berechnung der Fluiddosierung durch die Öffnung berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann die Größe der Einspritzöffnungen mit zunehmender Motortemperatur zunehmen. Somit kann die Fluidpumpenausgabe verringert werden, um die Öffnungsausdehnung auszugleichen. Wenn jedoch die Motortemperatur abnimmt, kann die Größe der Öffnung abnehmen, weswegen die Abnahme der Fluidströmungsrate auch durch Erhöhen der Fluidpumpenausgabe ausgeglichen werden kann. Nachschlagetabellen können beispielsweise ausgebildet sein, um den Temperaturausgleich einzuschließen.
Die Steuerung 150 kann außerdem konfiguriert sein, um als Reaktion auf eine Einspritzung von Luft durch die Einspritzöffnung 193 des Auslassventilsitzes eine Diagnoseroutine für einen Abgassensor (z. B. einen Sauerstoffsensor) umzusetzen. Beispielsweise kann die Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 182 Luft durch die Einspritzöffnung 193 einspritzen. Während und nach der Lufteinspritzung können Proben von dem Abgassensor (z. B. dem Sauerstoffsensor) entnommen werden. Die Proben von dem Abgassensor können mit erwarteten Sensorprobenwerten verglichen werden, um die Sensorfunktionalität zu ermitteln. Wenn beispielsweise die Abweichung zwischen den Sensorproben und den erwarteten Sensorprobenwerten größer als ein Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass der Sensor eine Fehlfunktion aufweist. In einem Beispiel kann der Schwellenwert zwischen 0 % und 21 % Sauerstoff (0₂) liegen. Wenn bestimmt wird, dass der Sensor eine Fehlfunktion aufweist, kann die Steuerung einen Flag setzen und/oder den Sensorfehlfunktionsindikator 169 auslösen.
Des Weiteren kann die Steuerung 150 konfiguriert sein, um die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 181 zu betätigen, um Kaltstartemissionen zu verringern. Zum Beispiel kann Kraftstoff durch die Einspritzöffnung des Einlassventilsitzes in den Zylinder eingespritzt werden, wenn der Motor unter einer Schwellentemperatur liegt (z. B. 100 °F, 150 °F, 175 °F, wenn die Umgebungstemperatur unter der Temperatur des Zylinderkopfes und/oder Motorkühlmittels liegt, wenn die Öltemperatur, Umgebungstemperatur und/oder Zylinderkopftemperatur alle innerhalb von +/-20 °F liegen usw.) um den Zylinder auf einen Kaltstart vorzubereiten.
2-3 zeigen jeweils ein zweites Beispiel für einen Motor 200 und ein drittes Beispiel für einen Motor 300. Die in 2-3 gezeigten Motoren können ähnliche Komponenten wie der in 1 gezeigte Motor 102 beinhalten. Zum Beispiel können die Motoren jeweils ein Ansaugsystem, ein Ausstoßsystem, einen Zylinder usw. beinhalten. Daher wird auf eine redundante Beschreibung gemeinsamer Komponenten, Merkmale usw. verzichtet.
2 zeigt insbesondere ein zweites Beispiel für den Motor 200 mit einer Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 202, die ausgelegt ist, um ein Fluid (z. B. ein Abgasfluid (z. B. einen Harnstoff), Luft usw.) durch eine Einspritzöffnung 204 in einem Ventilsitz 206 für ein Auslassventil 208, das an einen ersten Zylinder 210 gekoppelt ist, einem Abgasstrom zuzuführen. Wie gezeigt, beinhaltet ein zweiter Zylinder 212 in dem Motor 200 jedoch keine Einspritzöffnung des Auslassventilsitzes. Somit ist in dem veranschaulichten Beispiel keine zweite Einspritzöffnung in dem Auslassventilsitz 214 eines Auslassventils 216 in dem zweiten Zylinder 212 bereitgestellt. Somit kann der Auslassventilsitz 214 in dem zweiten Zylinder 212, der in 2 gezeigt ist, eine durchgehende und ununterbrochene Fläche ohne jegliche Öffnungen bilden. Eine solche Konfiguration kann erwünscht sein, wenn die Auslassventilsitzfluid-Zuführbaugruppe 202 ein Abgasfluid nutzt. Beispielsweise darf die gewünschte Menge an Fluideinspritzung zum Verringern von Emissionen die Menge an Fluid, die von einem einzigen Auslassventilsitz und der entsprechenden Einspritzöffnung (den entsprechenden Einspritzöffnungen) zugeführt wird, nicht überschreiten.
In anderen Beispielen kann jedoch eine zweite Einspritzöffnung in dem Auslassventilsitz 214 bereitgestellt sein. In einem solchen Beispiel kann die zweite Einspritzöffnung in einem Beispiel ein Fluid aus einem Speicher 218, der in der Baugruppe 202 integriert ist, oder in einem weiteren Beispiel aus einem zweiten Fluidspeicher empfangen.
Die Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 202 beinhaltet den Speicher 218, in dem ein Fluid (z. B. ein Abgasfluid, Luft usw.) gespeichert ist. Die Baugruppe 202 beinhaltet außerdem eine Fluidpumpe 220, die einen Fluidstrom zwischen dem Speicher 218 und der Einspritzöffnung 204 des Auslassventilsitzes erzeugt. Ein Einspritzöffnungsventil 222 ist an eine Fluidleitung gekoppelt, die sich zwischen der Fluidpumpe 220 und der Einspritzöffnung 204 des Auslassventilsitzes erstreckt. Die Einspritzöffnung 204 erstreckt sich durch den Ventilsitz 206. 2 zeigt außerdem Einlassventile 224 und die Einlassventilsitze 226, die dem ersten und zweiten Zylinder 210 und 212 zugeordnet sind.
3 zeigt ein drittes Beispiel für einen Motor 300 mit einer Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 302. 3 zeigt eine Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 304 ähnlich der Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 202, die in 2 gezeigt ist. Zum Beispiel kann ein Fluid während ausgewählter Zeiträume von einer Fluidpumpe 305 in einem Speicher 306 einer Einspritzöffnung 308 in einem Auslassventilsitz 310 in einem Auslassventil 312 zugeführt werden. Das Auslassventil 312 ist an einen ersten Zylinder 314 gekoppelt. Auf eine redundante Beschreibung gemeinsamer Komponenten in dem Auslassventilsitz-Fluidfzufuhrsystem wird verzichtet.
3 zeigt außerdem die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 302, die einen Fluidspeicher 316 beinhaltet, in dem ein Fluid gespeichert ist, wie etwa Alkohol, Wasser, ein Kraftstoff auf Erdölbasis usw. Die Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 302 beinhaltet außerdem eine Fluidpumpe 318, die einen Fluidstrom durch eine Fluidleitung 320 erzeugt, die sich zwischen der Fluidpumpe und einer Einspritzöffnung 322 des Einlassventilsitzes erstreckt. Die Einspritzöffnung 322 des Einlassventilsitzes erstreckt sich durch einen Einlassventilsitz 324, der mit einem Kopf eines Einlassventils 326 zusammenpasst, wenn das Ventil geschlossen ist. Ein Einspritzöffnungsventil 328, das in der Einlassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 302 integriert ist, ist ebenfallsin 3 gezeigt. Das Öffnungsventil 328 reguliert den Fluidstrom in der Baugruppe 302.
3 zeigt außerdem eine Fluidleitung 330, die sich zwischen der Fluidpumpe 318 und einer Einspritzöffnung 332 in einem Einlassventilsitz 334 erstreckt. Der Einlassventilsitz 334 ist einem Einlassventil 336 zugeordnet, das an einen zweiten Zylinder 338 gekoppelt ist. Ein Einspritzöffnungsventil 339 ist an die Fluidleitung 330 gekoppelt und reguliert den Fluidstrom durch diese. Ein Auslassventil 340, das an den zweiten Zylinder 338 gekoppelt ist, ist ebenfalls in 3 gezeigt. Es versteht sich, dass ein dem Auslassventil 340 zugeordneter Ventilsitz 342 in dem veranschaulichten Beispiel keine Einspritzöffnungen aufweist. In anderen Beispielen kann die Auslassventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe 304 jedoch ein Fluid zu einer Öffnung in dem Ventilsitz 342 leiten.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels für einen Motor 400. Es versteht sich, dass der Motor 400 ein Beispiel für einen beliebigen der vorangehend in Bezug auf 1-3 beschriebenen Motoren ist. Somit kann der Motor 400 gemeinsame Merkmale, Funktionen, Strukturen usw. mit den vorangehend in Bezug auf 1-3 beschriebenen Motoren aufweisen.
Der Motor 400 beinhaltet der Darstellung nach einen Zylinderkopf 402, der an einen Zylinderblock 404 gekoppelt ist, der einen Zylinder 406 bildet. Eine Zündvorrichtung 408 und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 410 sind an den Zylinder 406 gekoppelt. Wenngleich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 410 als Direkteinspritzvorrichtung dargestellt ist, kann zusätzlich oder alternativ eine Saugrohreinspritzung in dem Motor 400 umgesetzt sein. Des Weiteren ist ein Kolben 412 in dem Zylinder 406 angeordnet und über eine Kolbenstange 416 oder eine andere geeignete mechanische Kupplung an eine Kurbelwelle 414 drehgekoppelt.
Der Motor 400 beinhaltet ferner einen Einlasskanal 418 (z. B. ein Rohr, einen Krümmer usw.), der Einlassluft in den Zylinder 406 leitet. Des Weiteren reguliert ein Einlassventil 420 einen Luftstrom in den Zylinder 406. Das Einlassventil 420 beinhaltet einen Ventilschaft 422 und einen Ventilkopf 424. Der Ventilkopf 424 bewegt sich in Bezug auf eine Achse 426 des Schafts 422 während des Öffnens und Schließens des Ventils in entgegengesetzte axiale Richtungen. Der Ventilkopf 424 ist in 4 in einer offenen Konfiguration gezeigt. Somit tritt in dem in 4 gezeigten Motor 400 ein Ansaugtakt ein. In der offenen Konfiguration ist der Ventilkopf 424 von einem Ventilsitz 428 in dem Zylinderkopf 402 beabstandet. Wenn sich andererseits das Einlassventil 420 in einer geschlossenen Konfiguration befindet, ist der Ventilkopf 424 mit dem Ventilsitz 428 zusammengepasst.
4 zeigt außerdem eine Einspritzöffnung 430 in dem Einlassventilsitz 428. Insbesondere erstreckt sich die Einspritzöffnung 430 durch eine Außenfläche des Ventilsitzes 428. Wie vorangehend erläutert, wird die Einspritzöffnung 430 freigegeben, wenn der Einlassventilkopf 424 von dem Ventilsitz 428 beabstandet ist. Wenn andererseits der Einlassventilkopf 424 mit dem Ventilsitz 428 zusammengepasst ist, ist die Einspritzöffnung 430 blockiert. Wie hierin beschrieben, handelt es sich bei einem Blockierungszustand der Öffnung um eine Konfiguration, bei der ein Fluid im Wesentlichen davon abgehalten wird, aus der Öffnung in einen den Ventilsitz umgebenden Bereich zu strömen. Es versteht sich, dass sich eine Seite 431 des Ventilkopfes 424 über die Einspritzöffnung 430 oder zumindest teilweise über diese erstreckt, wenn das Einlassventil 420 geschlossen ist. Auf diese Weise versperrt (z. B. blockiert) die Seite 431 die Öffnung 430 in der geschlossenen Konfiguration.
Andererseits handelt es sich bei einem freigegebenen Zustand der Öffnung um eine Konfiguration, bei der ein Fluid durch die Öffnung in einen den Ventilsitz umgebenden Bereich strömen kann. Wenn die Einspritzöffnung 430 in dem Einlassventilsitz 428 integriert ist, wie es in 4 der Fall ist, strömt das Fluid aus der Öffnung in den Zylinder 406. In Beispielen, in denen sich die Öffnung in dem Auslassventilsitz 432 befindet, strömt das Fluid in einen Abgasstrom, der sich von dem Zylinder zu dem Abgaskanal 434 (z. B. zu dem Krümmer, Rohr usw.) bewegt. Wenn das Ventil geschlossen ist, wird daher der Fluidstrom durch die Einspritzöffnung durch den Ventilkopf behindert.
Die Einspritzöffnung 430 steht der Darstellung nach in Fluidverbindung mit einer Fluidleitung 436. Die Fluidleitung 436 kann Fluid von stromaufwärtigen Komponenten empfangen, wie etwa von dem Einspritzöffnungsventil, der Fluidpumpe und dem Fluidspeicher. In einem Beispiel kann die Einspritzöffnung 430 über externe Rohrleitungen, wie etwa Leitungsanordnungen, feste Leitungen, flexible Leitungen und/oder interne Kopfdurchgänge (z. B. gegossene, bearbeitete oder feste Leitungen) oder eine Kombination von einer der vorangehend genannten versorgt werden.
4 zeigt außerdem ein Auslassventil 438 mit einem Ventilschaft 440 und einem Ventilkopf 442. Der Ventilkopf 442 des Auslassventils 438 ist mit dem Auslassventilsitz 432 zusammengepasst. Der Abgaskanal 434 empfängt einen Abgasstrom von dem Zylinder 406, wenn das Auslassventil 438 geöffnet ist.
5-9 zeigen ein Beispiel für einen Ventilsitzes 500 mit einer Vielzahl von Einspritzöffnungen 502, wenngleich der Ventilsitz 500 in anderen Beispielen eine Öffnung beinhalten kann. Der Ventilsitz 500 ist ein Beispiel für einen beliebigen der Einlassventilsitze oder Auslassventilsitze, die vorangehend in Bezug auf 1-3 beschrieben wurden. In 5-9 sind Achsen X, Y und Z als optische Referenz bereitgestellt. Alle der Achse sind senkrecht zueinander. Es wurden jedoch auch andere Ausrichtungen der Achsen in Betracht gezogen.
5 zeigt insbesondere eine Draufsicht auf den Ventilsitz 500. Der Ventilsitz 500 beinhaltet eine obere Fläche 504, durch die sich die Einspritzöffnungen 502 erstrecken. Der Ventilsitz 500 beinhaltet ferner eine untere Fläche 506 und eine periphere Fläche 508 (z. B. eine Umfangsfläche). Der Ventilsitz 500 beinhaltet außerdem einen Ventilsitzkörper 510.
Die Einspritzöffnungen 502 weisen in dem veranschaulichten Beispiel eine zylindrische Form auf. Es wurde jedoch eine andere Öffnungskontur in Betracht gezogen. Zum Beispiel können die Öffnungen gekrümmt sein. Die Einspritzöffnungen 502 sind bezüglich ihrer Umfangsposition um eine Mittelachse 512 gleichmäßig beabstandet. Insbesondere sind die Einspritzöffnungen 502 in regelmäßiger Folge um 45 Grad voneinander beabstandet. Es sind jedoch zahlreiche Öffnungsabstandsanordnungen in Betracht gezogen worden. Beispielsweise können die Öffnungen aufeinanderfolgend um 30 Grad beabstandet sein. In anderen Beispielen sind die Öffnungen 502 unter Umständen nicht gleichmäßig und/oder symmetrisch um die Mittelachse 512 beabstandet. Zum Beispiel können die Öffnungen auf einer Seite des Ventilsitzes platziert sein, während die andere Seite des Ventilsitzes eine kontinuierliche Fläche ohne Öffnungen beibehält. Eine Betrachtungsebene 514, welche die in 6 gezeigte Querschnittsansicht definiert, ist in 5 angegeben. Eine Betrachtungsebene 516, welche die in 8 und 9 gezeigte Querschnittsansicht definiert, ist ebenfalls in 5 angegeben.
In 6 ist ein Öffnungszufuhrkanal 600 gezeigt, der sich in Umfangsrichtung um den Ventilsitzkörper 510 herum erstreckt. In anderen Beispielen können jedoch andere Kanalkonturen verwendet werden. Zum Beispiel kann sich der Öffnungszufuhrkanal 600 radial und/oder vertikal durch den Ventilsitzkörper 510 erstrecken. Der Öffnungszufuhrkanal 600 führt der Vielzahl von Öffnungen 502 ein Fluid (z. B. Wasser, Alkohol, einen Kraftstoff auf Erdölbasis, ein Abgasfluid (z. B. einen Harnstoff), Luft usw.) zu.
Ein Einlass 602 des Öffnungszufuhrkanals ist ebenfalls in 6 gezeigt. Der Einlass 602 des Öffnungszufuhrkanals empfängt ein Fluid von einer stromaufwärtigen Komponente in der Baugruppe, wie etwa einem Einspritzöffnungsventil, einer Fluidpumpe, einem Fluidspeicher usw. Insbesondere kann das Fluid über eine beliebige der Fluidpumpen in den Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen zugeführt werden, die in dieser Schrift in Bezug auf 1-4 beschrieben wurden. Eine Betrachtungsebene 610, welche die in 6 gezeigte Querschnittsansicht definiert, ist in 6 angegeben.
7 zeigt erneut den Ventilsitz 500, der den Öffnungszufuhrkanal 600 und den Einlass 602 des Öffnungszufuhrkanals beinhaltet. Der Darstellung nach erstreckt sich der Einlass 602 des Öffnungszufuhrkanals von der periphären Fläche 508 des Ventilsitzes 500 radial durch den Ventilsitzkörper 510. Es wurden jedoch andere geeignete Stellen und Profile des Einlasses 602 des Öffnungszufuhrkanals in Erwägung gezogen. Des Weiteren erstreckt sich der Öffnungszufuhrkanal 600 der Darstellung nach in Umfangsrichtung um die Mittelachse 512 des Ventilsitzes 500. Es wurden jedoch andere Kanalkonturen in Erwägung gezogen. Die Einspritzöffnungen 502 erstrecken sich der Darstellung nach von dem Öffnungszufuhrkanal 600 nach innen in Richtung der Mittelachse 512.
8 zeigt eine weitere Ansicht des Ventilsitzes 500 mit dem Einlass 602 des Öffnungszufuhrkanals, dem Öffnungszufuhrkanal 600 und den Einspritzöffnungen 502.
9 zeigt eine der Einspritzöffnungen 502 im Querschnitt, die sich von dem Öffnungszufuhrkanal 600 durch den Ventilsitzkörper 510 zu einem Innenraum 900 erstreckt, der zumindest teilweise durch den Ventilsitz 500 begrenzt ist. Insbesondere erstreckt sich die Einspritzöffnung, die in 8 gezeigt ist, durch einen abgewinkelten Abschnitt 902 der oberen Fläche 504 des Ventilsitzes 500. Es versteht sich, dass der abgewinkelte Abschnitt 902 mit einem Ventilkopf eines Einlassventils oder eines Auslassventils zusammenpasst. Wie gezeigt, ist ein Winkel 904 zwischen einer Mittelachse einer der Einspritzöffnungen 502 und der periphären Fläche 508 des Ventilsitzes 500 gebildet.
Der Winkel 904 kann in einem Beispiel zwischen 45 und 60 Grad liegen. In anderen Beispielen kann der Winkel jedoch zwischen 0 und 180 Grad liegen. Ferner kann in einem Beispiel die Öffnung geprägte, laserplattierte Lichtbogen- und Radienteilausschnitte oder beliebige konturierte Geometrien aufweisen. In noch einem anderen Beispiel kann die Öffnung aufgebrachte Beschichtungen beinhalten, wie etwa einen Drahtlichtbogen durch Plasmatransfer (plasma transfer wire arc - PTWA), eine Laserplattierung, eine Metallabscheidung usw. Es wurden jedoch andere Winkel oder Winkelbereiche in Betracht gezogen. Die untere Fläche 506 des Ventilsitzes 500 ist ebenfalls in 5 gezeigt.
Des Weiteren können die Einspritzöffnungen 502 des Ventilsitzes, die in 4-9 gezeigt sind, in einem Beispiel durch Gießen und in anderen Beispielen durch Bohren gebildet sein. Ferner können in anderen Beispielen die Einspritzöffnungen des Ventilsitzes durch additive Fertigung hergestellt sein.
4-9 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt aneinander gekoppelt sind, können diese zumindest in einem Beispiel als sich direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegend oder zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die sich Flächen miteinander teilen, als in Flächenteilungskontakt stehend bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Abstand dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in zumindest einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, bezogen aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in zumindest einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren bezogen aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in zumindest einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Zusätzlich können Elemente mit abnehmenden oder zunehmenden Querschnittsprofilen als sich verjüngende Elemente bezeichnet werden.
10 zeigt ein Verfahren 1000 zum Betreiben eines Motorsystems. Das Verfahren 1000 sowie die anderen in dieser Schrift beschriebenen Verfahren können durch die Motorsysteme und Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen ausgeführt werden, die vorangehend in Bezug auf 1-9 beschrieben wurden. In anderen Beispielen können jedoch das Verfahren 1000 und die anderen in dieser Schrift beschriebenen Verfahren durch andere geeignete Motorsysteme, Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppen usw. umgesetzt werden. Darüber hinaus können Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 1000 und der übrigen in dieser Schrift eingeschlossenen Verfahren durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorangehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 1001 beinhaltet das Verfahren Betätigen einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe, um ein Fluid (z. B. Alkohol, Wasser, einen Kraftstoff auf Erdölbasis, ein Abgasfluid, Luft usw.) von dem Fluidspeicher zu der Einspritzöffnung und in dem Ventilsitz zu leiten. Auf diese Weise kann die Einspritzöffnung für die Einspritzung vorbereitet werden.
Bei 1002 beinhaltet das Verfahren Betätigen des Ventils zum Öffnen und Schließen des Ventils in ausgewählten Zeitintervallen, um das Ventil in eine offene Konfiguration und eine geschlossene Konfiguration zu platzieren. Es versteht sich, dass ein Ventilkopf des Ventils in einer geschlossenen Konfiguration mit dem Ventilsitz zusammenpasst, wodurch die Einspritzöffnung blockiert wird. Andererseits ist der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet, wenn das Ventil geöffnet ist, wodurch die Einspritzöffnung freigegeben wird. Auf diese Weise wird ein Fluidstrom durch die Einspritzöffnung auf Grundlage der Position des Ventils erhöht.
Bei 1003 beinhaltet das Verfahren Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können unter anderem eine Motordrehzahl, eine Motortemperatur, eine Abgastemperatur, einen Ansaugkrümmerdruck, eine Abgaszusammensetzung usw. einschließen. Die Betriebsbedingungen können unter Verwendung von Signalen bestimmt werden, die von Sensoren in dem Motor und/oder anderen Dateneingaben erfasst werden. Zum Beispiel kann die Zylindertemperatur unter Verwendung von Proben von einem an den Zylinder gekoppelten Temperatursensor erzeugt werden oder auf Grundlage von Proben von einem Motorkühlmitteltemperatursensor, Algorithmen, welche die Kühlmitteltemperatur mit der Zylindertemperatur korrelieren, usw. geschätzt werden.
Bei 1004 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob eine Änderung der Motorbetriebsbedingungen aufgetreten ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, dass die Motortemperatur angestiegen oder abgesunken ist. In anderen Beispielen kann bestimmt werden, ob die Motordrehzahl zu- oder abgenommen hat.
Wenn bestimmt wird, dass keine Änderung der Motorbetriebsbedingungen aufgetreten ist (NEIN bei 1004), geht das Verfahren zu 1006 über. Bei 1006 beinhaltet das Verfahren Aufrechterhalten einer aktuellen Fluideinspritzstrategie für den Ventilsitz. Zum Beispiel können vorbestimmte Werte für eine Zeitsteuerung der Ventilsitz-Einspritzung und/oder eine Dosierung in dem Motorsystem aufrechterhalten werden. Somit können/kann die Fluidpumpe und/oder das Einspritzöffnungsventil betrieben bzw. betätigt werden, um die vorbestimmte Strategie für die Zeitsteuerung der Ventilsitz-Einspritzung und/oder für die Dosierung auszuführen.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass eine Änderung der Motorbetriebsbedingungen aufgetreten ist (JA bei 1004), geht das Verfahren zu 1008 über. Bei 1008 beinhaltet das Verfahren Einstellen der Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe auf Grundlage von der (z. B. als Reaktion auf die) Änderung der Betriebsbedingungen. Schritt 1008 kann Schritt 1010-1012 beinhalten. Bei 1010 beinhaltet das Verfahren Einstellen der Fluidpumpe und bei 1012 beinhaltet das Verfahren Einstellen des Einspritzöffnungsventils. Beispielsweise kann die Fluidpumpenausgabe erhöht werden und kann das Einspritzöffnungsventil als Reaktion auf einen Anstieg der Motortemperatur geöffnet werden, um eine Menge an Fluid zu erhöhen, die durch die Einspritzöffnung des Einlassventilsitzes eingespritzt wird. In anderen Beispielen kann die Fluidpumpenausgabe verringert werden, um die Menge an Abgasfluid zu verringern, die durch den Abgasventilsitz eingespritzt wird, wenn bestimmt wird, dass ein Stickoxidumwandlungsverhältnis in dem Katalysator ein gewünschtes Niveau erreicht oder überschritten hat. Auf diese Weise kann die Dosierung einer Abgasfluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf bedingte Änderungen in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils eingestellt werden.
Bei 1014 kann das Verfahren Einstellen der Ventilhubzeitsteuerung beinhalten, um die Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch eine Ventilsitzöffnung zu verändern. Zum Beispiel kann die Ventilhubzeitsteuerung eines Einlassventils vorverlegt werden, um die Einspritzung eines Fluids (z. B. Alkohol, Wasser, eines Kraftstoffs auf Erdölbasis usw.) durch eine Einspritzöffnung des Einlassventilsitzes vorzuverlegen. In anderen Beispielen kann die Ventilhubzeitsteuerung eines Auslassventils verzögert werden, um die Einspritzung eines Fluids (z. B. eines Abgasfluides, von Luft usw.) aus einer Einspritzöffnung des Auslassventilsitzes zu verzögern. Es versteht sich, dass die Ventilhubzeitsteuerung durch variable Ventilzeitsteuerungssysteme eingestellt werden kann, die an das Einlass- und/oder Auslassventil gekoppelt sind.
11 zeigt ein weiteres Verfahren 1100 zum Steuern eines Motorsystems. Bei 1102 beinhaltet das Verfahren Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen. Beispielsweise kann die Temperatur des Ventilsitzes unter Verwendung von einem oder mehrerer Sensormesswerten von Temperatursensoren in dem Motor bestimmt werden. Es versteht sich, dass bei Schritt 1102 zusätzliche oder alternative Betriebsbedingungen bestimmt werden können, die beliebige der in Bezug auf Schritt 1003 in 10 erörterten Betriebsbedingungen einschließen können.
Unter weiterer Bezugnahme auf 11 beinhaltet das Verfahren bei 1104 Bestimmen, ob eine Änderung der Ventilsitztemperatur aufgetreten ist, die größer als ein Schwellenwert ist. Es wurden zahlreiche Schwellenwertänderungen in Betracht gezogen, wie etwa 0,5 °F, 1 °F, 5 °F, 10°F, 20 °F usw.
Wenn bestimmt wird, dass keine Änderung der Ventilsitztemperatur aufgetreten ist, die größer als der Schwellenwert ist (NEIN bei 1104), geht das Verfahren zu 1106 über. Bei 1106 beinhaltet das Verfahren Aufrechterhalten einer aktuellen Fluideinspritzstrategie für den Ventilsitz. Beispielsweise können vorbestimmte Werte für eine Zeitsteuerung der Ventilsitz-Einspritzung und/oder eine Dosierung aufrechterhalten werden. Somit können/kann die Fluidpumpe und/oder das Einspritzöffnungsventil betrieben bzw. betätigt werden, um die vorbestimmte Strategie für die Zeitsteuerung der Ventilsitz-Einspritzung und/oder für die Dosierung auszuführen.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass eine Änderung der Ventilsitztemperatur aufgetreten ist, die größer als der Schwellenwert ist (JA bei 1104), geht das Verfahren zu 1108 über. Bei 1108 beinhaltet das Verfahren Einstellen der Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe auf Grundlage von der Änderung der Ventilsitztemperatur. In einem Beispiel kann Schritt 1108 Schritt 1110-1114 beinhalten.
Bei 1110 kann das Verfahren Bestimmen, ob ein Ventilsitztemperaturanstieg oder -abfall aufgetreten ist, beinhalten. Wenn bestimmt wird, dass die Ventilsitztemperatur angestiegen ist, beinhaltet das Verfahren bei 1112 Verringern eines Fluiddrucks in der Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe. Zum Beispiel kann eine Ausgabe der Fluidpumpe in der Baugruppe verringert werden und/oder kann das Einspritzöffnungsventil geschlossen oder teilweise geschlossen werden, um den Druck des Fluids an der Einspritzöffnung in dem Ventilsitz zu verringern. Auf diese Weise kann ein Temperaturanstieg, der eine Vergrößerung der Einspritzöffnung verursacht, durch Verringern des Fluiddrucks in der Baugruppe ausgeglichen werden. In anderen Beispielen kann jedoch die Menge des durch die Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe strömenden Fluids erhöht werden, um eine Ventilsitzkühlung über das dadurch strömende Fluid zu erhöhen. In einem Beispiel können die Ventilsitze über interne Durchgänge gekühlt werden, die es dem Kühlmittel ermöglichen, von einem Wassermantel in und um die Sitzdurchgänge zu strömen und über eine herkömmliche Gestaltung in den Wassermanteldurchgang zurückzuströmen, oder in anderen Beispielen können aktive und/oder externe Rohrleitungen für getrennte kühlmittelgesteuerte Kühl- und/oder Wärmeverwaltungsstrategien verwendet werden.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Ventilsitztemperatur abgefallen ist, beinhaltet das Verfahren bei 1114 Erhöhen des Fluiddrucks in der Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe.
Zum Beispiel kann eine Ausgabe der Fluidpumpe in der Baugruppe erhöht werden und/oder kann das Einspritzöffnungsventil geöffnet oder teilweise geöffnet werden, um den Druck des Fluids an der Einspritzöffnung in dem Ventilsitz zu erhöhen. Auf diese Weise kann ein Temperaturabfall, der eine Verkleinerung der Einspritzöffnung verursacht, durch Verringern des Fluiddrucks in der Baugruppe ausgeglichen werden.
12 zeigt ein weiteres Verfahren 1200 zum Steuern eines Motorsystems. Bei 1202 beinhaltet das Verfahren Einspritzen von Luft in einen Abgasstrom durch eine Einspritzöffnung des Auslassventilsitzes. Es versteht sich, dass die Luft eingespritzt werden kann, wenn das Auslassventil offen und die Einspritzöffnung in dem Ventilsitz freigegeben ist.
Bei 1204 beinhaltet das Verfahren Beproben eines Abgassensors (z. B. eines Sauerstoffsensors). Zum Beispiel kann ein Abgassensor während eines Zeitraums beprobt werden, der mit dem Einspritzen der Luft in den Abgasstrom beginnt und zu einem nachfolgenden Zeitpunkt endet. Auf diese Weise können Sensormesswerte vorgenommen werden, wenn sich die eingespritzte Luft an dem Sensor vorbeibewegt.
Bei 1206 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob der Abgassensor eine Fehlfunktion aufweist. In einem Beispiel können die bei 1204 vorgenommenen Sensormesswerte mit erwarteten Werten verglichen werden, um zu ermitteln, ob der Abgassensor eine Fehlfunktion aufweist. Zum Beispiel kann ein Anstieg der Sauerstoffkonzentration nach der Einspritzung erwartet werden. Wenn die Sensormesswerte einen erwarteten Anstieg der Sauerstoffkonzentration angeben, kann bestimmt werden, dass der Sensor keine Fehlfunktion aufweist. Wenn die Sensorwerte jedoch keinen erwarteten Anstieg der Sauerstoffkonzentration angeben, kann bestimmt werden, dass der Abgassensor eine Fehlfunktion aufweist.
Wenn bestimmt wird, dass der Abgassensor keine Fehlfunktion aufweist (NEIN bei 1206), geht das Verfahren zu 1208 über. Bei 1208 beinhaltet das Verfahren Aufrechterhalten der aktuellen Betriebsstrategie des Motorsystems. Beispielsweise kann das Motorsystem gemäß vorbestimmten Sollwerten betrieben werden.
Wenn jedoch bestimmt wird, dass der Abgassensor eine Fehlfunktion aufweist (JA bei 1206), geht das Verfahren zu 1210 über. Bei 1210 beinhaltet das Verfahren Angeben einer Fehlfunktion des Abgassensors. Das Angeben einer Fehlfunktion des Abgassensors kann Auslösen eines Flags, Auslösen eines Sensorfehlfunktionsindikators (z. B. eines visuellen, akustischen und/oder haptischen Indikators) usw. beinhalten. Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 1212 Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage einer Sensorfehlfunktionsbestimmung. Zum Beispiel kann die Motordrehzahl begrenzt werden, können/kann die Kraftstoffeinspritzung und/oder die Ventilzeitsteuerung eingestellt werden usw. In anderen Beispielen kann Schritt 1212 jedoch aus dem Verfahren 1200 weggelassen werden.
Das Verfahren 1200 ermöglicht, dass Luft, die durch eine Einspritzöffnung des Auslassventilsitzes eingespritzt wird, in einer Diagnoseroutine für einen Abgassensor (z. B. einen Sauerstoffsensor) verwendet wird. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit des Diagnosealgorithmus erhöht und der Diagnosealgorithmus über einen weiten Bereich von Motorbetriebsbedingungen umgesetzt werden, im Vergleich zu früheren Strategien, die sich nicht auf in den Abgasstrom eingespritzte Luft stützen.
Nun unter Bezugnahme auf 13 stellt diese ein Beispiel für eine Kolbenposition, eine Einlassventilzeitsteuerung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungssteuerung, eine Zeitsteuerung für die Ventilsitz-Fluideinspritzung und eine Zeitsteuerung für die Einspritzöffnungsventilbetätigung dar, wie sie in 1-12 beschrieben sind. Das Beispiel aus 13 ist im Wesentlichen maßstabsgetreu, wenngleich nicht jeder einzelne Punkt mit Zahlenwerten beschriftet ist. Somit können relative Unterschiede von Zeitsteuerungen anhand der Abmessungen der Zeichnungen abgeschätzt werden. Gegebenenfalls können jedoch auch andere relative Zeitsteuerungen verwendet werden.
Fortfahrend mit 13 wird auf der x-Achse eine Motorposition in Grad Kurbelwinkel (Grad KW) veranschaulicht. Kurve 1302 stellt Kolbenpositionen (auf der y-Achse) in Bezug auf ihre Lage vom oberen Totpunkt (OT) und/oder unteren Totpunkt (UT) und ferner in Bezug auf ihre Lage innerhalb der vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) eines Motorzyklus dar.
Kurve 1304 stellt eine Einlassventilzeitsteuerung, einen Hub und eine Dauer für ein Einlassventil (auf der y-Achse) dar. Der Darstellung gemäß ist das Einlassventil während des Ansaugtaktes des Kolbens geöffnet. Allerdings versteht es sich, dass das Einlassventil in anderen Beispielen mit einer anderen Zeitsteuerung betätigt werden kann, indem die Verstellung, der Hub oder und/oder die Dauer auf Grundlage von Motorbedingungen eingestellt werden. L stellt den Betrag des Ventilhubs dar und D stellt die Dauer der Ventilöffnung dar.
Kurve 1306 stellt einen Kraftstoffeinspritzdruck von einer Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtung (z. B. Saugrohr- oder Direktkraftstoffeinstpritzvorrichtung) (auf der y-Achse) dar. ID gibt die Einspritzdauer an, während der ein Kraftstoff durch die Einspritzvorrichtung eingespritzt wird.
Kurve 1308 stellt einen Einspritzdruck in den Ventilsitz von einer Einspritzöffnung des Ventilsitzes (auf der y-Achse) dar. VID gibt die Einspritzdauer an, während der ein Fluid durch die Einspritzöffnung des Einlassventilsitzes eingespritzt wird. Wenngleich 13 die Ventilsitzeinspritzung in Bezug auf einen Einlassventilsitz darstellt, kann in anderen Beispielen zusätzlich oder alternativ eine Auslassventileinspritzung eingesetzt werden.
Verlauf 1310 gibt ein Steuersignal des Einspritzöffnungsventils an. Auf der y-Achse wird sowohl ein offener als auch ein geschlossener Wert angegeben. Es versteht sich außerdem, dass auch Signale bereitgestellt werden können, durch die das Ventil in unterschiedlichem Maße teilweise geöffnet oder teilweise geschlossen wird.
Wie in 13 gezeigt, werden die Kraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und die Fluideinspritzung über die Einspritzöffnung in dem Einlassventilsitz während eines Ansaugtaktes ausgeführt. Insbesondere versteht es sich, dass die Einspritzdauer der Einspritzöffnung (VID) beginnt, wenn das Einlassventil geöffnet ist, und endet, wenn das Einlassventil geschlossen ist. In anderen Beispielen kann das Einspritzöffnungsventil jedoch verwendet werden, um die Einspritzung von Fluid durch die Einspritzöffnung des Ventilsitzes während ausgewählter Ansaugakte zu verzögern und in einigen Fällen zu unterbinden. Des Weiteren kann die Menge an Einspritzöffnungseinspritzung eingestellt werden, indem die Ausgabe der Fluidpumpe in der Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe verändert wird. Auf diese Weise kann die Fluideinspritzung durch eine Einspritzöffnung des Ventilsitzes gesteuert werden, um gegebenenfalls die Verbrennungseffizienz zu erhöhen und die Emissionen zu verringern.
Es versteht sich, dass die in 13 gezeigten Verläufe beispielhafter Natur sind und dass in anderen Beispielen die Zeitsteuerung des Einlassventils und somit die Fluidzufuhr über die Einspritzöffnung anders sein kann. Zum Beispiel können Motoren mit variablem Ventilhub (veriable valve lift - VVL) und Motoren mit Atkinson- und Miller-Zyklus, die eine andere Ventilzeitsteuerung aufweisen können, wie etwa ein frühes oder spätes Einlassventilschließen, in anderen Beispielen verwendet werden. Insbesondere kann in einem Beispiel ein Ventilhub eines Einlassventils durch ein VVT-System vorverlegt oder verzögert werden, um eine Einspritzung des Fluids durch die Einspritzöffnung des Ventilsitzes vorzuverlegen oder zu verzögern.
Der technische Effekt des Einspritzens eines Fluids durch eine Einspritzöffnung in einem Ventilsitz besteht darin, die Kompaktheit einer Fluidzufuhrbaugruppe im Vergleich zu früheren Fluidzufuhrbaugruppen, die Fluideinspritzvorrichtungen einsetzen, zu erhöhen. Ein weiterer technischer Effekt des Leitens von Fluid durch eine Einspritzöffnung des Ventilsitzes besteht darin, die Zuverlässigkeit der Fluideinspritzbaugruppe zu erhöhen und die Kosten der Baugruppe zu senken, im Vergleich zu früheren Fluidzufuhrbaugruppen, die Fluideinspritzvorrichtungen nutzen.
Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen näher beschrieben. In einem Aspekt ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist und einen Ventilkopf beinhaltet; und einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet; wobei der Ventilsitz eine Einspritzöffnung beinhaltet; wobei der Ventilkopf in einer geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom durch die Einspritzöffnung behindert; wobei der Fluidstrom durch die Einspritzöffnung in einer offenen Konfiguration nicht durch den Ventilkopf behindert wird.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Steuern eines Motorsystems bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: Betätigen eines Ventils zum Öffnen und Schließen des Ventils in ausgewählten Zeitintervallen, um das Ventil in eine offene Konfiguration und eine geschlossene Konfiguration zu platzieren; wobei ein Ventilkopf des Ventils in der geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom aus einer in einem Ventilsitz eingeschlossenen Einspritzöffnung in einen Zylinder blockiert;
wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, in dem das Fluid gespeichert ist; und wobei der Ventilkopf in dem Ventil in der offenen Konfiguration von der Einspritzöffnung beabstandet ist. In einem Beispiel kann das Verfahren ferner Betätigen einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe zum Strömenlassen des Fluids aus dem Fluidspeicher in die Einspritzöffnung beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren ferner Vorverlegen oder Verzögern einer Einspritzung des Fluids durch die Einspritzöffnung durch Einstellen einer Ventilhubzeitsteuerung des Ventils beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren ferner Folgendes beinhalten: Einstellen eines Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist, und wobei das Einspritzöffnungsventil an die Einspritzöffnung gekoppelt ist. Das Verfahren kann ferner Einstellen einer Dosierung einer Abgasfluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf Bedingungsänderungen in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils beinhalten.
In einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist, der einen Ventilkopf beinhaltet und ausgebildet ist, um sich zu öffnen und zu schließen; einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst; eine Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe, die Folgendes beinhaltet: einen Fluidspeicher in Fluidverbindung mit der Einspritzöffnung; eine Fluidpumpe, die ausgebildet ist, um eine Strömungsrate eines Fluids einzustellen, das zwischen dem Fluidspeicher und der Einspritzöffnung strömt; und ein Einspritzöffnungsventil, das ausgebildet ist, um einen Fluidstrom zwischen der Fluidpumpe und der Einspritzöffnung zu regulieren; wobei durch ein Schließen des Ventils, um den Ventilkopf mit dem Ventilsitz zusammenzupassen, die Einspritzöffnung blockiert wird; und wobei durch ein Öffnen des Ventils, um den Ventilkopf von dem Ventilsitz wegzubewegen, die Einspritzöffnung freigegeben wird.
In einem weiteren Aspekt kann ein Motorsystem bereitgestellt sein, das Folgendes beinhaltet: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist und einen Ventilkopf beinhaltet; und einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet; wobei der Ventilsitz eine Einspritzöffnung beinhaltet; wobei durch ein Schließen des Ventils, um den Ventilkopf mit dem Ventilsitz zusammenzupassen, die Einspritzöffnung blockiert wird; und wobei durch ein Öffnen des Ventils, um den Ventilkopf von dem Ventilsitz wegzubewegen, die Einspritzöffnung freigegeben wird.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein Einlassventil sein und kann die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher stehen, der zumindest eines von Wasser, Alkohol und einem petroleumbasiertem Kraftstoff enthält.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein Auslassventil sein und kann die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher stehen, in dem zumindest eines von einem Abgasfluid und Luft gespeichert ist.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner einen zweiten Zylinder und ein zweites Auslassventil beinhalten, das an den zweiten Zylinder gekoppelt ist, wobei das zweite Auslassventil, wenn sich das zweite Auslassventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, auf einer durchgehenden Fläche eines zweiten Ventilsitzes, die keine Durchlässe an der durchgehenden Fläche beinhaltet, aufliegt und diese abdichtet.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner Folgendes beinhalten: einen Fluidspeicher in Fluidverbindung mit der Einspritzöffnung; und eine Fluidpumpe, die dazu ausgebildet ist, einen Fluidstrom zwischen dem Fluidspeicher und der Einspritzöffnung zu erzeugen.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen beinhalten, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen der Fluidpumpe, um eine Dosierung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf eine Änderung von einem oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu verändern.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner ein Einspritzöffnungsventil beinhalten, das ausgebildet ist, um einen Fluidstrom zwischen der Fluidpumpe und der Einspritzöffnung zu regulieren.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner
computerlesbare Anweisungen beinhalten, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um eine Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung auf Grundlage einer Motortemperatur einzustellen.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner computerlesbare Anweisungen beinhalten, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein Auslassventil sein und kann das Fluid ein Abgasfluid oder Luft einschließen oder wobei das Ventil ein Einlassventil ist und das Fluid eines oder mehrere von Wasser, Alkohol und einem Kraftstoff auf Erdölbasis einschließt.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein Auslassventil sein und kann das Fluid ein Abgasfluid sein.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte ist das Ventil ein Einlassventil und wobei das Fluid in dem Fluidspeicher zumindest eines von Wasser und Alkohol einschließt.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein Auslassventil sein und kann das Fluid Luft sein und wobei das Motorsystem ferner Folgendes umfassen kann: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einspritzen von Luft durch die Einspritzöffnung während eines Ausstoßtaktes des Zylinders; und Ausführen einer Diagnoseroutine eines Abgassensors unter Verwendung eines Sensormesswertes von einem Abgassensor, der nach dem Einspritzen von Luft durch die Einspritzöffnung und während des Ausstoßtaktes beprobt wurde, wobei sich der Abgassensor in einem Abgaskanal stromabwärts des Auslassventils befindet.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Ventil ein erstes Auslassventil sein und wobei das Fluid in dem Fluidspeicher zumindest eines von einem Abgasfluid beinhaltet und wobei das Motorsystem ferner Folgendes umfassen kann: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen einer Dosierung einer Abgasfluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf Bedingungsänderungen in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner einen zweiten Zylinder beinhalten, der ein zweites Auslassventil mit einem zweiten Ventilkopf beinhaltet, der auf einem zweiten Ventilsitz aufliegt und diesen abdichtet, wenn sich das zweite Auslassventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, wobei der Ventilsitz eine durchgehende Fläche bildet, die keine Einspritzöffnung beinhaltet.
In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem in einem Hybridfahrzeug integriert sein, das einen Elektromotor beinhaltet, der Bewegungsleistung an einem oder mehreren Antriebsrädern bereitstellt.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet. 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 Abfolge 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 graphisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorangehende Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Wie hierin verwendet, ist der Begriff „ungefähr“ so zu verstehen, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, 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, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche 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 anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist und einen Ventilkopf beinhaltet; und einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, wobei der Ventilsitz eine Einspritzöffnung beinhaltet, wobei der Ventilkopf in einer geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom in die Einspritzöffnung behindert; und wobei der Fluidstrom durch die Einspritzöffnung in einer offenen Konfiguration nicht durch den Ventilkopf behindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Einlassventil und wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, der zumindest eines von Wasser, Alkohol und einem Kraftstoff auf Erdölbasis enthält.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Auslassventil und wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, in dem zumindest eines von einem Abgasfluid und Luft gespeichert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch einen zweiten Zylinder und ein zweites Auslassventil gekennzeichnet, das an den zweiten Zylinder gekoppelt ist, wobei das zweite Auslassventil, wenn sich das zweite Auslassventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, auf einer durchgehenden Fläche eines zweiten Ventilsitzes, die keine Durchlässe an der durchgehenden Fläche beinhaltet, aufliegt und diese abdichtet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: einen Fluidspeicher in Fluidverbindung mit der Einspritzöffnung; und eine Fluidpumpe, die dazu ausgebildet ist, einen Fluidstrom zwischen dem Fluidspeicher und der Einspritzöffnung zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen gekennzeichnet, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführungsform die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen der Fluidpumpe, um eine Dosierung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf eine Änderung von einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu verändern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch ein Einspritzöffnungsventil gekennzeichnet, das dazu ausgelegt ist, einen Fluidstrom zwischen der Fluidpumpe und der Einspritzöffnung zu regulieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen gekennzeichnet, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um eine Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung auf Grundlage einer Motortemperatur einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch computerlesbare Anweisungen gekennzeichnet, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Motorsystems bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Betätigen eines Ventils zum Öffnen und Schließen des Ventils in ausgewählten Zeitintervallen, um das Ventil in eine offene Konfiguration und eine geschlossene Konfiguration zu platzieren; wobei ein Ventilkopf des Ventils in der geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom aus einer in einem Ventilsitz eingeschlossenen Einspritzöffnung in einen Zylinder blockiert; wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, in dem das Fluid gespeichert ist; und wobei der Ventilkopf in dem Ventil in der offenen Konfiguration von der Einspritzöffnung beabstandet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Auslassventil und schließt das Fluid ein Abgasfluid oder Luft ein oder wobei das Ventil ein Einlassventil ist und das Fluid eines oder mehrere von Wasser, Alkohol und einem Kraftstoff auf Erdölbasis einschließt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Betätigen einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe zum Strömenlassen des Fluids aus dem Fluidspeicher in die Einspritzöffnung gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Vorverlegen oder Verzögern einer Einspritzung des Fluids durch die Einspritzöffnung durch Einstellen einer Ventilhubzeitsteuerung des Ventils gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist, und wobei das Einspritzöffnungsventil an die Einspritzöffnung gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Auslassventil und ist das Fluid ein Abgasfluid und wobei das Verfahren ferner Einstellen einer Dosierung einer Abgasfluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf Bedingungsänderungen in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist, einen Ventilkopf beinhaltet und ausgebildet ist, um sich zu öffnen und zu schließen; einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst; eine Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe, die Folgendes beinhaltet: einen Fluidspeicher in Fluidverbindung mit der Einspritzöffnung; eine Fluidpumpe, die ausgebildet ist, um eine Strömungsrate eines Fluids einzustellen, das zwischen dem Fluidspeicher und der Einspritzöffnung strömt; und ein Einspritzöffnungsventil, das ausgebildet ist, um einen Fluidstrom zwischen der Fluidpumpe und der Einspritzöffnung zu regulieren; wobei durch ein Schließen des Ventils, um den Ventilkopf mit dem Ventilsitz zusammenzupassen, die Einspritzöffnung blockiert wird; und wobei durch ein Öffnen des Ventils, um den Ventilkopf von dem Ventilsitz wegzubewegen, die Einspritzöffnung freigegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Einlassventil und wobei das Fluid in dem Fluidspeicher zumindest eines von Wasser und Alkohol einschließt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein Auslassventil und wobei das Fluid Luft ist und wobei das Motorsystem ferner Folgendes umfasst: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einspritzen von Luft durch die Einspritzöffnung während eines Ausstoßtaktes des Zylinders; und Ausführen einer Diagnoseroutine eines Abgassensors unter Verwendung eines Sensormesswertes von einem Abgassensor, der nach dem Einspritzen von Luft durch die Einspritzöffnung und während des Ausstoßtaktes beprobt wurde, wobei sich der Abgassensor in einem Abgaskanal stromabwärts des Auslassventils befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ventil ein erstes Auslassventil und wobei das Fluid in dem Fluidspeicher zumindest eines von einem Abgasfluid beinhaltet und wobei das Motorsystem ferner Folgendes umfasst: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen einer Dosierung einer Abgasfluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf eine Bedingungsänderung in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch einen zweiten Zylinder gekennzeichnet, der ein zweites Auslassventil mit einem zweiten Ventilkopf beinhaltet, der auf einem zweiten Ventilsitz aufliegt und diesen abdichtet, wenn sich das zweite Auslassventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, wobei der Ventilsitz eine durchgehende Fläche bildet, die keine Einspritzöffnung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9777646 [0003, 0004]

Claims

Motorsystem, umfassend: ein Ventil, das an einen ersten Zylinder gekoppelt ist und einen Ventilkopf beinhaltet; und einen Ventilsitz, der mit dem Ventilkopf zusammenpasst, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, wobei der Ventilsitz eine Einspritzöffnung beinhaltet, wobei der Ventilkopf in einer geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom durch die Einspritzöffnung behindert; und wobei der Fluidstrom durch die Einspritzöffnung in einer offenen Konfiguration nicht durch den Ventilkopf behindert wird.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Einlassventil ist und wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, der zumindest eines von Wasser, Alkohol und einem Kraftstoff auf Erdölbasis enthält.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Auslassventil ist und wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, in dem zumindest eines von einem Abgasfluid und Luft gespeichert ist.
Motorsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend einen zweiten Zylinder und ein zweites Auslassventil, das an den zweiten Zylinder gekoppelt ist, wobei das zweite Auslassventil, wenn sich das zweite Auslassventil in einer geschlossenen Konfiguration befindet, auf einer durchgehenden Fläche eines zweiten Ventilsitzes, die keine Durchlässe an der durchgehenden Fläche beinhaltet, aufliegt und diese abdichtet.
Motorsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Fluidspeicher in Fluidverbindung mit der Einspritzöffnung; und eine Fluidpumpe, die dazu ausgebildet ist, einen Fluidstrom zwischen dem Fluidspeicher und der Einspritzöffnung zu erzeugen.
Motorsystem nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen der Fluidpumpe, um eine Dosierung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung als Reaktion auf eine Änderung von einem oder mehreren Motorbetriebsbedingungen zu verändern.
Motorsystem nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Einspritzöffnungsventil, das dazu ausgebildet ist, einen Fluidstrom zwischen der Fluidpumpe und der Einspritzöffnung zu regulieren.
Motorsystem nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um eine Dosierung und/oder Zeitsteuerung der Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung auf Grundlage einer Motortemperatur einzustellen.
Motorsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend computerlesbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist.
Verfahren zum Steuern eines Motorsystems, umfassend: Betätigen eines Ventils zum Öffnen und Schließen des Ventils in ausgewählten Zeitintervallen, um das Ventil in einer offenen Konfiguration und einer geschlossenen Konfiguration zu platzieren; wobei ein Ventilkopf des Ventils in der geschlossenen Konfiguration einen Fluidstrom aus einer in einem Ventilsitz eingeschlossenen Einspritzöffnung in einen Zylinder blockiert; wobei die Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit einem Fluidspeicher steht, in dem das Fluid gespeichert ist; und wobei der Ventilkopf in dem Ventil in der offenen Konfiguration von der Einspritzöffnung beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ventil ein Auslassventil ist und das Fluid ein Abgasfluid oder Luft einschließt oder wobei das Ventil ein Einlassventil ist und das Fluid eines oder mehrere von Wasser, Alkohol und einen Kraftstoff auf Erdölbasis einschließt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Betätigen einer Ventilsitz-Fluidzufuhrbaugruppe zum Strömenlassen des Fluids aus dem Fluidspeicher in die Einspritzöffnung.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend Vorverlegen oder Verzögern einer Einspritzung des Fluids durch die Einspritzöffnung durch Einstellen einer Ventilhubzeitsteuerung des Ventils.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Einstellen eines Einspritzöffnungsventils, um die Fluideinspritzung aus der Einspritzöffnung in den Zylinder zu verzögern, als Reaktion auf eine Änderung von zumindest einer Motorbetriebsbedingung, wenn sich das Ventil in einer offenen Konfiguration befindet und der Ventilkopf von dem Ventilsitz beabstandet ist, und wobei das Einspritzöffnungsventil an die Einspritzöffnung gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ventil ein Auslassventil ist und das Fluid ein Abgasfluid ist und wobei das Verfahren ferner Einstellen einer Dosierung einer Abgasfluideinspritzung die durch Einspritzöffnung als Reaktion auf Bedingungsänderungen in einer Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem stromabwärts des Ventils umfasst.