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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorzug der am 18. März 2009 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 61/161,227.
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ERFINDUNGSGEBIET
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Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung allgemein bezieht, beinhaltet das Steuern der Abgasrückführung in turboaufgeladenen Fremdzündungsmotorsystemen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Turboaufgeladene Motorsysteme beinhalten Motoren mit Verbrennungskammern zum Verbrennen von Kraftstoff und Oxidantien zur Umwandlung in mechanische Leistung und auch mit Einleitungsteilsystemen zum Befördern von Einleitungsgasen zu den Verbrennungskammern. Solche Motorsysteme weisen auch Abgasteilsysteme auf, um Abgase von den Verbrennungskammern weg zu tragen, das Motorabgasgeräusch zu dämpfen und Abgaspartikel und Stickoxide (NOx) zu reduzieren, die allgemein mit den Motorverbrennungstemperaturen zunehmen. Abgas wird oftmals aus dem Abgasteilsystem in das Einleitungsteilsystem zur Mischung mit Frischluft und zu dem Motor zurückgeführt. Abgasrückführung vergrößert die Menge an inertem Gas und reduziert gleichzeitig die Sauerstoffmenge in den Einleitungsgasen, wodurch Motorverbrennungstemperaturen reduziert und dadurch die NOx-Entstehung reduziert wird.
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Das Motorklopfen kann Geräusche und andere Effekte beinhalten, die mit der ungleichförmigen Verbrennung einer Oxidans-Kraftstoff-Mischung assoziiert sind. Beispielsweise zündet in einem Fremdzündungsmotor eine Zündkerze einen ersten Teil einer Oxidans-Kraftstoff-Mischung, wodurch eine Flammenfront erzeugt wird, die den ersten Teil verbrennt und sich von der Zündkerze zu unverbrannten Teilen der Mischung weg bewegt. Heiße Verbrennungsabgase hinter der Flammenfront komprimieren die unverbrannten Teile der Mischung vor der Flammenfront schnell, wodurch die Temperatur der unverbrannten Teile über eine Selbstentzündungstemperatur der Mischung schnell angehoben wird. Falls sich die Flammenfront schnell genug bewegt, um die unverbrannten Teile zu verbrauchen, bevor die unverbrannten Teile sich von selbst entzünden, dann findet eine normale Verbrennung ohne Klopfen statt. Ansonsten verbrennen die unverbrannten Teile fast sofort, wodurch eine starke Schockwelle in der Verbrennungskammer erzeugt wird, die das charakteristische metallische klingelnde oder klopfende Geräusch bewirkt.
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KURZE DARSTELLUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Ein Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren der externen Abgasrückführung (AGR) einschließlich Überwachen auf Motorklopfen in einem turboaufgeladenen Fremdzündungsmotor und Steuern des Flusses von ungekühlter Hochdruck-AGR und gekühlter Niederdruck-AGR zu dem Motor. Die Flusssteuerung beinhaltet das Verstellen von ungekühlter Hochdruck-AGR relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR derart, dass ungekühlte Hochdruck-AGR relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR als Reaktion auf die Abwesenheit von Motorklopfen erhöht wird und ungekühlte Hochdruck-AGR als Reaktion auf die Anwesenheit von Motorklopfen relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR verringert wird, bis des Motorklopfen aufhört.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren der externen Abgasrückführung (AGR) in einem turboaufgeladenen Fremdzündungsmotor, einschließlich Erfassen der Drehzahl des Motors, Bestimmen der Last des Motors und Überwachen auf Motorklopfen in dem Motor. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Steuern des Flusses von ungekühlter Hochdruck-AGR und gekühlter Niederdruck-AGR zu dem Motor gemäß einem Abgasrückführungsmodell, das auf Motordrehzahl und Last basiert und das ein Mischgebiet für ungekühlte Hochdruck-AGR und gekühlte Niederdruck-AGR enthält. Die Flusssteuerung beinhaltet die Verstellung von ungekühlter Hochdruck-AGR relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR, wenn der Motor bei Drehzahlen und Lasten arbeitet, die dem AGR-Mischgebiet entsprechen, sodass ungekühlte Hochdruck-AGR relativ zur gekühlten Niederdruck-AGR als Reaktion auf die Abwesenheit von Motorklopfen erhöht wird und ungekühlte Hochdruck-AGR als Reaktion auf die Anwesenheit von Motorklopfen relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR verringert wird, bis das Motorklopfen aufhört.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Produkt für einen turboaufgeladenen Fremdzündungsmotor. Das Produkt enthält einen Turbolader, der eine Turbine enthält, einen ungekühlten Hochdruck-AGR-Pfad vor der Turboladerturbine, einen gekühlten Niederdruck-AGR-Pfad hinter der Turboladerturbine und mindestens eine AGR-Flusssteuereinrichtung in Kommunikation mit mindestens einem der AGR-Pfade. Das Produkt enthält außerdem einen Controller in Kommunikation mit mindestens einer AGR-Flusssteuereinrichtung zum Steuern des Flusses von ungekühlter Hochdruck-AGR zu dem Motor und gekühlter Niederdruck-AGR zu dem Motor. Der Controller steuert die mindestens eine AGR-Flusssteuereinrichtung zum Verstellen ungekühlter Hochdruck-AGR relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR, sodass ungekühlte Hochdruck-AGR relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR bei Abwesenheit von Motorklopfen erhöht wird und ungekühlte Hochdruck-AGR bei Anwesenheit von Motorklopfen relativ zu gekühlter Niederdruck-AGR verringert wird, bis das Motorklopfen aufhört.
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Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele zwar Ausführungsbeispiele offenbaren, doch lediglich zu Zwecken der Darstellung gedacht sind und den Schutzbereich der Ansprüche nicht beschränken sollen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein ausführlicheres Verständnis von Ausführungsbeispielen ergibt sich aus der ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine Schemaansicht eines Ausführungsbeispiels eines turboaufgeladenen Fremdzündungsmotorsystems, das einen ungekühlten Hochdruck-Abgasrückführungspfad (AGR) und einen gekühlten Niederdruck-AGR-Pfad enthält; und
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2 eine graphische Darstellung des mittleren Arbeitsdrucks über der Motordrehzahl als ein illustratives Modell ungekühlter Hochdruck-AGR und gekühlter Niederdruck-AGR gemäß einem Ausführungsbeispiel einer auf Klopfen reagierenden Verstellung einer externen AGR-Mischung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist von lediglich beispielhafter Natur und soll die Ansprüche, ihre Anwendung oder Verwendungen auf keinerlei Weise beschränken.
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Eine beispielhafte Betriebsumgebung ist in 1 dargestellt und kann zum Implementieren eines Verfahrens der Abgasrückführungs-(AGR) Steuerung einschließlich einer auf Klopfen reagierenden Verstellung einer externen AGR-Mischung verwendet werden. Das Verfahren kann unter Verwendung eines geeigneten Systems ausgeführt werden und wird bevorzugt in Verbindung mit einem Motorsystem wie etwa System 10 ausgeführt. Die folgende Systembeschreibung liefert einfach einen kurzen Überblick über ein beispielhaftes Motorsystem, doch könnten auch andere hier nicht gezeigte Systeme und Komponenten das Verfahren unterstützen.
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Allgemein kann das System 10 einen Verbrennungsmotor 12 enthalten, um aus der internen Verbrennung einer Mischung aus Kraftstoff und Einleitungsgasen mechanische Leistung zu entwickeln. Zu einem geeigneten Kraftstoff zur Verwendung durch den Motor können unter anderem Benzin- und Dieselkraftstoff zählen. Das System kann auch ein Einleitungsteilsystem 14 enthalten, um allgemein die Einleitungsgase an den Motor 12 zu liefern, und ein Abgasteilsystem 16, um Verbrennungsgase von dem Motor 12 weg zu befördern. Der Ausdruck Einleitungsgase, wie er hier verwendet wird, kann Frischluft und zurückgeführte Abgase und/oder irgendein anderes geeignetes Oxidans beinhalten. Das System 10 kann auch einen Turbolader 18 in Kommunikation über dem Abgas- und Einleitungsteilsystem 14, 16 enthalten, um Einlassluft und/oder zurückgeführte Abgase zu komprimieren, um die Verbrennung zu verbessern und dadurch die Motorausgangsleistung zu erhöhen. Das System 10 kann weiterhin ein externes Abgasrückführungs-(AGR) Teilsystem 20 über dem Abgas- und Einleitungsteilsystem 14, 16 enthalten, um Abgase zur Mischung mit Frischluft zurückzuführen, um die Emissionsleistung des Motorsystems 10 zu verbessern. Das System 10 kann weiterhin ein Steuerteilsystem 22 zum Steuern des Betriebs des Motorsystems 10 enthalten. Der Fachmann erkennt, dass ein nicht gezeigtes Kraftstoffteilsystem verwendet werden kann, um einen beliebigen flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoff an den Motor 12 zur Verbrennung darin mit den Einleitungsgasen zu liefern.
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Der Motor 12 kann einen Motor vom Fremdzündungstyp beinhalten, der so konstruiert und ausgelegt ist, dass er Benzin oder andere brennbare Kraftstoffe verbrennt. Der Motor 12 kann einen Block 24 mit Zylindern und Kolben darin (nicht separat gezeigt) enthalten, die zusammen mit einem ebenfalls nicht separat gezeigten Zylinderkopf nicht gezeigte Verbrennungskammern für die interne Verbrennung einer Mischung aus Kraftstoff und Einleitungsgasen definieren. Der Motor 12 kann eine beliebige Menge von Zylindern enthalten und kann von einer beliebigen Größe sein und kann gemäß beliebiger geeigneter Drehzahlen und Lasten arbeiten. Beispielhafte Leerlaufdrehzahlen können in der Größenordnung von etwa 500 bis etwa 800 min–1 liegen, und die typische höchste Motordrehzahl kann in der Größenordnung von etwa 5500–6500 min–1 liegen und kann diesen Bereich sogar übersteigen. Der Ausdruck niedrige Drehzahlen und Lasten, wie er hierin verwendet wird, kann etwa 0% bis 33% der größten Motordrehzahlen und Lasten beinhalten, mittlere Drehzahlen und Lasten können etwa 25% bis 75% der größten Motordrehzahlen und Lasten beinhalten, und hohe Drehzahlen und Lasten können etwa 66% bis 100% der größten Motordrehzahlen und Lasten beinhalten. Niedrige bis mittlere Drehzahlen und Lasten, wie hierin verwendet, können etwa 0% bis 50% der größten Motordrehzahlen und Lasten beinhalten, und mittlere bis hohe Drehzahlen und Lasten können etwa 50% bis 100% der größten Motordrehzahlen und Lasten beinhalten.
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Das Einleitungsteilsystem 14 kann zusätzlich zu einem geeigneten Kanal und Verbindern ein Einlassende 26 enthalten, das einen nicht gezeigten Luftfilter zum Filtern von ankommender Luft und einen Turboladerverdichter 28 hinter dem Einlassende 26 zum Verdichten der Einlassluft aufweisen. Das Einleitungsteilsystem 14 kann auch einen Ladeluftkühler 30 hinter dem Turboladerverdichter 28 zum Kühlen der verdichteten Luft und ein Ansaugdrosselventil 32 hinter dem Ladeluftkühler 30 zum Drosseln des Flusses der gekühlten Luft zu dem Motor 12 enthalten. Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Einleitungsteilsystem 14 möglicherweise nicht das Drosselventil 32, und stattdessen kann die Laststeuerung unter Verwendung eines nicht gezeigten Ventiltriebs des Motors 12 mit variablem Ventilhub und variabler Dauer ausgeführt werden. Das Einleitungsteilsystem 14 kann auch einen Ansaugkrümmer 34 hinter dem Drosselventil 32 und vor dem Motor 12 enthalten, um die gedrosselte Luft zu empfangen und sie zu den Motorverbrennungskammern zu verteilen.
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Das Abgasteilsystem 16 kann zusätzlich zu einem geeigneten Kanal und Verbindern einen Abgaskrümmer 36 enthalten, um Abgase von den Verbrennungskammern des Motors 12 zu sammeln und sie hinter den Rest des Abgasteilsystems 16 zu befördern. Das Abgasteilsystem 16 kann auch eine Turboladerturbine 38 in einer stromabwärtigen Kommunikation mit dem Abgaskrümmer 36 enthalten. Der Turbolader 18 kann ein Turbolader vom Typ mit verstellbarer Turbinengeometrie (VTG), ein Zweistufen-Turbolader oder ein Turbolader mit einem Wastegate oder einer Bypasseinrichtung oder dergleichen sein. In jedem Fall können der Turbolader 18 und/oder etwaige Turboladerhilfseinrichtungen einen geeigneten Aktuator enthalten und können verstellt werden, um einen oder mehrere Abgasrückführungsflüsse zu beeinflussen. Das Abgasteilsystem 16 kann auch beliebige geeignete Emissionseinrichtungen 40 an einer beliebigen geeigneten Stelle enthalten, beispielsweise einen Katalysator oder dergleichen. Das Abgasteilsystem 16 kann auch ein vor einem Abgasauslass 44 angeordnetes Abgasdrosselventil 42 enthalten.
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Das AGR-Teilsystem 20 ist bevorzugt ein Hybrid- oder externes Doppelpfad-AGR-Teilsystem zum Rückführen von Teilen der Abgase von dem Abgasteilsystem 16 zu dem Einleitungsteilsystem 14 zur Verbrennung im Motor 12. Dementsprechend kann das AGR-Teilsystem 20 zwei Pfade enthalten: einen Hochdruck-AGR-Pfad (HP) 46 und einen Niederdruck-AGR-Pfad (LP) 48. Bevorzugt kann der HP-AGR-Pfad 46 vor der Turboladerturbine 38 mit dem Abgasteilsystem 16 verbunden sein, aber hinter dem Turboladerverdichter 28 mit dem Einleitungsteilsystem 12 verbunden sein. Außerdem kann der LP-AGR-Pfad 48 bevorzugt hinter der Turboladerturbine 38 mit dem Abgasteilsystem 16 verbunden sein, aber vor dem Turboladerverdichter 28 mit dem Einleitungsteilsystem 14 verbunden sein.
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Der HP-AGR-Pfad 46 kann zusätzlich zu einem geeigneten Kanal und Verbindern eine HP-AGR-Flusssteuereinrichtung 50 enthalten, um die Rückführung von Abgasen von dem Abgasteilsystem 16 zu dem Einleitungsteilsystem 14 zu steuern. Die Einrichtung 50 kann ein HP-AGR-Ventil 50 sein, das sich in dem Pfad 46 zwischen dem Abgas- und Einleitungskanal befinden kann oder an einer Verbindungsstelle des Pfades 46 und des Abgas- oder Einleitungskanals, und kann vor der Turboladerturbine 38 betätigbar sein. Das HP-AGR-Ventil 50 kann eine unabhängige Einrichtung mit ihrem eignen Aktuator sein, oder es kann mit dem Ansaugdrosselventil 32 zu einer kombinierten Einrichtung mit einem gemeinsamen Aktuator integriert sein. Der HP-AGR-Pfad 46 kann vor der Turboladerturbine 38 und hinter dem Drosselventil 32 geschaltet sein, um HP-AGR-Gase mit gedrosselter Luft und anderen Einleitungsgasen zu mischen (die Luft kann LP-AGR aufweisen). In jedem Fall kann der HP-AGR-Pfad 46 ungekühlte HP-AGR zur Zufuhr zum Motor 12 bereitstellen. Wenngleich nicht gezeigt, kann der HP-AGR-Pfad 46 auch einen Kühler mit einem Bypassventil und einen Zweig um den Kühler herum zum Bereitstellen gekühlter und/oder ungekühlter HP-AGR enthalten.
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Der LP-AGR-Pfad 48 kann zusätzlich zu einem geeigneten Kanal und Verbindern eine LP-AGR-Flusssteuereinrichtung 52 enthalten, um die Rückführung von Abgasen von dem Abgasteilsystem 16 zu dem Einleltungsteilsystem 14 zu steuern. Die Einrichtung 52 kann ein LP-AGR-Ventil 52 sein, das sich in dem Pfad 48 zwischen dem Abgas- und Einleitungskanal befinden kann, oder an der Verbindung des Pfades 48 und des Abgaskanals, wie gezeigt. Das LP-AGR-Ventil 52 kann eine unabhängige Einrichtung mit ihrem eigenen Aktuator sein, oder sie kann mit dem Abgasdrosselventil 42 zu einer kombinierten Einrichtung mit einem gemeinsamen Aktuator integriert sein, wie in 1 gezeigt. Der LP-AGR-Pfad 48 kann auch einen LP-AGR-Kühler 54 hinter oder optional vor dem LP-AGR-Ventil 52 enthalten, um die LP-AGR-Gase zu kühlen. Der LP-AGR-Pfad 48 kann hinter der Turboladerturbine 38 und vor dem Turboladerverdichter 28 geschaltet sein, um LP-AGR-Gase mit gefilterter Einlassluft zu mischen. In jedem Fall kann der LP-AGR-Pfad 48 gekühlte LP-AGR zur Zufuhr zum Motor 12 bereitstellen. Wenngleich nicht gezeigt, kann der LP-AGR-Pfad 48 auch ein Bypassventil und einen Zweig um den Kühler 54 herum enthalten, um gekühlte und/oder ungekühlte LP-AGR bereitzustellen.
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Das Steuerteilsystem 22 kann eine beliebige geeignete Hardware, Software und/oder Firmware enthalten, um mindestens einige Teile der hierin offenbarten Verfahren auszuführen. Beispielsweise kann das Steuerteilsystem 22 Ausgabeeinrichtungen enthalten, beispielsweise einige oder alle der oben erörterten Motorsystemaktuatoren. Bei einem anderen Beispiel kann das Steuerteilsystem 22 auch Eingabeeinrichtungen enthalten, beispielsweise eine beliebige Anzahl und beliebige Arten von Motorsystemsensoren 56, 58.
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Die Motorsystemsensoren 56, 58 können beliebige geeignete Einrichtungen zum Überwachen von Motorsystemparametern enthalten. Bei einigen Beispielen kann ein Klopfsensor das Motorklopfen messen, ein Motordrehzahlsensor kann die Drehgeschwindigkeit einer Motorkurbelwelle, einer Nockenwelle oder dergleichen messen (nicht gezeigt), und Ansaug- und Abgaskrümmerdrucksensoren können den Druck von Gasen messen, die in die Motorzylinder und von diesen weg strömen. Bei weiteren Beispielen kann ein Einlassluftmassenstromsensor den ankommenden Luftstrom in dem Einleitungsteilsystem 14 messen, ein Krümmermassenstromsensor kann den Strom von Einleitungsgasen zu dem Motor 12 messen, und Abgassystemstromsensoren können den Strom durch einen oder beide der AGR-Pfade 46, 48 oder beliebige andere Abgassystemabschnitte messen.
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Zusätzlich zu den hierin erörterten Arten von Sensoren können beliebige andere geeignete Sensoren und ihre assoziierten Parameter von dem System und den Verfahren umfasst sein. Beispielsweise können die Sensoren 56, 58 auch oder stattdessen Motorzylinderdrucksensoren, andere Drucksensoren, Temperatursensoren, andere Drehzahlsensoren, Positionssensoren, Drucksensoren, chemische Sensoren, Beschleunigungssensoren, Filtersensoren, andere Stromsensoren, Schwingungssensoren oder dergleichen enthalten. Mit anderen Worten können beliebige Sensoren verwendet werden, um beliebige geeignete physikalische Parameter zu erfassen, einschließlich elektrischer, mechanischer und chemischer Parameter. Der Ausdruck Sensor, wie er hierin verwendet wird, kann eine beliebige geeignete Hardware und/oder Software beinhalten, die zum Erfassen eines beliebigen Motorsystemparameters und/oder verschiedener Kombinationen solcher Parameter verwendet wird.
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Das Steuerteilsystem 22 kann weiterhin einen oder mehrere nicht gezeigte Controller in Kommunikation mit den Aktuatoren und Sensoren 56, 58 zum Empfangen und Verarbeiten von Sensoreingangs- und Übertragen von Aktuatorausgangssignalen enthalten. Allgemein kann der Controller die verschiedenen Sensoren 56, 58 unter Berücksichtigung gespeicherter Anweisungen und/oder Daten empfangen und verarbeiten/eingeben und Ausgangssignale zu verschiedenen Systemeinrichtungen senden, beispielsweise Aktuatoren von Ventilen 32, 42, 50, 52 und der Turbine 38. Wenngleich nicht gezeigt, können der Controller und andere bestromte Systemeinrichtungen mit Elektrizität von einer Stromversorgung versorgt werden, beispielsweise einer oder mehreren Batterien, Brennstoffzellen oder dergleichen. Der Controller kann beispielsweise eine elektrische Schaltung, eine elektronische Schaltung oder einen elektronischen Chip und/oder eine Recheneinrichtung enthalten.
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Bei der Recheneinrichtungsausführungsform kann der Controller allgemein einen Prozessor, einen Speicher, der an den Prozessor gekoppelt sein kann, und eine oder mehrere Schnittstellen enthalten, die den Controller an die eine oder mehreren anderen Systemeinrichtungen koppeln. Der Prozessor kann Anweisungen ausführen, die mindestens einen Teil der Funktionalität für das Motorsystem 10 bereitstellen. Der Ausdruck Anweisungen, wie er hierin verwendet wird, kann beispielsweise eine Steuerlogik, Computersoftware und/oder -firmware, programmierbare Anweisungen oder andere geeignete Anweisungen beinhalten. Der Prozessor kann beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen und/oder eine beliebige andere geeignete Art von Verarbeitungseinrichtung beinhalten. Außerdem kann der Speicher konfiguriert sein, eine Speicherung für Daten bereitzustellen, die von dem Motorsystem 10 empfangen oder darauf geladen werden, und/oder für prozessorausführbare Anweisungen. Die Daten und/oder Anweisungen können beispielsweise als Nachschlagetabellen, Formeln, Algorithmen, Kennfelder, Modelle und/oder ein beliebiges anderes geeignetes Format gespeichert werden. Der Speicher kann beispielsweise RAM, ROM, EPROM und/oder eine beliebige andere geeignete Art von Speicherungseinrichtung beinhalten. Schließlich können die Schnittstellen beispielsweise Analog-Digital- oder Digital-Analog-Wandler, Signalkonditionierer, Verstärker, Filter, andere elektronische Einrichtungen oder Softwaremodule und/oder beliebige andere geeignete Schnittstellen beinhalten. Die Schnittstellen können beispielsweise RS-232-, parallelen, SCSI-(Small Computer System Interface), USB-(Universal Serial Bus), CAN-, MOST-, LIN-, FlexRay- und/oder beliebigen anderen geeigneten Protokollen entsprechen. Die Schnittstellen können Schaltungen, Software, Firmware oder eine beliebige andere Einrichtung enthalten, um den Controller bei dem Kommunizieren mit den anderen Systemeinrichtungen zu unterstützen oder dies zu ermöglichen.
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Das Verfahren kann mindestens teilweise als ein Computerprogramm durchgeführt werden, und die verschiedenen Motorsystemdaten können in einem Speicher als eine Nachschlagetabelle oder dergleichen gespeichert werden. Das Computerprogramm kann in einer Vielzahl von Formen existieren, sowohl aktiven als auch inaktiven. Beispielsweise kann das Computerprogramm als ein oder mehrere Softwareprogramme existieren, die Programmanweisungen in Sourcecode, Objektcode, ausführbarem Code oder anderen Formaten umfassen; eine oder mehrere Firmwareprogramme oder HDL-Dateien (Hardware Description Language). Beliebige der obigen können auf einem Computer verwendbaren Medium verkörpert sein, das eine oder mehrere Speicherungseinrichtungen und/oder Signals in komprimierter oder unkomprimierter Form enthält. Zu beispielhaften computerverwendbaren Speicherungseinrichtungen zählen ein herkömmliches Computersystem-RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable, Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable, Programmable ROM) und magnetische oder optische Platten oder Bänder. Es ist deshalb zu verstehen, dass das Verfahren mindestens teilweise durch eine oder mehrere beliebige elektronische Einrichtungen durchgeführt werden kann, die die hierin offenbarten Funktionen ausführen können.
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Das Steuerteilsystem
22 kann Eingangssignale von einem oder mehreren der Motorsystemparametersensoren
56,
58 empfangen und verarbeiten, um eine AGR-Totalfraktion auf beliebige geeignete Weise direkt zu messen und zu berechnen oder die AGR-Totalfraktion zu schätzen, beispielsweise wie in
WO 07076038 offenbart. Außerdem können die individuellen Mengen von HP- und LP-AGR, die die AGR-Totalfraktion darstellen, allgemein so gesteuert werden, wie ebenfalls in
WO 07076038 offenbart, beispielsweise als ein Verhältnis von HP- zu LP-AGR, ein Prozentsatz von HP-AGR relativ zu LP-AGR oder dergleichen. Aber die Menge an HP-AGR kann genauer gesagt gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gesteuert werden.
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Eine Ausführungsform kann ein Verfahren zum Steuern externer Abgasrückführung beinhalten, das mindestens teilweise als ein oder mehrere Computerprogramme innerhalb der Arbeitsumgebung des oben beschriebenen Systems 10 ausgeführt werden kann. Der Fachmann erkennt außerdem, dass das Verfahren gemäß einer beliebigen Anzahl von Ausführungsformen unter Verwendung anderer Motorsysteme innerhalb der Arbeitsumgebungen ausgeführt werden kann. Während die Beschreibung des Verfahrens fortschreitet, wird auf das beispielhafte System 10 von 1 Bezug genommen.
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Gemäß einer beispielhaften Implementierung des Verfahrens wird die Drehzahl eines turboaufgeladenen Fremdzündungsmotors erfasst. Beispielsweise kann einer der Sensoren 56, 58 ein Kurbelwellensensor in Kommunikation mit dem Controller des Steuerteilsystem 22 sein.
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Außerdem kann die Last des Motors bestimmt werden. Beispielsweise kann die Motorlast unter Verwendung eines oder mehrerer der Sensoren 56, 58 bestimmt werden, um einen oder mehrere beliebige geeignete Parameter zu erfassen, beispielsweise Druck/Drücke, die zu der Motorlast in Korrelation stehen, oder dergleichen. Bei einer Ausführungsform kann die Motorlast von dem Drosselventil 32 gesteuert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Motorlast durch einen nicht gezeigten Ventiltrieb des Motors 12 mit variablem Ventilhub und variabler Dauer gesteuert werden. Das Steuern ungekühlter HPL kann in einem ungedrosselten Motor bei Drehzahlen über denen anwendbar sein, für die mindestens etwas Druckabfall oder Druckdifferential vorliegt, um den Fluss von ungekühltem HPL anzutreiben. Bei einem Beispiel können solche Drehzahlen in der Größenordnung von etwa 2500 min–1 sein. Dementsprechend kann das Verfahren mit gedrosselten und ungedrosselten Motoren verwendet werden.
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Weiterhin wird der Motor auf Motorklopfen hin überwacht. Beispielsweise können ein oder mehrere der Sensoren 56, 58 einen oder mehrere Motorklopfsensoren in Kommunikation mit dem Controller des Steuerteilsystems 22 enthalten. Bei einem weiteren Beispiel kann das Motorklopfen auf der Basis von einem oder mehreren anderen erfassten Parametern bestimmt werden, die unter Verwendung der Sensoren 56, 58 erfasst werden können.
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Zudem kann der Fluss ungekühlter HP-AGR und gekühlter LP-AGR zu dem Motor gemäß einem AGR-Modell gesteuert werden, das ungekühlte Hochdruck-AGR- und gekühlte Niederdruck-AGR-Abschnitte enthält. Beispielsweise kann der Fluss von Abgasen durch den ungekühlten HP- und gekühlten LP-AGR-Pfad als Reaktion auf Motorklopfen verstellt werden, das von einem oder mehreren der Sensoren 56, 58 erfasst wird. Insbesondere kann das Steuerteilsystem 22 einen oder mehrere Motorklopfsensoren überwachen, eine derartige Eingabe verarbeiten und Ausgangssignale zu einem oder mehreren der oben erörterten Aktuatoren erzeugen, um eines oder mehrere der Ventile 32, 42, 50, 52 und/oder die Turboladerturbine 38 zu steuern, um den Fluss durch die AGR-Pfade 46, 48 zu variieren, um eine externe AGR-Mischung aus ungekühlter HP- und gekühlter LP-AGR bereitzustellen, durch die ein Motorklopfen vermieden wird. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass die Anwesenheit und Abwesenheit von Motorklopfen durch die Verwendung von Sensoren direkt bestimmt werden kann oder indirekt aus Deduktion von anderen Sensoren und geeigneten Modellen.
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Das AGR-Modell kann ein beispielhaftes AGR-Kennfeld enthalten, beispielsweise wie in 2 dargestellt, bei der der mittlere Arbeitsdruck eines Motors über der Drehzahl des Motors aufgetragen ist. Wenngleich das Kennfeld auf der Basis der oben erwähnten Parameter zweidimensional ist, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass andere AGR-Modelle verwendet werden könnten, beispielsweise eine oder mehrere Nachschlagetabellen, oder ein dreidimensionales Kennfeld unter Verwendung eines beliebigen geeigneten zusätzlichen Parameters und der gleichen oben erwähnten Parameter oder anderer.
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Bei dem Beispielmodell von 2 wird ungekühlte HP-AGR ausschließlich in einem ersten Arbeitsgebiet 70 bei relativ niedrigen bis mittleren Lasten (beispielsweise unter etwa 7,5 bar) oder relativ niedrigen zu mittleren Drehzahlen (beispielsweise Leerlauf bis etwa 2750 min–1) verwendet. Ungekühlte HP-AGR wird ebenfalls ausschließlich in einem zweiten Arbeitsgebiet 72 verwendet, einschließlich Drehzahlen und Lasten unter einer Grenze 74 der ungekühlten HP-AGR. Im Gegensatz dazu wird gekühlte LP-AGR ausschließlich in einem dritten Arbeitsgebiet 80 verwendet, das relativ mittlere bis hohe Motorlasten (beispielsweise über etwa 7,5 bar) über relativ niedrige bis mittlere Drehzahlen (beispielsweise Leerlauf bis etwa 2750 min–1) enthält. Gekühlte LP-AGR wird auch ausschließlich in einem vierten Arbeitsgebiet 82 verwendet, das Drehzahlen und Lasten zwischen einer Grenze 84 der gekühlten LP-AGR und dem dritten Arbeitsgebiet 80 enthält. Eine Grenze 90 trennt das erste und dritte Arbeitsgebiet 70, 80. Und eine Mischung aus sowohl ungekühlter HP-AGR als auch gekühlter LP-AGR wird in einem fünften Arbeitsgebiet 92 zwischen den Grenzen 74, 84 der ungekühlten HP-AGR und gekühlten LP-AGR verwendet.
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Gemäß einer beispielhaften Implementierung kann eine Menge an ungekühlter HP-AGR relativ zu einer Menge an gekühlter LP-AGR verstellt werden, um Motorklopfen zu vermeiden. Diese Verstellung kann für alle Drehzahlen und Lasten ausgeführt werden, wo ungekühlte HP-AGR sowohl möglich ist (beispielsweise wegen eines geeigneten Druckdifferentials über relevanten Abschnitten des Systems) als auch über gekühlte LP-AGR bevorzugt wird (beispielsweise aus den oben erörterten Gründen). Für alle derartigen Drehzahlen und Lasten, falls kein Motorklopfen vorliegt, wird dann das Ausmaß ungekühlter HP-AGR relativ zu gekühlter LP-AGR vergrößert, falls aber Motorklopfen vorliegt, dann wird das Ausmaß an ungekühlter HP-AGR verringert, bis das Motorklopfen aufhört. Falls beispielsweise und unter Bezugnahme auf 2 bei 3500 min–1 und 10 bar, bei Punkt 94 gezeigt, kein Motorklopfen vorliegt, dann wird die ungekühlte HP-AGR vergrößert. Falls beispielsweise Motorklopfen bei 5000 min–1 und 15 bar, bei Punkt 96 gezeigt, vorliegt, dann wird ungekühlte HP-AGR verringert, bis das Motorklopfen aufhört.
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Schließlich kann gekühlte LP-AGR bei relativ niedrigen Motorlasten verwendet werden, um NOx zu reduzieren, doch kann ungekühlte HP-AGR auch in einem bestimmten Ausmaß verwendet werden, um NOx bei niedrigen Motorlasten zu reduzieren. Außerdem kann bei mittleren bis relativ hohen Motorlasten ungekühlte HP-AGR in einem größeren Ausmaß als LP-AGR für einen effizienteren Motorbetrieb verwendet werden, und zwar wegen der geringeren Motorpumpverluste, die im Vergleich zu LP-AGR mit HP-AGR assoziiert sind. Weil mit ungekühlter HP-AGR assoziierte hohe Einleitungsgastemperaturen im Allgemeinen kontraproduktiv sind, wenn versucht wird, das Motorklopfen zu reduzieren, kann ungekühlte HP-AGR in einem geringeren Ausmaß als LP-AGR im eingeschwungenen Betrieb bei mit hohen Temperaturen assoziierten relativ hohen Motorlasten verwendet werden.
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Dennoch kann ungekühlte HP-AGR im instationären Betrieb bei relativ hohen Motorlasten verwendet werden. Dies ist der Fall, weil der ungekühlte HP-AGR-Pfad relativ kühle Gase für eine kurze, aber ausreichende Zeitdauer liefert, nachdem der Pfad geöffnet wird, bis die heißen Abgase die thermische Trägheit in dem Fahrtkanal, Ventil, Krümmer und dergleichen überwinden, wenn der Pfad mit Hitze gesättigt wird. Dementsprechend kann ein ungekühlter HP-AGR-Pfad während solcher hoher Drehzahl-, hoher Lasttransienten für mindestens eine gewisse Zeitperiode teilweise offen sein oder geöffnet werden. Und während der HP-AGR-Pfad mit Hitze gesättigt wird, kann der ungekühlte HP-AGR-Pfad allmählich geschlossen werden, indem beispielsweise ein AGR-Ventil in dem Pfad allmählich geschlossen wird.
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Die obige Beschreibung von Ausführungsformen ist von lediglich beispielhafter Natur, und deshalb sind Variationen davon nicht als ein Abweichen von dem Gedanken und Schutzbereich der Ansprüche anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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