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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zum Steuern einer Kraftmaschine eines Fahrzeugs in Ansprechen auf die Vorzündungsdetektion.
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Unter bestimmten Betriebsbedingungen können Kraftmaschinen, die hohe Kompressionsverhältnisse besitzen oder aufgeladen sind, um eine spezifische Ausgangsleistung zu vergrößern, für Vorzündungs-Verbrennungsereignisse bei geringen Drehzahlen anfällig sein. Die frühe Verbrennung aufgrund der Vorzündung kann sehr hohe Zylinderinnendrücke verursachen und kann zu Verbrennungsdruckwellen ähnlich zum Verbrennungsklopfen, aber mit größerer Intensität, führen. Es sind Strategien für die Vorhersage und/oder die frühe Detektion der Vorzündung basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine entwickelt worden. Außerdem können nach der Detektion verschiedene Schritte zum Abschwächen der Vorzündung unternommen werden.
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In Ansprechen auf das Auftreten eines Zylinder-Vorzündungsereignisses können z. B. der betroffene Zylinder oder die betroffene Zylinderreihe für eine definierte Anzahl von Verbrennungsereignissen angereichert werden. Unter den gleichen Betriebsbedingungen können jedoch einige Zylinder einer Kraftmaschine eine höhere Häufigkeit der Vorzündung als andere besitzen. Die höhere Vorzündungsrate kann verursachen, dass sich die betroffenen Zylinder früher verschlechtern und dadurch die Kraftmaschinenleistung beeinflussen.
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Folglich kann in einem Beispiel das obige Problem wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine behandelt werden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der Kraftmaschine basierend auf dem Vorzündungszählerstand jedes Zylinders, um jeden Zylinder auf einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand zu bringen, während ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der oder in der Nähe der Stöchiometrie aufrechterhalten wird.
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In einem Beispiel kann ein Kraftmaschinen-Steuersystem die Vorzündungszählerstände jedes Kraftmaschinenzylinders vergleichen. Dann kann basierend auf dem Vergleich jeder Zylinder mit Kraftstoff beaufschlagt werden, um den Vorzündungszählerstand jedes Zylinders näher zueinander, z. B. auf einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand, zu bringen. Als ein Beispiel kann ein Kraftmaschinenzylinder mit einem relativ höheren Vorzündungszählerstand (wie z. B. einem Vorzündungszählerstand, der höher als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist) angereichert werden, während ein Kraftmaschinenzylinder mit einem relativ niedrigeren Vorzündungszählerstand (wie z. B. einem Vorzündungszählerstand, der niedriger als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist) abgereichert werden kann. Der Grad (z. B. die Menge, die Dauer usw.) der Anreicherung und der Abreicherung kann sowohl auf der Anzahl der Zylinder, die einen Vorzündungszählerstand besitzen, der von dem gemeinsamen Zählerstand (und in welcher Richtung) verschieden ist, als auch auf der Abweichung des Vorzündungszählerstands jedes Zylinder von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand basieren. Ferner können die Mengen so eingestellt werden, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der oder in der Nähe der Stöchiometrie aufrechterhalten wird.
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Auf diese Weise kann die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders eingestellt werden, um das Auftreten der Vorzündung in jedem Zylinder auszugleichen, wobei dadurch ein hohes Auftreten der Vorzündung in irgendeinem gegebenen Zylinder verringert wird. Gleichzeitig kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschinenabgase auf der Stöchiometrie aufrechterhalten werden, während die Vorzündungszählerstände der Zylinder ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann die Verschlechterung der Kraftmaschine aufgrund der Vorzündung verringert werden, während die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Abgasemissionen der Kraftmaschine verbessert werden.
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Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile beseitigen.
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1 zeigt ein Beispiel-Kraftmaschinensystem.
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2 zeigt eine Beispiel-Brennkammer.
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3 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Ausgleichen des Auftretens der Zylindervorzündung in einer Kraftmaschine.
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4 zeigt Beispieländerungen des Zylinderdrehmoments in Ansprechen auf die Einstellungen der Zylinder-Kraftstoffbeaufschlagung.
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5 zeigt einen Beispiel-Kraftstoffeinspritzbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Ausgleichen des Auftretens anomaler Verbrennungsereignisse, die mit der Vorzündung (und dem Klopfen) in einer Kraftmaschine, wie z. B. dem Kraftmaschinensystem nach den 1–2, in Beziehung stehen. Ein Kraftmaschinen-Steuereinheit (Controller) kann die Vorzündungs-Historie oder -Zählerstände jedes Zylinders der Kraftmaschine miteinander vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann der Controller die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders einstellen, um den Vorzündungszählerstand jedes Zylinders näher zueinander, z. B. auf einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand, zu bringen. Der Controller kann konfiguriert sein, um basierend auf dem Vergleich eine Steuerroutine auszuführen, wie z. B. die Beispielroutine nach 3, um die Zylinder mit einem relativ höheren Auftreten der Vorzündung selektiv anzureichern, während die Zylinder mit einem relativ niedrigeren Auftreten der Vorzündung selektiv abgereichert werden. Ein Grad der Anreicherung und ein Grad der Abreicherung können so eingestellt werden, dass die Häufigkeit der Vorzündung in den Zylindern ausgeglichen ist, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der oder in der Nähe der Stöchiometrie aufrechterhalten wird. Der Controller kann außerdem die Zylinderdrehmoment-Übergangsvorgänge (4) durch das Einstellen der zeitlichen Steuerung der Funken eines gegebenen Zylinders kompensieren. Eine Beispiel-Kraftstoffeinspritzoperation ist hier unter Bezugnahme auf 5 veranschaulicht. Auf diese Weise kann durch das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder, um die Vorzündungszählerstände der Zylinder auszugleichen, die Kraftmaschinenleistung verbessert werden, während anomale Verbrennungsereignisse der Kraftmaschinen behandelt werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6, das ein Kraftmaschinensystem 8 enthält. Das Kraftmaschinensystem 8 kann eine Kraftmaschine 10 enthalten, die mehrere Zylinder 30 besitzt. Die Kraftmaschine 10 enthält einen Kraftmaschineneinlass 23 und einen Kraftmaschinenauslass 25. Der Kraftmaschineneinlass 23 enthält eine Drosselklappe 62, die über einen Einlassdurchgang 42 fluidtechnisch an den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist. Der Kraftmaschinenauslass 25 enthält einen Auslasskrümmer 48, der schließlich zu einem Auslassdurchgang 35 führt, der das Abgas zur Atmosphäre leitet. Die Drosselklappe 62 kann sich unterstromig einer Aufladevorrichtung, wie z. B. eines Turboladers 50 oder eines Laders, und oberstromig eines (nicht gezeigten) Nachkühlers im Einlassdurchgang 42 befinden. Als solcher kann der Nachkühler konfiguriert sein, um die Temperatur der durch die Aufladevorrichtung komprimierten Einlassluft zu verringern. Der Turbolader 50 kann einen Kompressor 52 enthalten, der zwischen dem Einlassdurchgang 42 und dem Einlasskrümmer 44 angeordnet ist. Der Kompressor 52 kann wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 54, die zwischen dem Auslasskrümmer 48 und dem Auslassdurchgang 35 angeordnet ist, über eine Turbinenwelle 56 angetrieben sein.
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Der Kraftmaschinenauslass 25 kann eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 70 enthalten, die in einer eng gekoppelten Position im Auslass angebracht sein können. Eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, ein Mager-NOx-Filter, einen SCR-Katalysator, ein PM-Filter usw. enthalten.
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Das Kraftmaschinensystem 8 kann ferner einen (wie dargestellt ist) oder mehrere Klopfsensoren 90 enthalten, die längs des Kraftmaschinenblocks 11 verteilt sind. Wenn mehrere Klopfsensoren enthalten sind, können sie symmetrisch oder asymmetrisch längs des Kraftmaschinenblocks verteilt sein. Der Klopfsensor 90 kann ein Beschleunigungsmesser oder ein Ionisationssensor sein.
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Ein Kraftmaschinen-Controller kann konfiguriert sein, um basierend auf der Ausgabe (z. B. der zeitlichen Steuerung der Signale, der Amplitude, der Intensität, der Frequenz usw.) des einen oder der mehreren Klopfsensoren 90 anomale Verbrennungsereignisse aufgrund des Zylinderklopfens zu detektieren und von jenen zu unterscheiden, die eine Zylindervorzündung angeben. In einem Beispiel kann ein Vorzündungsereignis eines Zylinders basierend auf einem Zylinderklopfsignal, das in einem ersten, früheren Fenster geschätzt wird und das größer als ein erster, höherer Schwellenwert ist, bestimmt werden, während ein Klopfereignis eines Zylinders basierend auf einem Zylinderklopfsignal, das in einem zweiten, späteren Fenster geschätzt wird und das größer als ein zweiter, niedrigerer Schwellenwert ist, bestimmt werden kann. In einem Beispiel können die Fenster, in denen die Klopfsignale geschätzt werden, Kurbelwinkel-Fenster sein.
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Die durch den Kraftmaschinen-Controller unternommenen Abschwächungshandlungen, um das Klopfen zu behandeln, können sich außerdem von jenen unterscheiden, die durch den Controller unternommen werden, um die Vorzündung zu behandeln. Das Klopfen kann z. B. unter Verwendung der Einstellungen der zeitlichen Steuerung der Zündfunken (z. B. der Spätzündung) und der EGR behandelt werden, während die Vorzündung unter Verwendung der Lastbegrenzung und der Kraftstoffanreicherung behandelt werden kann.
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Das Fahrzeugsystem 6 kann ferner ein Steuersystem 14 enthalten. Es ist dargestellt, dass ein Steuersystem 14 Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126 (der sich im Auslasskrümmer 48 befindet), Klopfsensor(en) 90, einen Temperatursensor 127 und einen Drucksensor 129 (der sich unterstromig der Abgasreinigungsvorrichtung 70 befindet) enthalten. Weitere Sensoren, wie z. B. Druck-, Temperatur-, Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Orte in dem Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein, wie hier ausführlicher erörtert ist. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren Kraftstoffeinspritzdüsen 66 und eine Drosselklappe 62 enthalten. Das Steuersystem 14 kann Steuereinheit bzw. einen Controller 12 enthalten. Der Controller kann Eingangsdaten von verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren in Ansprechen auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf einer Anweisung oder einem Code, der darin entsprechend einer oder mehreren Routinen programmiert ist, auslösen. Eine Beispielsteuerroutine ist hier unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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2 stellt eine Beispielausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders einer Brennkraftmaschine 10 (nach 1) dar. Die Kraftmaschine 10 kann Steuerparameter von einem Steuersystem, das den Controller 12 enthält, und eine Eingabe von einer Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier außerdem die ”Brennkammer”) 30 der Kraftmaschine 10 kann die Brennkammerwände 136 enthalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Personenfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
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Der Zylinder 30 kann die Einlassluft über eine Folge von Einlassluftdurchgängen 142, 144 und 146 empfangen. Der Einlassluftdurchgang 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlassdurchgänge eine Aufladevorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten. 2 zeigt z. B. die Kraftmaschine 10, die mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlassdurchgängen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die längs des Auslassdurchgangs 148 angeordnet ist, enthält. Der Kompressor 174 kann wenigstens teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 angetrieben sein, während die Aufladevorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. In weiteren Beispielen, wie z. B. jenen, wo die Kraftmaschine 10 mit einem Lader versehen ist, kann jedoch die Abgasturbine 176 optional weggelassen sein, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben sein kann. Eine Drosselklappe 20, die eine Drosselklappen-Platte 164 enthält, kann längs eines Einlassdurchgangs der Kraftmaschine vorgesehen sein, um die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck der Einlassluft zu verändern, die den Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird. Die Drosselklappe 20 kann z. B. unterstromig des Kompressors 174 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt ist, oder kann alternativ oberstromig des Kompressors 174 vorgesehen sein.
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Der Auslassdurchgang 148 kann die Abgase von weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 zusätzlich zu denen vom Zylinder 30 empfangen. Es ist gezeigt, dass der Abgassensor 128 oberstromig der Abgasreinigungsvorrichtung 178 an den Auslassdurchgang 148 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie z. B. einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO- (wie dargestellt ist), einem HEGO- (erwärmten EGO-), einem NOx-, einem HC- oder einem CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren geschätzt werden, die sich im Auslassdurchgang 148 befinden. Alternativ kann die Abgastemperatur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl, der Last, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFR), der Spätzündung usw. abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es kann erkannt werden, dass die Abgastemperatur alternativ durch irgendeine Kombination der hier aufgelisteten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
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Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Es ist z. B. gezeigt, dass der Zylinder 30 wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 30 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 einschließlich des Zylinders 30 wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
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Das Einlassventil 150 kann über ein Nockenwellen-Betätigungssystem 151 durch Nockenwellenbetätigung durch den Controller 12 gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 156 über ein Nockenwellen-Betätigungssystem 153 durch den Controller 12 gesteuert sein. Die Nockenwellen-Betätigungssysteme 151 und 153 können jeweils eine oder mehrere Nockenwellen enthalten und können ein Nockenwellen-Profilschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler zeitlicher Steuerung der Nockenwelle (VCT-System) und/oder ein System mit variabler zeitlicher Steuerung der Ventile (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu ändern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch die Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenwellenbetätigung einschließlich der CPS- und/oder VCT-Systeme gesteuertes Auslassventil enthalten. In noch weiteren Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen Aktuator oder ein Betätigungssystem mit variabler zeitlicher Steuerung der Ventile gesteuert sein.
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Der Zylinder 30 kann ein Kompressionsverhältnis besitzen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt bzw. am oberen Totpunkt befindet. Üblicherweise liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann jedoch das Kompressionsverhältnis vergrößert sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Enthalpie oder Verdampfung verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann, falls die Direkteinspritzung verwendet wird, aufgrund ihrer Wirkung auf das Kraftmaschinenklopfen außerdem vergrößert sein.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 enthalten, um die Verbrennung einzuleiten. Das Zündsystem 190 kann unter ausgewählten Betriebsmodi in Ansprechen auf ein Zündvorverstellungssignal SA vom Controller 12 über die Zündkerze 192 der Brennkammer 30 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen sein, wie z. B. wenn die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 30 eine Kraftstoffeinspritzdüse 166 enthält. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 166 direkt an den Zylinder 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist (die im Folgenden außerdem als ”DI” bezeichnet wird. Während 2 die Einspritzdüse 166 als eine Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie sich außerdem über dem Kolben, wie z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis die Mischung und die Verbrennung verbessern, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird. Alternativ kann sich die Einspritzdüse über und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 80, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 166 zugeführt werden. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei einem niedrigeren Druck zugeführt werden, wobei in diesem Fall die zeitliche Steuerung der Kraftstoff-Direkteinspritzung während des Verdichtungstakts eingeschränkter als dann sein kann, wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Während dies nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckaufnehmer besitzen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt. Es wird erkannt, dass in einer alternativen Ausführungsform die Einspritzdüse 166 eine Kanaleinspritzdüse sein kann, die den Kraftstoff dem Einlasskanal oberstromig des Zylinders 30 bereitstellt.
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Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 2 nur einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine. Als solcher kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze usw. enthalten.
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Die Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 80 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten, wie z. B. unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, eine unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder deren Kombinationen usw. enthalten.
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Der Controller 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, die Eingabe-/Ausgabeports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem besonderen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 110 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 112, einen Haltespeicher 114 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 118 gekoppelten Temperatursensor 116; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP-Signal) vom Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor; eines Krümmerabsolutdruck-Signals (MAP-Signals) von einem Sensor 124, einem Zylinder-AFR von einem EGO-Sensor 128 und einer anomalen Verbrennung von einem Klopfsensor und einem Kurbelwellen-Beschleunigungssensor. Aus dem PIP-Signal kann durch den Controller 12 ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP vom Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Vakuums oder des Drucks im Einlasskrümmer bereitzustellen.
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Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 106 ausführbare Anweisungen repräsentieren, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch weitere Varianten, die vorhergesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen.
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Nun ist in 3 eine Beispielroutine 300 zum Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders einer Kraftmaschine basierend auf dem Vorzündungszählerstand jedes Zylinders beschrieben, um das Auftreten der Vorzündung in allen Zylindern auszugleichen, während ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aufrechterhalten wird. Durch das Ausgleichen des Vorzündungszählerstandes aller Zylinder kann die Verschlechterung der Kraftmaschine aufgrund der häufigen Zylindervorzündung verringert werden.
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Bei 302 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine geschätzt und/oder gemessen. Diese enthalten z. B. die Kraftmaschinendrehzahl und -last, die Aufladung, den Krümmerdruck (MAP), die Krümmerluftladungstemperatur (MCT), das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Lambda), den Oktangehalt des Kraftstoffs usw. Bei 304 kann der Vorzündungszählerstand jedes Zylinders bestimmt werden. In einem Beispiel kann der Vorzündungszählerstand jedes Zylinders in einer Nachschlagtabelle in der Datenbank des Kraftmaschinen-Controllers gespeichert sein. Die Nachschlagtabelle kann in regelmäßigen Intervallen (z. B. jeden Kraftmaschinenzyklus, alle 50 Meilen, jede Stunde usw.) oder in Ansprechen auf das Auftreten einer Zylindervorzündung aktualisiert werden.
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Der Vorzündungs-Zählerstand (PI-Zählerstand) für jeden Zylinder kann z. B. einen Fahrt-PI-Zählerstand des Zylinders und einen Lebensdauer-PI-Zählerstand des Zylinders enthalten. Der Fahrt-PI-Zählerstand des Zylinders kann eine Schätzung einer Gesamtzahl der Vorzündungsereignisse in dem Zylinder während der aktuellen Fahrt oder des Kraftmaschinenzyklus enthalten. Der Lebensdauer-PI-Zählerstand des Zylinders kann eine Schätzung der Gesamtzahl der Vorzündungsereignisse in dem Zylinder während der Lebensdauer des Kraftmaschinenbetriebs enthalten. Ferner können einzelne Lebensdauer-PI-Zählerstände und Fahrt-PI-Zählerstände der Zylinder verwendet werden, um einen Lebensdauer- und Fahrt-PI-Gesamtzählerstand der Kraftmaschine zu bestimmen. Als solcher kann der PI-Zählerstand jedes Zylinders die Vorzündungshistorie des gegebenen Zylinders repräsentieren und kann mit der Neigung jedes Zylinders für weitere Vorzündungsereignisse korreliert sein.
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Als solche kann unter ansonsten völlig gleichen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine die Häufigkeit der Vorzündung in verschiedenen Zylindern aufgrund sowohl der Unterschiede bei der Herstellung als auch der Unterschiede des Kompressionsverhältnisses, der effektiven Wärmeabfuhr, der Kraftstoffeinspritzung usw. verschieden sein. Aus wenigstens einigen derselben Gründe kann sich die Häufigkeit des Klopfens außerdem zwischen den Zylindern ändern. Die Zylinder mit einem höheren Auftreten der Vorzündung und des Klopfens können sich aufgrund der höheren darin erfahrenen Verbrennungsdrücke früher verschlechtern. Durch das Ausgleichen der Häufigkeit anomaler Verbrennungsereignisse in den verschiedenen Zylindern, d. h., indem der Vorzündungszählerstand aller Zylinder auf einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand gebracht wird, kann die Verschlechterung der Zylinder aufgrund der Vorzündung verringert werden.
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Bei 306 kann basierend auf dem Vorzündungszählerstand jedes Zylinders ein gemeinsamer Vorzündungs-Sollzählerstand für alle Zylinder der Kraftmaschine bestimmt werden. In einem Beispiel kann der gemeinsame Vorzündungszählerstand ein gewichteter Durchschnitt der Vorzündungszählerstände aller Zylinder der Kraftmaschine sein. In einem weiteren Beispiel enthält die Kraftmaschine Gruppen von Zylindern, wobei der gemeinsame Vorzündungszählerstand ein gewichteter Durchschnitt der Vorzündungszählerstände aller Zylinder der Gruppe sein kann. Alternativ kann der gemeinsame Vorzündungszählerstand eine alternative statistische Funktion (z. B. der Mittelwert, der Modalwert, der Medianwert usw.) der Vorzündungszählerstände aller Zylinder sein.
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Bei 308 kann eine Abweichung des Vorzündungszählerstandes jedes Zylinders von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand bestimmt werden. Bei 310 können eine Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand über dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand und eine Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand unter dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand bestimmt werden.
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Bei 312 kann bestätigt werden, ob ein gegebener Zylinder einen Vorzündungszählerstand besitzt, der größer als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist. Wenn ja, dann enthält bei 314 die Routine das Anreichern des Zylinders mit einem relativ höheren Vorzündungszählerstand. Bei 316 kann der Grad der Anreicherung (z. B. die Menge, die Dauer usw.) des gegebenen Zylinders basierend auf der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand über dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand, der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand unter dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand und ferner basierend auf der Abweichung des Vorzündungszählerstandes jedes Zylinders von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand eingestellt werden.
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Wenn bei 312 im Vergleich bestimmt wird, dass der gegebene Zylinder einen Vorzündungszählerstand besitzt, der niedriger als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist, dann enthält bei 318 die Routine die Abreicherung des Zylinders mit dem relativ niedrigeren Vorzündungszählerstand. Bei 320 kann der Grad der Abreicherung (z. B. die Menge, die Dauer usw.) des gegebenen Zylinders basierend sowohl auf der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand über dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand, der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand unter dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand als auch auf der Abweichung jedes Zylinders von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand eingestellt werden. Bei 322 können der Grad der Anreicherung und der Grad der Abreicherung der Zylinder ferner eingestellt werden, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der oder in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Als solche enthalten die typischen Kraftstoffeinstellungen zum Abschwächen der Vorzündung die Anreicherung oder die Abreicherung der Zylinder mit der entsprechenden Abgasanreicherung oder -abreicherung. Hier haben die Erfinder erkannt, dass durch das Auswählen (z. B. vor irgendeiner Kraftstoffeinstellung der Zylinder) eines gemeinsamen Vorzündungszählerstandes für alle Zylinder einer Kraftmaschine basierend sowohl auf der Anzahl der Zylinder als auch ihrer jeweiligen Vorzündungszählerstände und dann das Ausführen der Kraftstoffeinstellungen der Zylinder, um jeden Zylinder auf den im Voraus gewählten gemeinsamen Vorzündungszählerstand zu bringen, fette Kraftstoffeinspritzungen in einigen Kraftmaschinenzylindern durch magere Kraftstoffeinspritzungen in anderen Zylindern der Kraftmaschine ausgeglichen werden können. Der Grad der Anreicherung und Abreicherung erlangt z. B. nicht nur den gemeinsamen Vorzündungs-Sollzählerstand in jedem Zylinder, sondern das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs jener Zylinder erreicht außerdem ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis. Folglich kann die Kraftstoffanreicherung eines Zylinders in Ansprechen auf eine große Frequenz der Vorzündung in einem Zylinder durch eine Kraftstoffabreicherung eines Zylinders ausgeglichen werden, die die Frequenz der Vorzündung in einem weiteren Zylinder (oder in weiteren Zylindern) erhöht. Auf diese Weise wird jeder Zylinder auf eine gemeinsame Häufigkeit der Vorzündung gebracht, um das Risiko der Verschlechterung in den Zylindern mit einem hohen Auftreten der Vorzündung zu verringern. Gleichzeitig wird ein Grad und eine Anzahl der Anreicherungen der Zylinder durch einen Grad und eine Anzahl der Abreicherungen der Zylinder ausgeglichen, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase des Gemischs der Zylinder auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Folglich ist die Kraftmaschinen-Gesamtleistung verbessert.
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Bei 324 können die sich aus den Kraftstoffausgleichseinstellungen der Zylinder ergebenden (oder erwarteten) Drehmomentstörungen der Zylinder durch das Einstellen einer zeitlichen Steuerung der Funken der Zylinder kompensiert werden. Spezifisch kann die Routine das Einstellen einer zeitlichen Steuerung der Zündfunken wenigstens eines Zylinders basierend auf einem Zylinderdrehmoment-Unterschied zwischen den Zylindern enthalten. 4 zeigt eine Abbildung 400 einer Beispieländerung des Zylinderdrehmoments in Ansprechen auf eine Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders (wie sie sich aufgrund einer Änderung der Kraftstoffeinspritzung des Zylinders ergeben kann). In dem dargestellten Beispiel ist eine relativ größere Änderung (z. B. Abnahme) des Drehmoments für einen ersten Zylinder 401 ersichtlich, der um einen Betrag abgereichert ist, während eine relativ kleinere Änderung (z. B. Zunahme) des Drehmoments für einen zweiten Zylinder 402 ersichtlich ist, der um den gleichen Betrag angereichert ist. Als solcher kann der Kraftmaschinen-Controller konfiguriert sein, einen Drehmomentunterschied zwischen den Zylindern (ΔTq) zu berechnen und den Unterschied mit einem vorgegebenen Drehmomentschwellenwert zu vergleichen. Falls der Drehmomentunterschied zwischen den Zylindern größer als der Schwellenwert ist, kann die Bedienungsperson des Fahrzeugs den Drehmomentübergangsvorgang wahrnehmen, was die Fahrerfahrung der Bedienungsperson verschlechtern kann. Um diesen Drehmomentübergangsvorgang zu kompensieren und das durch die Bedienungsperson wahrgenommene verschlechterte Fahrgefühl zu verringern, kann der Controller folglich eine zeitliche Steuerung der Funken des zweiten Zylinders 402, z. B. durch das Vergrößern eines Betrags der Spätzündung des Zylinders, einstellen, um das Drehmoment des Zylinders zu verringern und dadurch den Drehmomentunterschied zwischen den Zylindern zu verringern. Als solches kann dies (vorübergehend) das Kraftmaschinendrehmoment um einen kleinen Betrag verringern, dies kann jedoch akzeptiert werden, um das Fahrgefühl des Fahrers zu verbessern. Eine beispielhafte zeitliche Steuerung der Funken des Zylinders ist hier unter Bezugnahme auf das Beispiel nach 5 ausgearbeitet.
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Während die dargestellte Ausführungsform der Routine 300 das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der Kraftmaschine basierend auf den Vorzündungszählerständen der Zylinder veranschaulicht, wird erkannt, dass in alternativen Ausführungsformen die Kraftstoffbeaufschlagung weiter basierend auf einer Klopfrate (d. h. der Häufigkeit des Zylinderklopfens) jedes Zylinders eingestellt werden kann, um zusätzlich die Klopfrate jedes Zylinders auf eine gemeinsame (durchschnittliche) Klopfrate zu bringen. Während die dargestellte Ausführungsform die Einstellungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinders basierend auf dem Vorzündungszählerstand jedes Zylinders einer Kraftmaschine (d. h. auf einer kraftmaschinenspezifischen Basis) veranschaulicht, kann in alternativen Ausführungsformen, in denen die Kraftmaschine verschiedene Zylindergruppen enthält, die Routine das Vergleichen der Vorzündungszählerstände jedes Zylinders in einer gegebenen Zylindergruppe (d. h. auf einer gruppenspezifischen Basis) und basierend auf dem Vergleich das Einstellen einer jedem Zylinder in einer gegebenen Zylindergruppe zugeführten Kraftstoffmenge enthalten, um die Vorzündungszählerstände jedes Zylinders in dieser Gruppe näher zueinander zu bringen, während ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der gegebenen Zylindergruppe auf der oder in der Nähe der Stückgeometrie aufrechterhalten wird. Das heißt, die Vorzündung jeder Zylindergruppe kann unabhängig von den anderen Gruppen ausgeglichen werden.
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In einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine eine erste Zylindergruppe und eine zweite Zylindergruppe enthalten, wobei der Kraftmaschinen-Controller konfiguriert sein kann, um die die Vorzündung der Zylinder ausgleichende Kraftstoffeinstellung für eine Zylindergruppe, aber nicht für die andere auszuführen. Die erste Zylindergruppe kann z. B. einen höheren durchschnittlichen Vorzündungszählerstand als die zweite Zylindergruppe besitzen. Alternativ kann die erste Zylindergruppe einen Zylinder mit dem höchsten Vorzündungszählerstand aller Zylinder der Kraftmaschine besitzen. Während derartiger Zustände kann der Kraftmaschinen-Controller konfiguriert sein, nur die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder der ersten Gruppe (und nicht der zweiten Zylindergruppe) einzustellen, um die Häufigkeit der Vorzündung nur in der ersten Gruppe auszugleichen.
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In noch weiteren Beispielen, wie z. B. den Kraftmaschinensystemen, die konfiguriert sind, um mit einem oder mehreren Kraftstofftypen zu arbeiten, kann die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders ferner basierend auf einem Kraftstofftyp des in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs eingestellt werden. Wenn der eingespritzte Kraftstoff z. B. ein Alkohol-Kraftstoff (z. B. eine Äthanol-Benzin-Mischung) ist, kann die Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem Alkoholgehalt (oder dem Oktangehalt) des eingespritzten Kraftstoffs eingestellt werden. Dies kann das Einstellen der jedem Zylinder zugeführten Kraftstoffmenge und/oder das Einstellen des für die Zylinder gewünschten gemeinsamen Vorzündungszählerstandes basierend auf dem Alkoholgehalt (oder dem Oktangehalt) des eingespritzten Kraftstoffs enthalten. In einem Beispiel kann die Einstellung die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders enthalten, um den Vorzündungszählerstand jedes Zylinders auf einen niedrigeren gemeinsamen Vorzündungszählerstand zu bringen, wie der Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt.
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Selbst nachdem die die Vorzündung der Zylinder ausgleichenden Kraftstoffeinstellungen ausgeführt worden sind, können Vorzündungsereignisse der Zylinder auftreten. In Ansprechen auf ein weiteres Auftreten einer Vorzündung in einem gegebenen Zylinder kann der Kraftmaschinen-Controller konfiguriert sein, den betroffenen Zylinder (oder die betroffene Zylindergruppe) während einer Dauer (z. B. einer Anzahl von Verbrennungsereignissen) anzureichern. Außerdem kann der Controller konfiguriert sein, eine Kraftmaschinenlast des Zylinders (oder der Zylindergruppe) während der Dauer zu begrenzen und die Vorzündungszählerstand-Nachschlagtabelle durch die Vergrößerung des Vorzündungszählerstandes des betroffenen Zylinders zu aktualisieren. Der aktualisierte Vorzündungszählerstand kann dann verwendet werden, um die die Vorzündung der Zylinder ausgleichenden Operationen während anschließender Kraftmaschinenzyklen einzustellen.
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Auf diese Weise können durch die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders einer Kraftmaschine basierend auf einem Vorzündungszählerstand jedes Zylinders der Kraftmaschine alle Zylinder auf einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand gebracht werden, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase im Wesentlichen auf der Stöchiometrie aufrechterhalten wird.
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Beispielhafte Einstellungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder, die verwendet werden können, um die Vorzündungszählerstände der Zylinder einander anzunähern, werden nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, die eine Beispielabbildung 500 enthält, die die Einstellungen gemäß der Routine 300 nach 3, die die Vorzündung der Zylinder ausgleichen, graphisch veranschaulicht.
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In der Abbildung 500 sind die einzelnen Zylinder eines Kraftmaschinensystems entlang der x-Achse graphisch dargestellt (hier vier Zylinder 1–4, die als Cyl1–Cyl4 aufgelistet sind). In einem Beispiel kann das Kraftmaschinensystem eine aufgeladene Kraftmaschine sein, die einen Turbolader enthält, der konfiguriert ist, der Kraftmaschine eine aufgeladene Einlass-Luftladung bereitzustellen. Während die dargestellte Abbildung die Zylinder 1–4 veranschaulicht, wird erkannt, dass die Nummern der Zylinder lediglich verwendet werden, um einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Zylinder der Kraftmaschine widerzuspiegeln, wobei sie nicht notwendigerweise entweder die tatsächlichen Zylindernummern oder ihre Zündreihenfolge darstellen. Die Vorzündungszählerstände für die jeweiligen Zylinder sind in der graphischen Darstellung 502 veranschaulicht, die Einstellungen der Kraftstoffeinspritzung der einzelnen Zylinder sind in der graphischen Darstellung 510 veranschaulicht, die Drehmomentänderungen der einzelnen Zylinder in Ansprechen auf die Einstellungen der Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder sind in der graphischen Darstellung 520 graphisch dargestellt und die Einstellungen der zeitlichen Steuerung der Funken, die verwendet werden, um die Drehmomentänderungen zu kompensieren, sind in der graphischen Darstellung 530 dargestellt.
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In der graphischen Darstellung 502 sind die Vorzündungszählerstände der einzelnen Zylinder (wobei jeder als ein X dargestellt ist) vor den Kraftstoffausgleichseinstellungen der Zylinder dargestellt. Wie gezeigt ist, besitzt der Zylinder 2 einen relativ höheren Vorzündungszählerstand, während die Zylinder 1, 3 und 4 relativ niedrigere und im Wesentlichen ähnliche Vorzündungszählerstände besitzen. Basierend auf den Vorzündungszählerständen jedes Zylinders kann der Controller einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand 505 auswählen. In dem dargestellten Beispiel ist der gemeinsame Vorzündungszählerstand ein gewichteter Durchschnitt der Vorzündungszählerstände der vier Zylinder. In alternativen Ausführungsformen kann der gemeinsame Vorzündungszählerstand ferner basierend auf einem Alkoholgehalt des verfügbaren Kraftstoffs (der eingespritzt wird) eingestellt werden. Ferner kann der gemeinsame Vorzündungszählerstand basierend auf einer Klopfrate der Zylinder eingestellt werden, um zusätzlich die Häufigkeit des Klopfens unter den Zylindern auszugleichen.
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Der Controller kann dann eine Abweichung des Vorzündungszählerstandes jedes Zylinders von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand (oder dem gewichteten Durchschnitt) bestimmen. Hier sind die Abweichungen für jeden Zylinder durch die entsprechenden Pfeile dargestellt. In dem dargestellten Beispiel ist die Abweichung des Vorzündungszählerstandes (von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand 505) sowohl für den ersten, den dritten als auch den vierten Zylinder kleiner als die Abweichung für den zweiten Zylinder.
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Basierend auf den Abweichungen von dem im Voraus gewählten gemeinsamen Vorzündungszählerstand 505 wird jeder Zylinder mit Kraftstoff beaufschlagt, um den Vorzündungszählerstand jedes Zylinders näher an den gewichteten Durchschnitt (d. h. an den gemeinsamen Vorzündungszählerstand 505) zu bringen. Spezifisch wird der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der höher als der gewichtete Durchschnitt ist, (hier der Zylinder 2) angereichert, während die Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der niedriger als der gewichtete Durchschnitt ist, (hier die Zylinder 1, 3 und 4) abgereichert werden. Der Grad der Anreicherung des Zylinders 2 und der Grad der Abreicherung der Zylinder 1, 3 und 4 basiert auf der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der höher als der gewichtete Durchschnitt ist, (hier eins) und der Anzahl der Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der niedriger als der gewichtete Durchschnitt ist, (hier drei). Weil es in dem dargestellten Beispiel 3 Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der unter dem gewichteten Durchschnitt liegt, und nur einen einzigen Zylinder mit einem Vorzündungszählerstand, der über dem gewichteten Durchschnitt liegt, gibt, kann der Grad der Anreicherung 512 (hier die Menge des eingespritzten Kraftstoffs) für den Zylinder 2 größer als der Grad der Anreicherung für jeden der Zylinder 1, 3 und 4 (hier 511, 513 bzw. 514) sein. Weil ferner die Vorzündungszählerstände der Zylinder 1, 3 und 4 im Wesentlichen die gleichen sind, beträgt der Grad der Abreicherung jedes der Zylinder 1, 3 und 4 (in der Amplitude) 1/3 des Grads der Anreicherung des Zylinders 2. Ferner wird eine Summe der Abreicherung der Zylinder eingestellt, damit sie gleich der Summe der Anreicherung der anderen Zylinder ist. In dem dargestellten Beispiel ist die Summe der Einspritzung mageren Kraftstoffs (511, 512, 514) für die Zylinder 1, 3 und 4 gleich der Einspritzung fetten Kraftstoffs (512) für den Zylinder 2. Folglich ist die Anreicherung 512 des Zylinders 2 eingestellt, um die Abreicherung 511, 513, 514 der Zylinder 1, 3 und 4 auszugleichen, um ein Luft-Kraftstoff-Nettoverhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten (die durch die gestrichelte Linie 515 dargestellt ist).
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Es wird erkannt, dass, während das dargestellte Beispiel das Konzept des Ausgleichens der Vorzündung der Zylinder mit vier Zylindern veranschaulicht, dies nicht als einschränkend gemeint ist, und dass in alternativen Beispielen die Vorzündungszählerstände einer größeren oder einer kleinerer Anzahl von Zylindern über oder unter dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand liegen können und sich ferner der Vorzündungszählerstand jedes Zylinders im Wesentlichen verändern kann. Darin kann der Grad der Anreicherung und der Grad der Abreicherung für jeden Zylinder basierend auf der Abweichung jedes Zylinders von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand eingestellt werden, so dass eine Summe des in jeden Zylinder, der einen Vorzündungszählerstand besitzt, der niedriger als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist, eingespritzten Kraftstoffs gleich einer Summe des in jeden Zylinder, der einen Vorzündungszählerstand besitzt, der höher als der gemeinsame Vorzündungszählerstand ist, eingespritzten Kraftstoffs sein kann, wobei dadurch das Luft-Kraftstoff-Nettoverhältnis der Abgase der Kraftmaschine im Wesentlichen auf der Stöchiometrie aufrechterhalten wird.
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Eine aufgeladene Kraftmaschine kann z. B. einen ersten Zylinder mit einem ersten, höheren Vorzündungszählerstand, einen zweiten Zylinder mit einem zweiten, niedrigeren Vorzündungszählerstand und einen dritten Zylinder mit einem dritten Vorzündungszählerstand, der niedriger als der erste Vorzündungszählerstand ist, enthalten. Hier kann der Kraftmaschinen-Controller den ersten, den zweiten und den dritten Vorzündungszählerstand vergleichen und basierend auf dem Vergleich einen gemeinsamen Vorzündungszählerstand wählen. Dann kann der Controller den Kraftstoff in den ersten Zylinder einspritzen (z. B. den Kraftstoff über eine Direkt-Kraftstoffeinspritzdüse direkt einspritzen), um den ersten Zylinder um einen ersten Betrag anzureichern, den Kraftstoff in den zweiten Zylinder einspritzen, um den zweiten Zylinder um einen zweiten Betrag abzureichern, und den Kraftstoff in den dritten Zylinder einspritzen, um den dritten Zylinder um einen dritten Betrag abzureichern. Hier können der erste, der zweite und der dritte Betrag auf der Abweichung des ersten, des zweiten und des dritten Vorzündungszählerstands von dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand basieren und können eingestellt werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase der Kraftmaschine auf der oder in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Spezifisch kann basierend auf der (größeren) Anzahl der Zylinder, die einen Vorzündungszählerstand unter dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand besitzen, und basierend auf der (kleineren) Anzahl der Zylinder, die einen Vorzündungszählerstand über dem gemeinsamen Vorzündungszählerstand besitzen, jede der in den zweiten und den dritten Zylinder eingespritzten zweiten bzw. dritten Kraftstoffmengen eingestellt werden, damit sie kleiner als die in den ersten Zylinder eingespritzte erste Menge ist. Außerdem kann die Summe der ersten Menge gleich der Summe aus der zweiten und der dritten Menge sein. In 5 können basierend auf den Kraftstoffeinstellungen der einzelnen Zylinder einzelne Drehmomentänderungen, die in der graphischen Darstellung 520 durch Dreiecke dargestellt sind, auftreten. Das heißt, das Drehmoment für die einzelnen Zylinder nach den Kraftstoffausgleichseinstellungen kann sich von dem gemeinsamen (Soll-)Zylinderdrehmoment 525 (gestrichelte Linie) vor der Kraftstoffeinstellung ändern. In einem Beispiel kann eine Abbildung, wie z. B. die Abbildung 400 nach 4, verwendet werden, um die Drehmomentübergangsvorgänge der einzelnen Zylinder zu bestimmen. Die Drehmomentstörungen der einzelnen Zylinder können zu einem Drehmomentunterschied (ΔTq) zwischen den Zylindern, die abgereichert worden sind, und den Zylindern, die angereichert worden sind, führen. Als solcher kann der Drehmomentübergangsvorgang, wenn der Drehmomentunterschied höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs wahrgenommen werden, wobei die Qualität seiner Fahrerfahrung verringert sein kann. Folglich kann in dem dargestellten Beispiel in Ansprechen auf den Drehmomentunterschied ΔTq zwischen dem Drehmoment des Zylinders 2 und dem durchschnittlichen Drehmoment der Zylinder 1, 3 und 4, der größer als ein Schwellenwert ist, der Betrag der Spätzündung 532 für den Zylinder 2 vergrößert werden (d. h. die zeitliche Steuerung der Zündung kann von der MBT weiter weg verzögert werden). Dies kann das Drehmoment im Zylinder 2 verringern, was es näher an das Zylinder-Solldrehmoment 525 bringt, und den Drehmomentunterschied zwischen den Zylindern verringern. Als solches kann dies das Kraftmaschinendrehmoment vorübergehend verringern, wobei jedoch der durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs wahrgenommene Drehmomentübergangsvorgang verringert werden kann und dadurch seine Fahrerfahrung verbessert wird.
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Auf diese Weise erlaubt die vorliegende Offenbarung, dass die Ungleichheiten von Zylinder zu Zylinder in der Häufigkeit der Vorzündung und/oder des Klopfens behandelt werden können. Spezifisch können durch die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders einer Kraftmaschine basierend auf einem Vergleich der Vorzündungszählerstände und der Klopfraten jedes Zylinders der Kraftmaschine alle Zylinder auf eine gemeinsame Vorzündungs- und Klopfhäufigkeit gebracht werden. Durch das Auswählen eines gemeinsamen Vorzündungszählerstandes, der es ermöglicht, dass die Kraftstoffanreicherung einiger Kraftmaschinenzylinder durch die Kraftstoffabreicherung anderer Kraftmaschinenzylinder ausgeglichen wird, wird ein Ausgleich der Zylindervorzündung erreicht, während ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase aufrechterhalten wird.
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Ferner kann ein hohes Auftreten der Vorzündung oder des Klopfens in irgendeinem besonderen Zylinder verringert werden, wobei dadurch die Verschlechterung der Kraftmaschine verringert wird.
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Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystem-Konfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen Code graphisch repräsentieren, der in das computerlesbare Speichermedium im Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
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Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6, I-4, I-6, V-12, Boxer-4 und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
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Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren derartigen Elementen enthalten, 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 die Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlegung neuer Ansprüche in dieser oder in einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der, gleich dem oder verschieden von dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
