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Hintergrund und Kurzdarlegung
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Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nutzen typischerweise Ansaugkrümmerunterdruck für Nebenaggregate und zum Erleichtern bestimmter Schadstoffbegrenzungsvorgänge. Insbesondere nutzen Motoren Ansaugkrümmerunterdruck, um gespeicherte Kraftstoffdämpfe aus einem Kohlefilter oder einer anderen Dampfspeichervorrichtung anzusaugen. Auf diese Weise können in dem Kraftstofftank erzeugte Kraftstoffdämpfe zurückgehalten und dann im Motor zur Reduzierung des Ausstoßes dieser Dämpfe verwendet werden.
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Verschiedene Arten von Motorbetrieb können den Unterdruckwert in dem Ansaugkrümmer beeinflussen, zum Beispiel eine Veränderung der Motorlast, des Kraftstoff-/Luftverhältnisses des Motors, der Motorventilsteuerzeiten und/oder des Ventilhubs, Zylinderdeaktivierung und Motorverbrennungsbetriebsart (beispielsweise homogener Kompressionszündungsbetrieb, HCCI vom engl. Homogenous Charge Compression Ignition). Unter manchen Bedingungen kann ein solcher Motorbetrieb einen verfügbaren Unterdruck unter den zum Spülen von ausreichend Kraftstoffdämpfen erforderlichen Druck senken. Somit passen einige Vorgehen den Motorbetrieb (z. B. durch Verstellen des Kraftstoff-/Luftverhältnisses, der Ventilsteuerzeiten, der Drosselung, etc.) an, um den Ansaugkrümmerunterdruck zu beeinflussen, während andere eine Unterdruckpumpe zum bedarfsweisen Erzeugen von zusätzlichem Unterdruck nutzen können.
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FR 2 768 183 A1 betrifft eine Anlage für Fahrzeug mit einem Motor und einer Kraftstoffdampfspeicheranlage, wobei die Abgase von dem Motor nach der Speicheranlage geleitet werden. Eine Steuereinheit zur Steuerung der Zeiteinteilung der Öffnung und Schließung von Ventilen ist vorgesehen.
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DE 199 23 413 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer im Viertakt arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine mit wechselnder Kompressions- und Fremdzündung.
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DE 15 26 661 C3 betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vergaser-Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die aus den flüssige Brennstoffe enthaltenden Behältern entweichenden gasförmigen Brennstoffe an einem Adsorptionsbett adsorbiert werden.
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DE 101 23 476 A1 betrifft ein Verfahren zur Regelung einer externen Abgasrückführrate magerlauffähiger Verbrennungskraftmaschinen.
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Die vorliegenden Erfinder haben aber mehrere Probleme bei diesen Vorgehen erkannt. Während das Verstellen von Motorbetrieb unter manchen Bedingungen geeignet sein kann, kann es auch aufgrund der Unfähigkeit, in einer leistungsfähigeren Verbrennungsbetriebsart zu arbeiten, zu Verlust an Kraftstoffersparnis führen. Aufgrund einer Notwendigkeit, Kraftstoffdämpfe zu spülen, kann der Motor seltener als andernfalls möglich zum Beispiel in leistungsfähigeren Verbrennungsbetriebsarten arbeiten, beispielsweise HCCI. Ferner kann Drosseln zum Erzeugen von Unterdruck die Motorpumparbeit erhöhen. Weiterhin kann das Nutzen externer Unterdruckpumpen oder anderer solcher Vorrichtungen auch parasitäre Verluste erhöhen und somit neben einer Kostensteigerung die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verschlechtern.
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Die vorliegenden Erfinder haben weiterhin erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, die Dämpfe mittels Auslassdruck aus dem Kohlefilter in den Ansaugkrümmer zu drücken, statt oder neben dem Ansaugen der Dämpfe mit Hilfe von Krümmerunterdruck. Auf diese Weise kann es möglich sein, einen zusätzlichen Betrieb bei niedrigeren Unterdruckwerten zu ermöglichen, wodurch zum Beispiel kraftstoffeffizientere Verbrennungsbetriebsarten ausgeweitet werden.
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Weiterhin kann eine höhere Temperatur aus dem Abgas unter manchen Bedingungen ein effizienteres Spülen ermöglichen. Im Einzelnen kann die höhere Temperatur des Abgases (verglichen mit Frischluft) beim Spülen von Kraftstoffdämpfen aus einer Dampfspeichervorrichtung, beispielsweise einem Aktivkohlefilter, helfen, da das Spülen von Dämpfen eine endotherme Reaktion ist. Der Aktivkohlefilter kühlt mit anderen Worten normalerweise ab, wenn Frischluft zum Spülen verwendet wird. Das Verwenden von mindestens etwas Abgas zum Spülen würde die Temperatur anheben und somit Spülen mit einem kleineren Gasvolumen ermöglichen, was die Notwendigkeit von Ansaugkrümmerunterdruck weiter reduzieren würde.
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Zu beachten ist, dass es verschiedene Abgasquellen gibt, die zum Spülen von Kraftstoffdämpfen verwendet werden können, beispielsweise Abgasrückführungsgas oder anderes Abgas.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Motors;
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2–4 sind verschiedene andere Beispiele einer Anlagenkonfiguration zum Nutzen von Abgas für das Spülen von Kraftstoffdämpfen; und
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5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern von Anlagenbetrieb.
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Eingehende Beschreibung
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1 zeigt einen beispielhaften Motor 24 als Direkteinspritz-Benzinmotor mit einer Zündkerze; der Motor 24 kann aber ein Kanaleinspritz-Benzinmotor oder ein Dieselmotor ohne Zündkerze oder eine andere Art von Motor sein. Der Verbrennungsmotor 24 kann mehrere Zylinder umfassen, wovon ein Zylinder in 1 gezeigt wird, der von einem elektronischen Motorsteuergerät 48 gesteuert wird. Der Motor 24 umfasst einen Brennraum 29 und Zylinderwände 31 mit einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 39 verbundenen Kolben 35. Der Brennraum 29 wird mit einem Ansaugkrümmer 43 und einem Abgaskrümmer 47 mittels eines jeweiligen Einlassventils 52 und Auslassventils 54 in Verbindung stehend gezeigt. Während nur ein Einlass- und ein Auslassventil gezeigt werden, kann der Motor mit mehreren Einlass- und/oder Auslassventilen ausgelegt werden.
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Der Motor 24 wird ferner mit einer Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Liefern von Abgas vom Abgaskrümmer 47 zum Ansaugkrümmer 43 mittels eines AGR-Kanals 130 ausgelegt gezeigt. Die von der AGR-Anlage gelieferte Abgasmenge kann durch ein AGR-Ventil 134 gesteuert werden. Ferner kann das Abgas im AGR-Kanal 130 durch einen AGR-Sensor 132 überwacht werden, der zum Messen von Temperatur, Druck, Gaskonzentration etc. ausgelegt werden kann. Unter manchen Bedingungen kann die AGR-Anlage zum Regeln der Temperatur der Luft und des Kraftstoffgemisches im Brennraum verwendet werden, wodurch ein Verfahren zum Steuern der Steuerzeiten der Selbstzündung bei HCCI-Verbrennung vorgesehen wird.
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In manchen Ausführungen kann, wie in 1 gezeigt, eine veränderliche Ventilsteuerung durch veränderliche Nockensteuerung (VCT, vom engl. Variable Cam Timing) vorgesehen werden; es können aber andere Verfahren verwendet werden, beispielsweise elektrisch gesteuerte Ventile. Während in diesem Beispiel unabhängige Einlassnockensteuerung und Auslassnockensteuerung gezeigt werden, kann eine veränderlich Einlassnockensteuerung mit fester Auslassnockensteuerung oder umgekehrt verwendet werden. Ferner können verschiedene Arten von veränderlicher Ventilsteuerung verwendet werden, beispielsweise Aktoren 53 und 55 von hydraulischer Schaufelausführung, die jeweilige Steuersignale VCTE und VCTI zur Nockensteuerung von dem Steuergerät 48 empfangen. Eine (Auslass und Einlass) Stellungsrückmeldung der Nockensteuerung kann mittels Vergleich des Kurbelsignals PIP und von Signalen von jeweiligen Nockensensoren 50 und 51 vorgesehen werden.
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In manchen Ausführungen können bei Bedarf nockenbetätigte Auslassventile mit elektrisch betätigten Einlassventilen verwendet werden. In einem solchen Fall kann das Steuergerät ermitteln, ob der Motor gestoppt oder zu einem Zustand vorpositioniert wird, bei dem das Auslassventil zumindest teilweise offen ist, und wenn ja, das Einlassventil/die Einlassventile während mindestens eines Teils der Motorstoppdauer geschlossen halten, um die Verbindung zwischen dem Ansaug- und Abgaskrümmer zu reduzieren. Ferner wird der Ansaugkrümmer 43 mit einer optionalen elektronischen Drossel 125 in Verbindung stehend gezeigt.
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Der Motor 24 wird ferner mit einem damit gekoppelten Einspritzventil 65 zum Zuführen flüssigen Kraftstoffs direkt zum Brennraum 29 proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW des Steuergeräts 48 gezeigt. Der Motor kann wie gezeigt so ausgelegt werden, dass der Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert dem Brennraum 29 mittels der Zündkerze 92 als Reaktion auf das Steuergerät 48 Zündfunken. Eine lineare unbeheizte Lambdasonde (UEGO) 76 wird mit dem Abgaskrümmer 47 stromaufwärts des Katalysators 70 verbunden gezeigt. Die Lambdasonde 76 wird mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts des Katalysators 70 verbunden gezeigt. Das Signal von der Sonde 76 kann während Kraftstoff-/Luft-Regelung in herkömmlicher Weise vorteilhaft genutzt werden, um ein mittleres Kraftstoff-/Luftverhältnis während der stöchiometrischen homogenen Betriebsart bei Stöchiometrie zu halten.
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In 1 wird das Steuergerät 48 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: eine Mikroprozessoreinrichtung 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports 104 und einen Festwertspeicher 106, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Das Steuergerät 48 wird gezeigt, wie es neben den zuvor beschriebenen Signalen von mit dem Motor 24 gekoppelten Sensoren verschiedene Signale empfängt, darunter: Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 gekoppelten Temperaturfühler 112; ein mit einem Gaspedal verbundenen Stellungssensor 119; eine Messung des Ansaugluftdrucks (MAP) von einem mit dem Ansaugkrümmer 43 verbundenen Drucksensor 122; eine Messung (ACT) der Motoransauglufttemperatur oder Krümmertemperatur von einem Temperaturfühler 117; und einen Motorstellungssensor von einem Hallgeber 118, der die Stellung der Kurbelwelle 39 erfasst. In manchen Ausführungen kann die geforderte Radleistung durch die Pedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Motorbetriebsbedingungen etc. bestimmt werden. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung erzeugt der Motorstellungssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen pro Umdrehung der Kurbelwelle, woraus die Drehzahl (U/min) ermittelt werde kann.
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1 zeigt den Motor 24, der mit einer Nachbehandlungsanlage ausgelegt ist, welche einen Katalysator 70 und einen Mager-NOx-Filter 72 umfasst. In diesem besonderen Beispiel können die Temperaturen des Katalysators 70 und/oder NOx-Filters 72 durch Temperatursensoren in den Vorrichtungen oder in dem Abgaskrümmer gemessen werden oder basierend auf Betriebsbedingungen geschätzt werden. Weiterhin können Abgaslambdasonden in dem Auslasskanal 47 stromaufwärts und/oder stromabwärts des Mager-NOx-Filters 72 angeordnet sein. Der Mager-NOx-Filter 72 kann einen Dreiwegekatalysator umfassen, der zum Adsorbieren von NOx ausgelegt ist, wenn der Motor 24 überstöchiometrisch arbeitet. Das adsorbierte NOx kann anschließend mit HC und CO zur Reaktion gebracht und katalysiert werden, wenn das Steuergerät 48 den Motor 24 veranlasst, entweder in einer fetten homogen Betriebsart oder in einer nahezu stöchiometrischen homogenen Betriebsart zu arbeiten, wobei ein solcher Betrieb während eines NOx-Spülzyklus erfolgt, wenn es erwünscht ist, gespeichertes NOx aus dem Mager-NOx-Filter zu spülen, oder während eines Dampfspülzyklus zum Rückgewinnen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank 160 und Kraftstoffdampfspeicherbehälter 164 mittels eines Spülsteuerventils 168 oder während Betriebsarten, die mehr Motorleistung erfordern, oder während Betriebsarten, die die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen regeln, zum Beispiel des Katalysators 70 oder NOx-Filters 72. Es versteht sich, dass verschiedene unterschiedliche Arten und Konfigurationen von Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen und Spülanlagen eingesetzt werden können.
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Wie hierin eingehender beschrieben wird, kann die Verbrennung im Motor 24 abhängig von einer Vielzahl von Bedingungen von unterschiedlicher Art sein. In einem Beispiel kann Fremdzündung (SI, vom engl. Spark Ignition) verwendet werden, wobei der Motor eine Zündvorrichtung zum Ausführen einer Zündung nutzt, so dass ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff verbrennt. In einem anderen Beispiel kann homogene Kompressionszündung (HCCI, vom engl. Homogeneous Charge Compression Ignition) verwendet werden, wobei ein im Wesentlichen homogenes Luft- und Kraftstoffgemisch in dem Brennraum eine Selbstzündungstemperatur erreicht und verbrennt, ohne einen Zündfunken von einer Zündvorrichtung zu erfordern. Es sind aber andere Arten von Verbrennung möglich. Der Motor kann zum Beispiel in einer zündunterstützten Betriebsart arbeiten, bei der ein Zündfunke zum Einleiten von Selbstzündung eines Luft- und Kraftstoffgemisches verwendet wird. In einem noch anderen Beispiel kann der Motor in einer Selbstzündungsbetriebsart arbeiten, die nicht unbedingt homogen ist. Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Beispiele nicht einschränkende Beispiele der vielen möglichen Verbrennungsbetriebsarten sind.
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Während der SI-Betriebsart kann die Temperatur der in den Brennraum eindringenden Ansaugluft nahe Umgebungslufttemperatur sein und ist daher wesentlich niedriger als die zur Selbstzündung des Luft- und Kraftstoffgemisches erforderliche Temperatur. Da ein Zündfunke zum Einleiten von Verbrennung in der SI-Betriebsart verwendet wird, kann die Steuerung der Ansauglufttemperatur verglichen mit der HCCI-Betriebsart flexibler sein. Somit kann die SI-Betriebsart über einem breiten Bereich an Betriebsbedingungen (wie höhere oder niedrigere Motorlasten) verwendet werden, die SI-Betriebsart kann aber verglichen mit HCCI-Verbrennung unter manchen Bedingungen andere Emissionswerte und Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzeugen.
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Bei manchen Bedingungen kann es während der SI-Betriebsart zu Motorklopfen kommen, wenn die Temperatur im Brennraum zu hoch ist. Somit können unter diesen Bedingungen die Motorbetriebsbedingungen verändert werden, so dass Motorklopfen gemindert wird, beispielsweise durch Verstellen der Zündsteuerzeiten auf spät, Reduzieren der Ansaugfüllungstemperatur, Verändern des Kraftstoff-/Luftverhältnisses der Verbrennung oder Kombinationen derselben.
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Während der HCCI-Betriebsart kann das Kraftstoff-/Luftgemisch durch Luft und/oder Reste stark verdünnt werden (z. B. überstöchiometrisch), was zu einer niedrigeren Verbrennungsgastemperatur führt. Somit können die Motoremissionen unter manchen Bedingungen wesentlich niedriger als bei SI-Verbrennung sein. Ferner kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Selbstzündung eines mageren (oder verdünnten) Kraftstoff-/Luftgemisches durch Reduzieren des Motorpumpverlusts, Erhöhen des gasspezifischen Wärmeverhältnisses und durch Nutzen eines höheren Verdichtungsverhältnisses verbessert werden. Während der HCCI-Verbrennung kann die Selbstzündung des Brennraumgases so gesteuert werden, dass sie zu einem festgelegten Zeitpunkt erfolgt, so dass ein Sollmotordrehmoment erzeugt wird. Da die Temperatur der in den Brennraum eindringenden Ansaugluft kritisch zum Erreichen der erwünschten Selbstzündungssteuerzeiten sein kann, kann das Betreiben in der HCCI-Betriebsart bei hohen und/oder niedrigen Motorlasten schwierig sein.
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Das Steuergerät 48 kann so ausgelegt sein, dass es den Motor basierend auf Betriebsbedingungen des Motors und/oder zugehöriger Anlagen, die hierin als Motorbetriebsbedingungen beschrieben werden, zwischen einer Fremdzündungsbetriebsart (SI) und einer homogenen Kompressionszündungsbetriebsart (HCCI) wechseln lässt.
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Wie vorstehend unter Bezug auf 1 beschrieben, kann der Motor 24 eine Kraftstoffdampfspülanlage umfassen, die einen Kraftstofftank 160, eine Kraftstoffdampfspeichervorrichtung 164 (die ein Kohlefilter sein kann) und ein mit dem Ansaugkrümmer 43 fluidverbundenes Spülsteuerventil 168 umfasst. Ferner kann, wie in 1 gezeigt, Abgas mittels der Anlage 172 zu der Spülanlage geleitet werden. 1 zeigt zwar ein Beispiel für das Nutzen von Abgas in einer Kraftstoffdampfspülanlage, doch werden hierin unter Bezug auf die 2–4 verschiedene andere Beispiele beschrieben.
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Zurück zu 1 wird ein Teil des Motorabgases durch den Kohlefilter und dann zurück in den Motoransaugkrümmer geleitet. Wie hierin beschrieben kann ein solches Vorgehen zum Ermöglichen von Spülen von Kraftstoffdämpfen ohne Berücksichtigung von Ansaugkrümmerunterdruckwerten verwendet werden. Weiterhin kann es aufgrund der gegenüber Frischluft erhöhten Abgastemperatur ein effizienteres Spülen bei einem niedrigeren Volumen an Gasstrom ermöglichen. Ein solches Vorgehen kann für HCCI-Betrieb besonders geeignet sein, der äußerst mager und/oder mit hohen AGR-Mengen laufen kann. Da HCCI-Motoren mit großen AGR-Mengen arbeiten können, kann es im Einzelnen möglich sein, das Verwenden größerer Abgasmengen zum Spülen der gespeicherten Kraftstoffdämpfe zu ermöglichen. Da weiterhin die HCCI-Abgastemperatur niedriger als die Abgastemperatur während des Fremdzündungsbetriebs (SI) oder anderen Motorbetriebsarten sein kann, kann dies die Möglichkeit mindern, dass übermäßige Hitze eine Verschlechterung des Kohlefilters bewirkt. Zu beachten ist aber, dass die Verwendung von Abgas, beispielsweise Abgasrückführungsgas (AGR), zum Unterstützen von Spülen nicht auf den HCCI-Motorbetrieb beschränkt ist. Sie kann zum Beispiel bei Zylinderdeaktivierung, nockenlosen Ventiltrieben, Motorladen (Laden und/oder Turboladen), verschiedenen Formen veränderlicher Ventilsteuerung und/oder magerer Verbrennung verwendet werden.
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Bei Anlagen, bei denen nur Abgas, wie AGR, zum Spülen von Kraftstoffdämpfen ohne Frischluft verwendet wird, können zumindest unter manchen Bedingungen AGR-Toleranz und Temperaturgrenzwerte der Speichervorrichtung, z. B. des Kohlefilters, allein oder in Kombination erwogen werden. Wenn der Kohlefilter zum Beispiel höhere Temperaturen tolerieren kann, dann können kleinere Mengen heißeren AGRs zum Spülen des Filters verwendet werden. Wenn alternativ die AGR-Temperatur zu hoch ist, kann die AGR gekühlt werden, so dass größere AGR-Mengen zum Spülen des Filters verwendet werden können, und daher kann die AGR-Verträglichkeit des Motors (Verbrennungsstabilität) berücksichtigt werden.
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Wenn alternativ sowohl Frischluft als auch Abgas zum Spülen von Kraftstoffdämpfen verwendet werden, kann die Temperatur des Filters durch Anpassen der relativen und/oder absoluten Mengen an Frischluft oder Abgas oder Kombinationen derselben geregelt werden. Abhängig von den Motorbedingungen (z. B. in der HCCI- oder SI-Betriebsart, höhere Last gegenüber niedrigere Last etc.) können zum Beispiel unterschiedliche Mengen an Frischluft und/oder Abgas zum Spülen von Kraftstoffdämpfen verwendet werden.
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Ein noch weiterer Vorteil der Nutzung von Abgas zum Spülen von Kraftstoffdämpfen liegt darin, dass es möglich sein kann, Dämpfe selbst während nicht gedrosselten (oder leicht gedrosselten) Bedingungen zu spülen. Zum Beispiel kann ein Einwegeventil, beispielsweise ein Klappenventil, Auslassdruckpulsationen nutzen, um das Strömen anzutreiben, selbst wenn negative Schwingungen ansonsten die Stromrichtungen umkehren würden.
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In manchen Ausführungen kann der Verbrennungsmotor dafür ausgelegt sein, in mehreren Spülzuständen zu arbeiten. Kraftstoffdämpfe können zum Beispiel in alle oder eine Teilmenge von Motorzylindern gespült werden, die in einer bestimmten Verbrennungsbetriebsart arbeiten. Alternativ kann der Motor mit verschiedenen Zylindern in verschiedenen Verbrennungsbetriebsarten betrieben werden, wobei Kraftstoffdämpfe zu allen oder einer Teilmenge von Zylindern oder Zylindergruppen geleitet werden. Es können noch andere hierin beschriebene Beispiele verwendet werden.
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Unter Bezug nun auf 2 wird eine alternative Ausführung gezeigt, bei der eine Kraftstoffdampfspeicher- und -spülanlage gezeigt wird, die Frischluft und Abgas nutzt. In diesem Beispiel werden die Ventile 168 und 216 geschlossen, und Ventil 214 ist offen, wenn der Motor abgeschaltet ist, um das Auffangen von Kraftstoffdämpfen des Kraftstofftanks durch den Kohlefilter 164 zu erlauben, ohne übermäßigen Druck im Tank aufzubauen. Wenn der Motor läuft und Spülen des Kohlefilters erwünscht ist, können die Ventile 168 und 216 geöffnet und das Ventil 214 geschlossen werden, um Abgas durch den Kanal 210 zu dem Filter 164 zu leiten und Kraftstoffdämpfe vom Filter 164 in den Ansaugkrümmer 43 zu spülen. Ein Einwegeventil 212 wird zwischen dem Auslasskanal und dem Filter 164 zum Ermöglichen von Abgasströmen hin zum Filter (und zum Ansaugkrümmer 43) gezeigt. Das Ventil 212 kann jede Art von Einwegeventil sein, doch in einem Beispiel kann es ein Klappenventil zum Zulassen eines Druckaufbaus bei Vorhandensein von pulsierenden Ansaug- und Abgaskrümmerdrücken sein. Die Steuerventile 214 und 216 können zum Verstellen der relativen Menge an Frischluft und Abgas verwendet werden, die durch die Kraftstoffdampfspeicheranlage gespeist wird, wobei die Ventile 214 und 216 Steuersignale von einem Steuergerät, beispielsweise Steuergerät 48 (siehe 1), empfangen. Das Steuerventil 168 kann auch zum Steuern verwendet werden, wann Kraftstoffdämpfe zum Ansaugkrümmer 43 geleitet werden.
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In dem Beispiel von 2 kann es möglich sein, eine veränderliche Menge an Abgas und/oder Frischluft zum Spülen von Kraftstoffdämpfen zu dem Motor abhängig von Betriebsbedingungen des Motors mittels jeweiliger Steuerung der Ventile 216 und 214 zu nutzen.
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Unter Bezug nun auf 3 wird eine noch andere Ausführung gezeigt, bei der ein Bypass-Kanal 330 zum Leiten von Abgas zum Ansaugkrümmer ohne Passieren des Filters 164 gezeigt ist. Es kann ein Dreiwegeventil 310 zum Lenken von Abgas zu einem Einwegeventil 212 oder zu einem Kanal 330 oder Kombinationen derselben verwendet werden. Auf diese Weise kann es möglich sein, zusätzliche Flexibilität bei der Abgasrückführung (AGR) unabhängig vom Kraftstoffdampfspülbetrieb zuzulassen. AGR kann zum Beispiel ohne Kraftstoffdampfspülen und umgekehrt mittels einer geeigneten Steuerung des Ventils 310 ausgeführt werden.
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Unter Bezug nun auf 4 wird eine noch andere alternative Ausführung gezeigt, bei der ein AGR-Kanal 410 separat von dem Spülkanal 210 gezeigt wird. Ferner können optional Kühleinrichtungen (420 und 422) in einem oder beiden der Kanäle 210 und 410 positioniert werden, um das Abgas zu kühlen. Es versteht sich, dass die Position oder Reihenfolge von Komponenten verändert werden kann, zum Beispiel können die Positionen der Kühleinrichtungen 420 und 422 im Verhältnis zu den Ventilen 134, 212 und 216 anders als die in 4 gezeigten sein. Ferner können in den in den 2 und 3 beschriebenen Ausführungen eine oder mehrere Kühleinrichtungen verwendet werden.
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5 zeigt eine beispielhafte Routine, die die Steuerung eines Fahrzeugmotors und einer Kraftstoffdampfspülanlage beschreibt. Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motoranlagenkonfigurationen verwendet werden können und dass die hierin beschriebenen spezifischen Routinen eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Schritte einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Steuergerät 12 einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
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Unter Bezug nun auf 5 wird eine beispielhafte Routine zum Steuern des Anlagenbetriebs beschrieben. Im Einzelnen ermittelt die Routine bei 510, ob der Motor Kraftstoffdämpfe von einer Kraftstoffdampfspeicheranlage spülen sollte. Wenn Ja, geht die Routine weiter zu 512, um zu ermitteln, ob der Motor eine Abgasrückführung (AGR) tolerieren kann. Diese Ermittlung kann die Berücksichtigung umfassen, ob ein mageres Abgas vorliegt, beispielsweise basierend auf Lambdasonde 76, oder basierend auf einer Eingabe von anderen Sensoren. Zum Beispiel wird der Motor unter Umständen eher AGR tolerieren, wenn er recht mager läuft, da das Abgas mehr Sauerstoff enthält. Das magere Abgas kann zum Beispiel durch magere homogene oder magere geschichtete Verbrennung in den Zylindern oder durch eine Mischung aus Kraftstoffabsperrbetrieb in einigen Zylindern und Verbrennung in anderen Zylindern erzeugt werden. Statt das Kraftstoff-/Luftverhältnis des Abgases zu ermitteln, kann die Routine auch ermitteln, ob sich der Motor in einer mageren Verbrennungsbetriebsart befindet, beispielsweise HCCI-Betrieb.
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Wenn die Antwort auf 512 Ja lautet, geht die Routine weiter zu 514, um zu ermitteln, ob das Abgas innerhalb einer Temperaturgrenze liegt, um eine Kraftstoffdampfspeichervorrichtung zu versorgen, beispielsweise Filter 164. Die Temperatur kann von einem Sensor abgelesen oder geschätzt werden, wie hierin vorstehend erwähnt wurde. Wenn zum Beispiel die Abgastemperatur zu hoch ist (z. B. über einem Grenzwert), kann die Routine zu 516 vorrücken, wo an Stelle des Verwendens von Abgas nur Frischluft zum Spülen von Kraftstoffdämpfen verwendet wird. Wenn analog die Antwort auf 512 Nein lautet, kann die Routine auch zu 516 vorrücken.
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Wenn andernfalls die Antwort auf 514 Ja lautet, rückt die Routine zu 518 vor, um zu ermitteln, ob das gemessene oder gefolgerte Spülgas innerhalb eines Solltemperaturbereichs liegt. In dem Beispiel, bei dem beispielsweise eine Mischung aus Frischluft und Abgas zu einer Kraftstoffdampfspeicher- und -spülanlage geleitet wird, kann die Routine ermitteln, ob das der Anlage zugeführte Gemisch innerhalb eines Solltemperaturbereichs für verbessertes Spülen liegt, ob der Sollbereich sich mit Betriebsbedingungen wie Stand der Füllung der Vorrichtung, Kraftstofftankdruck, Vorrichtungstemperatur und/oder andere ändern kann. Alternativ kann die Routine die gemessene oder gefolgerte Filtertemperatur überwachen und ermitteln, ob sie innerhalb eines Grenzbereichs liegt.
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Der Solltemperaturbereich kann auf verschiedenen anderen Faktoren beruhen, wie Kraftstoff-/Luftverhältnis des Abgases, Kraftstofftanktemperatur, Verbrennungsbetriebsart, Filterfüllstand, Kraftstofftankfüllstand und/oder Kombinationen derselben.
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Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann die Routine zu 520 vorrücken, um die Frischluftmenge zum Spülen und/oder Senken der Abgasmenge zum Spülen von Kraftstoffdämpfen erhöhen. Wenn alternativ die Temperatur zu niedrig ist, kann die Routine zu 522 vorrücken, um die Frischluftmenge zum Spülen zu senken und/oder die Abgasmenge zum Spülen von Kraftstoffdämpfen zu erhöhen. Bei 520 und/oder 522 kann die Routine zum Beispiel ein Ablassventil und/oder AGR-Ventil wie die Ventile 214 und 216 verstellen, um das Gemisch zu verändern, und somit die Temperatur des dem Filter zugeführten Gases. Alternativ kann die Routine ein einzelnes Ventil verstellen, das die Menge an Abgas anpasst, die dem Filter zugeführt wird, beispielsweise Ventil 310 in 3. Ferner kann die Routine auch die Menge an Spülgas anpassen, die dem Ansaugkrümmer basierend auf Betriebsbedingungen mittels Ventil 168 zugeführt wird, zum Beispiel bei 524.
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Auf diese Weise ist es möglich, Abgas, beispielsweise Abgasrückführung, vorteilhaft zu nutzen, um die Spülleistung zu verbessern und die Abhängigkeit von Ansaugkrümmerunterdruck zu mindern. Ferner ist es möglich, durch Nutzen des überschüssigen Sauerstoffs und der erhöhten Temperatur mageres Abgas (das sich typischerweise bei reduzierten Ansaugkrümmerunterdruck ergibt) zum Verbessern des Spülens von Kraftstoffdämpfen aus einer Kraftstoffdampfspeicheranlage, beispielsweise einem Kohlefilter, auszunutzen.
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Zu beachten ist, dass in dem Beispiel, bei dem Abgas zum Befördern von Kraftstoffspüldampf zum Motor verwendet wird, Kraftstoffeinspritzung, Zündsteuerzeiten etc. basierend auf einer Menge an Kraftstoffdampf im Gas sowie auf dem Kraftstoff-/Luftverhältnis des Abgases verstellt werden können.
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Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6, I-4, I-6, V-8, V-12, Gegenkolben- und andere Motorausführungen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst weiterhin alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
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Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
