DE102011079374A1

DE102011079374A1 - Verfahren und system zum steuern des kraftstoffverbrauchs

Info

Publication number: DE102011079374A1
Application number: DE102011079374A
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Joseph Norman Ulrey; Thomas G. Leone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2012-02-02
Also published as: US20120029795A1; CN102345530A; US20130284145A1; CN102345530B; US8755989B2; CN107131065B; US8483937B2; CN107131065A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, um die Kraftstoffnutzung bei Behandlung von Klopfen zu verbessern, indem die Verwendung der Zündverstellung nach spät und Direkteinspritzung eines Fluids auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen und der Zusammensetzung des eingespritzten Fluids verstellt werden. Eine oder mehrere Motorparameter wie etwa AGR, VCT, Aufladung, Drosselklappenposition werden mit der Direkteinspritzung koordiniert, um Drehmoment- und AGR-Transienten zu reduzieren.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Steuern der Verwendung von verschiedenen Kraftstoffen in einem Verbrennungsmotor.
Allgemeiner Stand der Technik und kurze Darstellung der Erfindung
Es wurden alternative Kraftstoffe entwickelt, um die steigenden Preise herkömmlicher Kraftstoffe abzumildern und Abgasemissionen zu reduzieren. Beispielsweise wurden Alkohol und alkoholhaltige Kraftstoffmischungen als attraktive alternative Kraftstoffe erkannt, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen. Verschiedene Motorsysteme können mit Alkoholkraftstoffen verwendet werden, wobei verschiedene Motortechnologien und Einspritztechnologien verwendet werden. Weiterhin können verschiedene Ansätze verwendet werden, um solche, mit Alkohol betriebenen Motoren zu steuern, um den Ladeluftkühlungseffekt des hochoktanigen Alkoholkraftstoffs zu nutzen, um insbesondere das Motorklopfen zu behandeln. Beispielsweise können Motorsteuerverfahren eine Verstellung der Aufladungs- oder Zündsteuerung in Abhängigkeit von dem Alkoholkraftstoff und verschiedene andere Motorbetriebsbedingungen beinhalten.
Motoren können konfiguriert sein, ein Klopfregelungsfluid wie etwa Wasser direkt in einen Motorzylinder einzuspritzen. Der Kühl- und Verdünnungseffekt des eingespritzten Wassers können verwendet werden, um das Zylinderklopfen zu behandeln und auch NOx-Emissionen des Motors zu reduzieren.
Ein Beispiel für ein derartiges System ist von Hellen et al. in US 6,415,745 gezeigt. Darin wird eine Wassermenge im Wesentlichen während des Ansaughubs direkt in den Zylinder eingespritzt. Die Initiierung und das Ausmaß der Einspritzung wird auf der Basis der erforderlichen NOx-Reduktion und Motorbetriebsbedingungen verstellt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch bei einem derartigen System ein potentielles Problem erkannt. Als ein Beispiel können aufgrund des Timings und des Ausmaßes der Wassereinspritzung unerwartete Drehmomentvariationen auftreten. Insbesondere kann auf der Basis des Zeitpunkts, zu dem die Einspritzung initiiert und beendet wird, die Zylindertemperatur zum Zeitpunkt der Wassereinspritzung variieren, was dadurch zu Variationen bei Wasserverdampfungseffekten führt. Falls beispielsweise das Einspritzungstiming dann ist, wenn der Zylinder wärmer ist, kann das eingespritzte Wasser stärker verdampfen, was zu einer größeren Verdrängung der Luft-Kraftstoff-Ladung und zu einem größeren Effekt auf das Motordrehmoment führt. Falls im Vergleich dazu das Einspritzungstiming derart ist, dass der Zylinder kühler ist, kann das eingespritzte Wasser weniger verdampfen, was zu weniger Verdrängung der Luft-Wasser-Ladung und zu einem kleineren Effekt auf das Motordrehmoment führt. Falls zudem das Einspritzungstiming derart ist, dass es vor dem Schließen des Einlassventils zu wenig Verdampfung kommt, wird wenig Verdrängung von eingefangener Luft-Kraftstoffmischung und ein kleiner Effekt auf das Motordrehmoment stattfinden. Während Motor-NOx ausreichend behandelt wird, ist somit der Ansatz von Hellen möglicherweise nicht in der Lage, das geforderte Drehmoment zu liefern.
Bei einem Beispiel kann das obige Problem mindestens teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben eines Motors behandelt werden, der eine AGR-Passage enthält, die zwischen einen Motoreinlass und einen Motorauslass gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Verstellen einer Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids (wie etwa Wasser) in den Motor. Das Verfahren umfasst weiterhin das Verstellen einer Motordrosselklappe während eines ersten Fluideinspritzungstimings um ein erstes Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Fluideinspritzung und das Verstellen einer Motordrosselklappe während eines zweiten, späteren Fluideinspritzungstimings um ein zweites, geringeres Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Fluideinspritzung.
Bei einem Beispiel kann ein Motor mit einer Direkteinspritzdüse zum Einspritzen eines Klopfregelungsfluids wie etwa Wasser in einen Motorzylinder konfiguriert sein. Als Reaktion auf Motorklopfen kann Wasser direkt in den Motorzylinder eingespritzt werden, um das Klopfen zu behandeln. Die Wasserdirekteinspritzung kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen wie etwa der Klopfintensität, der Motordrehzahl-/Lastbedingung usw. und weiterhin auf der Basis einer gewünschten Motorverdünnung und der Anwesenheit von AGR-Transienten verstellt werden. Dies kann das Verstellen eines Timings und eines Ausmaßes der Wasserdirekteinspritzung auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen, des Klopfens und/oder der gewünschten Verdünnung beinhalten. Als solches kann das Timing der Direkteinspritzung relativ zu einem Einlassventilschließungs-(IVC)Ereignis des Zylinders verstellt werden. Beispielsweise kann das Einspritzungstiming von IVC nach spät verstellt werden, wenn das Klopfen zunimmt und/oder wenn eine gewünschte Motorverdünnung zunimmt.
Auf der Basis des Timings der Direkteinspritzung kann eine Drosselklappenverstellung durchgeführt werden, um unerwünschte Drehmomentvariationen zu kompensieren. Beispielsweise kann während eines ersten Wassereinspritztimings, das gegenüber IVC stärker nach spät verstellt ist, eine Motordrosselklappe um ein erstes, kleineres Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Wassereinspritzung verstellt werden. Bei einem weiteren Beispiel kann während eines zweiten Wassereinspritzungtimings, das gegenüber IVC weniger nach spät verstellt ist, die Motordrosselklappe um ein zweites, größeres Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Wassereinspritzung verstellt werden. Bei einem Beispiel liegt das erste Einspritztiming nach IVC, während das zweite Einspritztiming vor IVC ist, oder mindestens ein Teil des zweiten Einspritzungstimings ist vor IVC. Hierbei kann bei dem ersten Einspritzungstiming im Wesentlichen alles direkt eingespritzte Wasser nach dem Schließen des Einlassventils verdampfen und kann somit die in dem Zylinder eingefangene Luft-Kraftstoff-Ladung nicht verdrängen, während bei dem zweiten Einspritzungstiming das direkteingespritzte Wasser ganz oder teilweise vor dem Schließen des Einlassventils verdampfen kann, wodurch es mehr Raum der Luft-Kraftstoff-Ladung in dem Zylinder einnimmt. Somit kann es bei dem ersten Einspritzungstiming weniger Effekte des eingespritzten Wassers auf die Menge der Einlassluft-Kraftstoff-Ladung geben. Folglich können weniger und/oder kleinere Drosselverstellungen erforderlich sein, um die kleineren Drehmomentvariationen zu behandeln. Im Vergleich dazu kann es bei dem zweiten Einspritzungstiming größere Effekte des eingespritzten Wassers auf die Einlassluft-Kraftstoff-Ladung geben. Folglich sind möglicherweise mehr und/oder größere Drosselverstellungen erforderlich, um die größeren Drehmomentvariationen zu behandeln.
Unter einigen Bedingungen kann die Direkteinspritzung von Wasser als eine Mehrfacheinspritzung mit einem Übergang zwischen einem Timing der Mehrfacheinspritzungen, verstellt auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen, durchgeführt werden. Bei einem Beispiel kann das Timing auf der Basis des Klopfens verstellt werden (z. B. Klopftiming, Klopfintensität, Klopfnatur). Wenn die Klopfintensität zunimmt, wie etwa über einen einer Frühzündung entsprechenden Schwellwert hinaus, kann die Anzahl der durchgeführten Wassereinspritzungen erhöht werden und weiterhin kann eine größere Anzahl jener Einspritzungen vor IVC durchgeführt werden, um die Luftladetemperatur zu reduzieren und die Klopfmilderung zu beschleunigen. Hierbei können die Drosselklappenverstellungen auf der Anzahl und dem Timing der Mehrfacheinspritzungen basieren. Bei einem alternativen Beispiel kann das Timing des Übergangs auch auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen wie etwa Motordrehzahl-/Lastbedingung verfügbare Aufladung, gewünschte Verdünnung usw. verstellt werden.
Drosselklappenverstellungen können auch auf dem Verdünnungseffekt des eingespritzten Wassers basieren. Als solches kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen und weiterhin auf der Basis der Wahrscheinlichkeit des Motorklopfens eine gewünschte Motorverdünnung bestimmt werden. Die gewünschte Verdünnung kann unter Verwendung von die Verdünnung beeinflussenden Motorparametern wie etwa einem Ausmaß an AGR, VCT-Timing, Ventilhub, einem Ausmaß an Aufladung usw. bereitgestellt werden. Auch das eingespritzte Wasser kann einen Verdünnungseffekt haben, wobei der Effekt auf der eingespritzten Wassermenge basiert. Somit können, wenn eine als Reaktion auf Klopfen eingespritzte Wassermenge vergrößert wird, eine oder mehrere Motorbetriebsparameter auf der Basis der Wassereinspritzung verstellt werden, um die gewünschte Verdünnung bereitzustellen. Beispielsweise kann, wenn die eingespritzte Wassermenge vergrößert wird, ein Ausmaß an AGR entsprechend verringert werden, so dass die gewünschte Verdünnung bereitgestellt wird. Während das obige Beispiel Drosselverstellungen auf der Basis des Verdünnungseffekts von Wasser zeigt, versteht sich, dass dies nicht in einem beschränkenden Sinne gedacht ist und dass bei alternativen Beispielen das eingespritzte Fluid ein alternatives Klopfregelungsfluid wie etwa ein Kraftstoff, eine Kraftstoffmischung, Wasser, andere inerte Fluide, Ethanol, Methanol, andere Alkohole, Benzin oder eine Kombination davon sein kann. Hierbei kann die Drosselklappenverstellung nicht nur auf dem Timing und dem Ausmaß der Direkteinspritzung des Klopfregelungsfluids basieren, sondern auch auf einer Kombination aus dem Verdrängungs- und Verdampfungseffekt des Fluids basieren. Bei einem Beispiel kann auf die Kombination aus Effekten aus der Molzusammensetzung des eingespritzten Fluids geschlossen werden. Wenn beispielweise das eingespritzte Fluid eine Mischung ist, die einen Alkoholkraftstoff enthält, kann die Molzusammensetzung auf dem volumetrischen Alkoholverhältnis der Bestandteile in der Mischung sowie ihren Molgewichten und Dichten basieren. Wenn der verdampfende Kühleffekt und/oder Alkoholgehalt des eingespritzten Fluids zunimmt, kann somit die Temperatur der Luft-Kraftstoff-Ladung abnehmen und die Dichte kann zunehmen und somit kann eine Drosselklappenkompensation verwendet werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu senken, um das gewünschte Drehmoment zu erreichen. Bei einem anderen Beispiel, wo das eingespritzte Fluid eine Mischung ist, die Wasser oder ein anderes inertes Fluid enthält, kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch teilweise durch vor IVC eingespritztem Wasser verdrängt werden, und somit kann eine Drosselklappenkompensation verwendet werden, um den Ansaugkrümmerdruck zu erhöhen, um das gewünschte Drehmoment zu erreichen. Bei noch einem weiteren Beispiel können die Effekte des verdampfenden Kühlens und der Verdrängung durch inerten Dampf einander teilweise aufheben. Außerdem kann eine Verstellung an dem Ausmaß der Zündfrühverstellung, der Aufladung, des VCT und/oder des AGR erforderlich sein.
Durch direktes Einspritzens eines Klopfregelungsfluids in einen Motorzylinder kann auf diese Weise Klopfen behandelt werden. Durch Verstellen einer Drosselklappenposition auf der Basis des Timings und Ausmaßes und der Zusammensetzung der Direkteinspritzung und somit der Verdampfung und der Luft-Kraftstoff-Ladungsverdrängungseffekte des eingespritzten Wassers können Drehmomentvariationen, die aus der Fluideinspritzung entstehen, besser behandelt werden, wodurch die Motorleistung verbessert wird.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung vorgelegt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine wichtigen oder essenziellen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich ausschließlich durch die Ansprüche definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die etwaige, oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Motorverbrennungskammer;
2 zeigt ein Kennfeld, das Variationen beim Verhältnis Kraftstoffsparsamkeitsverlust und Drehmomentverhältnis mit variierender Zündverstellung nach spät darstellt;
3 zeigt ein Kennfeld, mit dem ein Verstellungsschwellwert identifiziert werden kann, indem auf eine Zündverstellung nach spät zurückzuführende Kraftstoffsparsamkeitsverluste mit auf eine Ethanolkraftstoffeinspritzung zurückzuführende Kraftstoffsparsamkeitsverluste verglichen werden;
4 zeigt eine Karte, die auf eine Zündverstellung nach spät zurückzuführende Verluste mit auf eine Ethanolkraftstoffeinspritzung zurückzuführende Verluste für verschiedene Kostenfunktionen vergleicht;
5A–B zeigen ein Flussdiagramm auf hoher Ebene, das eine Routine darstellt, die zum Verstellen eines Ausmaßes der Zündverstellung nach spät und einer Kraftstoffeinspritzung zum Behandeln des Motorklopfens implementiert werden kann;
6 zeigt ein Flussdiagramm auf hoher Ebene zum Verstellen einer Motorverdünnung und einer Motorverbrennungsgeschwindigkeit auf der Basis der Verfügbarkeit eines Klopfregelungsfluids;
7 zeigt ein Kennfeld, mit dem der Schwellwertpunkt für die Benutzung der Zündverstellung nach spät und einer Einspritzung von hochoktanigem Kraftstoff auf der Basis von Motordrehzahl-Last-Bedingungen verstellt werden kann;
8 zeigt ein Flussdiagramm auf hoher Ebene, das eine Routine darstellt, die implementiert werden kann, um den Schwellwertpunkt zur Benutzung der Zündverstellung nach spät und einer Einspritzung von hochoktanigem Kraftstoff auf der Basis verschiedener Motorbetriebsbedingungsbegrenzungen zu verstellen;
9 zeigt ein Kennfeld, das eine beispielhafte Verwendung der Zündverstellung nach spät und eine Direkteinspritzung eines Ethanolkraftstoffs zum Behandeln des Klopfens gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
10–11 zeigen Kennfelder, die beispielhafte Verstellungen an der Verwendung der Zündverstellung nach spät und der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids auf der Basis der eingespritzten Kraftstoffmenge darstellt;
12 zeigt ein Kennfeld, das beispielhafte Änderungen bei einer Direkteinspritzung von Wasser als Reaktion auf AGR-Transienten darstellt;
13 zeigt ein Kennfeld, das beispielhafte Drosselklappenverstellungen als Reaktion auf eine Steuerung (relativ zu IVC) der Direkteinspritzung von Wasser darstellt.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern der Effizienz der Kraftstoffverwendung bei Vielstoffmotoren, wie etwa dem Motor von 1. Als Reaktion auf Motorklopfen kann ein Ausmaß der Zündverstellung nach spät und die Einspritzung eines Klopfregelungsfluids verwendet werden, um das Klopfen zu behandeln. Insbesondere kann der Funken bis zu einem vorbestimmten Ausmaß (wie etwa vorbestimmte Zeitsteuerung oder Schwellwertpunkt) nach spät verstellt werden, bis zu dem hin es vorteilhafter (z. B. kraftstoffsparsamer) sein kann, eine Zündverstellung nach spät zu verwenden und jenseits dessen es vorteilhafter sein kann, ein Klopfregelungsfluid einzuspritzen, um das Motorklopfen zu behandeln. Wie in 2–5 gezeigt, kann ein Controller auf der Basis einer vom Fahrer ausgewählten Kostenfunktion die Verwendung der Zündverstellung nach spät und die Verwendung von direkt eingespritzten und/oder über einen Saugkanal eingespritzten Kraftstoffen oder Klopfregelungsfluide verstellen, um das Klopfen zu behandeln. Die Verwendung kann weiterhin auf einer Kombination aus inhärentem Oktangehalt, Verdünnungseffekt und Ladeluftkühlungseffekt des oder der zu Verfügung stehenden Klopfregelungsfluids oder -fluide basieren, beispielsweise als Schlussfolgerung aus einer Zusammensetzung (z. B. molare oder volumetrische) des eingespritzten Klopfregelungsfluids. Wie in 7–8 gezeigt, können bei ausgewählten Motorbetriebsbedingungen (wie etwa Drehzahl-Last-Bedingungen) Motorbeschränkungen (wie etwa Drehmoment, Temperatur und Emissionsbeschränkungen) bestimmt werden und die vorbestimmte Zeitsteuerung kann entsprechend weiter verstellt werden. Wie in 9 gezeigt, kann der Controller als Reaktion auf das Klopfen die Zündverstellung nach spät bis zu der vorbestimmten Zeitsteuerung verwenden, um das Klopfen zu behandeln, wonach der Controller die Einspritzung eines Klopfregelungsfluids verwenden kann, um das Klopfen zu behandeln. Wie in 10–11 gezeigt, können die Verstellungen zwischen der Verwendung der Zündverstellung nach spät und der Einspritzung von Klopfregelungsfluid auch auf der Menge des eingespritzten Klopfregelungsfluids basieren, im Vergleich zu Impulsbreiteneinspritzungsbeschränkungen der Einspritzdüse. Wie in 6 und 12 gezeigt, können zusätzliche Motorverstellungen auf der Basis des Verdünnungseffekts des eingespritzten Klopfregelungsfluids durchgeführt werden, um die Motorverdünnungsvorteile und Klopfunterdrückungsvorteile des eingespritzten Fluids besser zu koordinieren. Weiterhin können, wie in 13 gezeigt, Drosselklappenverstellungen auf der Basis einer Zeitsteuerung der Direkteinspritzung relativ zum Ansaugventilschließen vorgenommen werden, um Drehmomenttransienten besser zu kompensieren. Durch Verbesserung der Verwendung der Zündverstellung nach spät und dem Einspritzen von Kraftstoff oder Klopfregelungsfluid beim Behandeln von Klopfen kann auf diese Weise Klopfregelungsfluid vernünftiger verwendet werden, während die Motorleistung verbessert wird.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders des Verbrennungsmotors 10. Der Motor 10 kann Steuerparameter von einem Steuersystem einschließlich eines Controllers 12 und einer Eingabe von einem Fahrzeugbediener 130 über eine Eingabeeinrichtung 132 empfangen. Bei diesem Beispiel beinhaltet die Eingabeeinrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „Verbrennungskammer”) 14 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 enthalten. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Weiterhin kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Reihe von Einlassluftpassagen 142, 144 und 146 empfangen. Die Lufteinlasspassage 146 kann zusätzlich zum Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Einlasspassagen eine Aufladeeinrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Supercharger enthalten. Beispielsweise zeigt 1 einen Motor 10, der mit einem Turbolader konfiguriert ist, mit einem Verdichter 174, der zwischen Einlasspassagen 142 und 144 angeordnet ist, und einer Abgasturbine 176, die entlang der Abgaspassage 148 angeordnet ist. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise über eine Welle 180 von der Abgasturbine 176 angetrieben werden, wobei die Aufladeeinrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. Bei anderen Beispielen jedoch, wie etwa wenn der Motor 10 mit einem Supercharger ausgestattet ist, kann die Abgasturbine 176 optional entfallen, wobei der Verdichter 174 durch mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Ein Drosselventil 20, das eine Drosselventilplatte 164 enthält, kann entlang einer Einlasspassage des Motors vorgesehen sein, um die Strömungsrate und/oder den Druck der an die Motorzylinder gelieferten Einlassluft zu variieren. Beispielsweise kann das Drosselventil 20 hinter dem Verdichter 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, oder kann alternativ vor dem Verdichter 174 vorgesehen sein.
Die Abgaspassage 148 kann Abgase zusätzlich zum Zylinder 14 von anderen Zylindern des Motors 10 erhalten. Ein Abgassensor 128 ist vor einer Abgasreinigungseinrichtung 178 an die Abgaspassage 148 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein zum Bereitstellen einer Anzeige eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abgas wie etwa einer linearen Lambda-Sonde oder eines UEGO (Universal or Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), einer Zweizustands-Lambda-Sonde oder einem EGO-(wie dargestellt), einem HEGO-(erwärmten EGO), einem NOx-, HC-, oder CO-Sensor, als Beispiel. Bei der Abgasreinigungseinrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwege-Katalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungseinrichtungen oder Kombinationen davon handeln.
Die Abgastemperatur kann von einem oder mehreren nichtgezeigten Temperatursensoren gemessen werden, die in der Abgaspassage 148 angeordnet sind. Alternativ kann auf die Abgastemperatur auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen geschlossen werden wie etwa Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR – Air-Fuel Ratio), Zündverstellung nach spät usw. Weiterhin kann die Abgastemperatur von einem oder mehreren Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination aus hierin angeführten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Abgasventile enthalten. Beispielsweise ist der Zylinder 14 so gezeigt, dass er mindestens ein Einlasshilfsventil 150 und mindestens ein Abgashilfsventil 156 enthält, die in einem oberen Gebiet des Zylinders 14 angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich Zylinder 14, mindestens zwei Einlasshilfsventile und mindestens zwei Abgashilfsventile enthalten, die bei einem oberen Gebiet des Zylinders angeordnet sind.
Das Einlassventil 150 kann vom Controller 12 durch Nockenbetätigung über ein Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Analog kann das Abgasventil 156 von dem Controller 12 über ein Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken enthalten und eines oder mehrere der CPS-(Cam Profile Switching), VCT-(Variable Cam Timing), VVT-(Variable Valve Timing) und/oder VVL-Systeme (Variable Valve Lift) verwenden, die vom Controller 12 betätigt werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Betrieb des Einlassventils 150 und des Abgasventils 156 kann durch nichtgezeigte Ventilpositionssensoren und/oder Nockenwellenpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder Abgasventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 14 alternativ ein Einlassventil enthalten, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Abgasventil, das über Nockenbetätigung einschließlich CPS- und/oder VCT-Systeme gesteuert wird. Bei noch weiteren Ausführungsformen können das Einlass- und Abgasventil durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Ventilaktivierungssystem oder einen VVT-Aktuator oder ein VVT-Aktivierungssystem gesteuert werden. Wie unter Bezugnahme auf 6 und 12 herausgearbeitet, kann eine Nockensteuerung verstellt werden (indem das VCT-System nach früh oder spät verstellt wird, um eine Motorverdünnung in Koordination mit einem AGR-Strom und/oder eine Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids zu verstellen, wodurch AGR-Transienten reduziert und die Motorleistung verbessert wird.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis besitzen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt befindet, bis zum oberen Totpunkt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei einigen Beispielen jedoch, wo verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis erhöht werden. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn höheroktanige Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch gesteigert werden, wenn Direkteinspritzung wegen deren Effekt auf das Motorklopfen verwendet wird.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Initiieren einer Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann als Reaktion auf ein Zündverstellungssignal SA vom Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi einen Zündfunken über die Zündkerze 192 an die Verbrennungskammer 14 liefern. Bei einigen Ausführungsformen jedoch kann die Zündkerze 192 entfallen, wie etwa dann, wenn der Motor 10 eine Verbrennung über Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, wie dies bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Einspritzdüsen konfiguriert sein, um ein Klopfregelungsfluid dorthin zu liefern. Bei einigen Ausführungsformen kann das Klopfregelungsfluid ein Kraftstoff sein, wobei die Einspritzdüse auch als eine Kraftstoffeinspritzdüse bezeichnet wird. Als ein nichtbeschränkendes Beispiel wird der Zylinder 14 so gezeigt, dass er eine Kraftstoffeinspritzdüse 166 enthält. Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist so gezeigt, dass sie direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des vom Controller 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangenen Signals FPW direkt einzuspritzen. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das, was als Direkteinspritzung (im Weiteren auch als „DI” bezeichnet) vom Kraftstoff in dem Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während in 1 die Einspritzdüse 166 als eine seitliche Einspritzdüse gezeigt ist, kann sie sich auch über dem Kolben wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192 befinden. Eine derartige Position kann die Mischung und Verbrennung beim Betreiben des Motors mit einem alkoholbasierten Kraftstoff wegen der niedrigeren Flüchtigkeit einiger alkoholbasierter Kraftstoffe verbessern. Alternativ kann die Einspritzdüse oben und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann an die Kraftstoffeinspritzdüse 166 von einem Hochdruckkraftstoffsystem 8 zugeführt werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoff-Rail enthält. Alternativ kann der Kraftstoff mit einem niedrigeren Druck über eine einstufige Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei dann die Zeitsteuerung der Direktkraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs begrenzter sein kann, als wenn ein Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird. Weiterhin können die Kraftstofftanks, wenngleich nicht gezeigt, einen Druckwandler aufweisen, der ein Signal an den Controller 12 sendet. Es versteht sich, dass die Einspritzdüse 166 bei einer alternativen Ausführungsform eine Saugkanal-Einspritzdüse sein kann, die vor dem Zylinder 14 Kraftstoff in den Saugkanal liefert.
Es versteht sich auch, dass der Motor in einer Ausführungsform durch Einspritzen der variablen Kraftstoff- oder Klopfregelungsfluidmischung über eine einzelne Direkteinspritzdüse betrieben werden kann; bei alternativen Ausführungsformen kann der Motor durch Verwenden von zwei Einspritzdüsen (eine Direkteinspritzdüse 166 und eine Saugkanal-Einspritzdüse) und Variieren der relativen Einspritzmenge von jeder Einspritzdüse betrieben werden kann.
Kraftstoff kann während eines einzelnen Takts des Zylinders von der Einspritzdüse an den Zylinder geliefert werden. Weiterhin können die Verteilung und/oder relative Menge des von der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffs oder Klopfregelungsfluids mit Betriebsbedingungen wie etwa der Luftladungstemperatur variieren, wie unten beschrieben. Weiterhin können für ein einzelnes Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Takt ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungshubs, des Ansaughubs oder einer beliebigen entsprechenden Kombination davon ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Als solches kann jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz an Einlass-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze usw. enthalten.
Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff oder Klopfregelungsfluide mit unterschiedlichen Qualitäten wie etwa unterschiedlichen Zusammensetzungen enthalten. Zu diesen Unterschieden können ein unterschiedlicher Alkoholgehalt, ein unterschiedlicher Wassergehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, eine unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffmischungen, unterschiedliche Wassergehalte und/oder Kombinationen davon usw. zählen. Bei einem Beispiel können Klopfregelungsfluide mit unterschiedlichen Alkoholgehalten einen Kraftstoff enthalten, bei dem es sich um Benzin handelt, wobei der andere Ethanol oder Methanol ist. Bei einem weiteren Beispiel kann der Motor Benzin als eine erste Substanz und eine alkoholhaltige Kraftstoffmischung wie etwa E85 (bei der es sich um etwa 85% Ethanol und 15% Benzin handelt) oder M85 (bei der es sich um etwa 85% Methanol und 15% Benzin handelt) als zweite Substanz verwenden. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe können eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein. Bei noch einem weiteren Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholmischungen sein, wobei der erste Kraftstoff eine Benzin-Alkohol-Mischung mit einem niedrigeren Alkoholverhältnis als eine Benzin-Alkohol-Mischung eines zweiten Kraftstoffs mit einem größeren Alkoholverhältnis sein kann, wie etwa E10 (bei dem es sich um etwa 10% Ethanol handelt) als ersten Kraftstoff und E85 (bei dem es sich um etwa 85% Ethanol handelt) als zweiten Kraftstoff. Zusätzlich können der erste und zweite Kraftstoff auch hinsichtlich anderer Kraftstoffqualitäten differieren, wie etwa Differenz bei der Temperatur, der Viskosität, der Oktanzahl, der latenten Verdampfungsenthalpie usw.
Zudem können Kraftstoffcharakteristika des in dem Kraftstofftank gespeicherten Kraftstoffs oder Klopfregelungsfluids häufig variieren. Bei einem Beispiel kann ein Fahrer den Kraftstofftank an einem Tag mit E85 auffüllen, am nächsten mit E10 und am nächsten mit E50. Die Variationen beim Wiederbefüllen des Tanks von Tag zu Tag können somit zu häufig variierenden Kraftstoffzusammensetzungen führen, wodurch die von der Einspritzdüse 166 gelieferte Kraftstoffzusammensetzung beeinflusst wird.
Wenngleich dies nicht gezeigt ist, versteht sich, dass der Motor weiterhin eine oder mehrere Abgasrückführungspassagen zum Umleiten mindestens eines Teils des Abgases von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass enthalten kann. Durch Rückführen von etwas Abgas als solches kann die Motorverdünnung beeinflusst werden, was die Motorleistung verbessern kann, indem Motorklopfen, Zylinderverbrennungsspitzentemperaturen und -drücke, Drosselungsverluste und NOx-emissionen reduziert werden. Die eine oder die mehreren AGR-Passagen können eine LP-AGR-Passage enthalten, die zwischen dem Motoreinlass vor dem Turboladerverdichter und dem Motorauslass hinter der Turbine gekoppelt und konfiguriert ist, Niederdruck-AGR (LP – Low Pressure) bereitzustellen. Die eine oder mehreren AGR-Passagen können weiterhin eine HP-AGR-Passage enthalten, die zwischen dem Motoreinlass hinter dem Verdichter und dem Motorauslass vor der Turbine gekoppelt und konfiguriert ist, eine Hochdruck-AGR (HP – High Pressure) bereitzustellen. Bei einem Beispiel kann ein HP-AGR-Strom unter Bedingungen wie etwa dem Fehlen einer von dem Turbolader bereitgestellten Aufladung bereitgestellt werden, während ein LP-AGR-Strom während Bedingungen wie etwa in Anwesenheit einer Turboladeraufladung bereitgestellt werden kann und/oder wenn eine Abgastemperatur über einem Schwellwert liegt. Der LP-AGR-Strom durch die LP-AGR-Passage kann über ein LP-AGR-Ventil verstellt werden, während der HP-AGR-Strom durch die HP-AGR-Passage über ein nichtgezeigtes HP-AGR-Ventil verstellt werden kann.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, einschließlich Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsports 108, einem elektronischen Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, bei diesem besonderen Beispiel als ein Festwertspeicherchip 110 gezeigt, Direktzugriffsspeicher 112, Arbeitsspeicher 114 und einem Datenbus. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich einer Messung der eingelassenen Luftmasse (MAF – Mass Air Flow) vom Luftmassensensor 122; Motorkühlmitteltemperatur (ECT – Engine Coolant Temperature) von einem an eine Kühlmuffe 118 gekoppelten Temperatursensor 116; einem Zündungsprofilaufnehmersignal (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 20 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP – Throttle Position) von einem Drosselklappenpositionssensor; und einem Krümmerabsolutdrucksignal (MAP – Manifold Absolute Pressure Signal) vom Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann vom Controller 12 aus dem Signal PIP generiert werden. Das Krümmerabsolutdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann zum Liefern einer Anzeige über Unterdruck oder Druck in dem Einlasskrümmer verwendet werden. Zu noch weiteren Sensoren können Kraftstoffstandsensoren und Kraftstoffzusammensetzungssensoren zählen, die an den oder die Kraftstofftanks des Kraftstoffsystems gekoppelt sind.
Der Speichermediumfestwertspeicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die von einem Prozessor 106 ausführbare Anweisungen darstellen zum Ausführen der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind.
Während ausgewählter Motorbetriebsbedingungen wie etwa bei niedrigen Motordrehzahlen und unter hohen Lastbedingungen kann es zum Motorklopfen kommen. Bei einem Beispiel kann das Motorklopfen durch Spätverstellung der Zündfunkensteuerung behandelt werden, im Weiteren auch als Zündverstellung nach spät bezeichnet. Durch Spätverstellung der Zündfunkensteuerung von dem MBT können der Zylinderspitzendruck und die Zylinderspitzentemperatur reduziert werden, wodurch das Auftreten von Klopfen reduziert wird. Das Spätverstellen des Funkens von dem MBT reduziert jedoch auch die thermische Effizienz des Motors und die Drehmomentabgabe. Um das vom Fahrer angeforderte Drehmoment zu erfüllen, wenn der Funke nach spät verstellt wird, können folglich der Luft- und Kraftstoffstrom erhöht werden, um den Drehmomentverlust zu kompensieren. Somit führen die zusätzliche Luft- und Kraftstoffkompensation zu reduzierter Kraftstoffersparnis. Die resultierende Kraftstoffsparsamkeitsstrafe SPARK_{FE_LOSS} kann wie folgt berechnet werden: SPARK_{FE_LOSS} = 1 / TR – 1 (1) wobei TR das Drehmomentverhältnis ist. Die Änderung bei dem Kraftstoffsparsamkeitsverlust ist in Kennfeld 200 von 2 durch Kurve 202 dargestellt. Wie durch Kurve 204 gezeigt, ist das Drehmomentverhältnis am höchsten, wenn sich der Funke bei MBT befindet, sinkt aber, wenn der Funke spät verstellt wird.
Anstelle der Spätverstellung des Funkens kann das Motorklopfen durch Einspritzen eines Klopfregelungsfluids in dem Zylinder behandelt werden. Das Klopfregelungsfluid kann ein Kraftstoff mit einem hocheffektiven Oktangehalt wie einem Ethanolkraftstoff sein. Als solches kann der effektive Oktangehalt eines eingespritzten Kraftstoffs aus verschiedene Komponenten bestehen, die verschiedene Klopfmilderungscharakteristika des Kraftstoffs darstellen, wie etwa eine Kombination aus der inhärenten Oktanzahl des Fluids, einem Verdünnungseffekt des Fluids und einem Verdampfungseffekt des Fluids. So kann beispielsweise eine Ethanol-Kraftstoffmischung (wie etwa E85) direkt in den Zylinder eingespritzt werden, um die inhärent hohe Oktanzahl des Kraftstoffs (inhärente Kraftstoffoktankomponente) und den Ladeluftkühlungseffekt des Ethanolkraftstoffs (verdampfende Oktankomponente) zu nutzen. Aufgrund der kleineren Verbrennungswärme (unterer Heizwert (LHV – Lower Heating Value)) von Ethanol im Vergleich zu Benzin muss jedoch möglicherweise ein größeres Kraftstoffvolumen verbrannt werden, um die gleiche Energieausgabe zu erzielen. Folglich gibt es trotz der verbesserten thermischen Effizienz daraus, dass näher an der MBT-Funkensteuerung gearbeitet wird, eine Reduktion bei der volumetrischen Kraftstoffsparsamkeit (Meilen pro Gallone). Die resultierende Kraftstoffsparsamkeitsstrafe ETHF_{FE_LOSS} kann wie folgt berechnet werden:
wobei E der Ethanolgehalt in Massenprozent in dem direkt eingespritzten Kraftstoff ist, D der Massenprozentsatz des direkt eingespritzten Kraftstoffs ist, der zum Lindern des Klopfens erforderlich ist, LHV_ETH und LHV_GAS die unteren Heizwerte der Kraftstoffe sind und ρ_ETH und ρ_GAS die Dichten der Kraftstoffe sind.
Unter Klopfbedingungen kann ein Controller bestimmen, ob der Funken um ein erforderliches Ausmaß spätverstellt werden soll, und die Wärmeeffizienz und der Kraftstoffsparsamkeitsverlust akzeptiert werden soll, der mit dem Ausmaß der Funkenspätverstellung assoziiert ist, oder ob der Funke bei MBT gelassen werden soll und eine erforderliche Menge an Klopfregelungsfluid direkt eingespritzt wird (wie etwa die Einspritzung eines Ethanolkraftstoffs) und der mit der Ethanoleinspritzung assoziierte volumetrische Kraftstoffeinsparungsverlust akzeptiert wird. Beispielsweise kann ein Motorcontroller konfiguriert sein, die Kraftstoffsparsamkeitsstrafen von der Direkteinspritzung eines Ethanolkraftstoffs (wie etwa E85) mit der Kraftstoffsparsamkeitsstrafe von einer Funkenspätverstellung wie folgt zu vergleichen: SPARK_{FE_LOSS} – ETH_{FE_LOSS} (3)
Bei einem Beispiel kann anhand eines Kennfelds wie etwa des Kennfelds 300 von 3 der Kraftstoffsparsamkeitsverlust von einem nach spät verstellten Zündfunken (302) mit dem Kraftstoffsparsamkeitsverlust aus der Ethanoleinspritzung (304) verglichen werden. Auf der Basis des Vergleichs kann eine Zeitsteuerung oder ein Schwellwertpunkt 306 bestimmt werden. Als solches kann der Schwellwertpunkt 306 (hierin auch als Rentabilitätspunkt oder Umschaltpunkt bezeichnet) ein vorbestimmtes Ausmaß der Spätverstellung oder eine vorbestimmte Zeitsteuerung (wie etwa in Kurbelwinkelgraden oder Graden der Zündverstellung nach spät) darstellen, nach dem eine zunehmende Einspritzung des Ethanolkraftstoffs einen Kraftstoffsparsamkeitsvorteil gegenüber einem spät verstellten Zündfunken bereitstellen kann, und vor dem eine Spätverstellung des Funkens einen Kraftstoffsparsamkeitsvorteil gegenüber einer zunehmenden Einspritzung des Ethanolkraftstoffs bereitstellen kann, wenn Motorklopfen behandelt wird. Als Reaktion auf Motorklopfen kann somit ein Motorcontroller zuerst die Zündfunkensteuerung bis zu dem vorbestimmten Ausmaß der Spätverstellung nach spät verstellen. Nachdem die Zündfunkensteuerung die vorbestimmte Zeitsteuerung erreicht, kann der Controller eine zum Unterdrücken des Motorklopfens in den Zylinder direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid (oder Kraftstoff) erhöhen, während die Zündsteuerung bei dem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung gehalten wird (d. h. bei der vorbestimmten Zeitsteuerung). Das heißt, die Verwendung der Zündverstellung nach spät und das Erhöhen der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids können an diesem Punkt umgeschaltet werden.
Als solches kann die vorbestimmte Zeitsteuerung auf Motorbetriebsbedingungen basieren (wie etwa Motordrehzahl und Lastbedingungen) und weiterhin auf einer vom Bediener ausgewählten Kostenfunktion basieren. Wie oben ausgeführt, können diese ausgewählten Kostenfunktionen eine Kraftstoffsparsamkeit, CO₂-Emissionen und/oder Preiseffektivität beinhalten.
Die vorbestimmte Zeitsteuerung kann weiterhin auf der Basis des effektiven Oktangehalts des eingespritzten Kraftstoffs verstellt werden. Als solches kann das eingespritzte Klopfregelungsfluid eines oder mehrere von Benzin, Ethanol, Methanol, Windschutzscheibenwischerflüssigkeit, andere Alkohole, Wasser und Kombinationen davon beinhalten. Bei einem Beispiel, wenn der direkt eingespritzte Kraftstoff eine Ethanol-Kraftstoff-Mischung ist, kann der effektive Oktangehalt des eingespritzten Fluids auf dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs basieren und somit kann der Schwellwertpunkt auf der Basis des Alkoholgehalts des Fluids variieren. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitsteuerung ab dem MBT nach spät verstellt werden, wenn der Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs steigt. Somit kann eine Ethanolkraftstoffmischung mit einer niedrigeren Ethanolmenge (wie etwa E10, das etwa 10% Ethanol aufweist) einen niedrigeren Schwellwertpunkt aufweisen (d. h. ein relativ niedrigeres Ausmaß an Spätverstellung) als eine Ethanolkraftstoffmischung mit einer größeren Ethanolmenge (wie etwa E85, das etwa 85% Ethanol aufweist).
Bei einem Beispiel, in dem der Ethanolkraftstoff E85 ist und die ausgewählte Kostenfunktion die volumetrische Kraftstoffsparsamkeit ist (Meilen pro Gallone), kann die vorbestimmte Zeitsteuerung (306) 11 Grad an Zündverstellung nach spät sein. Während Klopfbedingungen kann die Zündverstellung nach spät mit zunehmender Oktananforderung zum Behandeln des Klopfens bis zu 11 Grad an Zündverstellung nach spät verwendet werden, da der mit der Zündverstellung nach spät assoziierte Wärmeeffizienzverlust bis zu diesem Punkt niedriger ist als der mit E85 assoziierte volumetrische Kraftstoffsparsamkeitsverlust. Nachdem der Funke bis zu 11 Grad nach spät verstellt worden ist, kann eine zunehmende Einspritzung von E85 einen niedrigeren Kraftstoffsparsamkeitsverlust als eine Zündverstellung nach spät liefern. Um ein weiteres Klopfen zu behandeln, kann somit die Fremdzündungssteuerung bei gegenüber MBT um 11 Grad nach spät verstellt gehalten werden, während eine initiierte E85-Menge vergrößert wird, um die Klopfbehandlungsanforderung zu erfüllen.
Während das obige Beispiel eine volumetrische Kraftstoffsparsamkeit als die Kostenfunktion beim Bestimmen des vorbestimmten Ausmaßes der Spätverstellung zum Behandeln von Motorklopfen verwendet, versteht sich, dass bei alternativen Beispielen andere Kostenfunktionen verwendet werden können. Zu alternativen Kostenfunktionen können beispielsweise Abgasemissionen (wie etwa CO₂-Emissionen) und Preiseffektivität (wie etwa Betriebskosten in Meilen pro Dollar) zählen. Bei einem Beispiel, in dem die Kostenfunktion die Preiseffektivität ist, können Kraftstoffpreise des eingespritzten Fluids berücksichtigt werden. Somit kann ein Kostenverlust ETH_{DOLLAR_LOSS} der sich aus einer Ethanolkraftstoffeinspritzung ergibt, wie folgt berechnet werden:
wobei $_GAS und $_ETH die Kraftstoffpreise pro Volumeneinheit sind, LHV_ETH und LHV_GAS die unteren Heizwerte für die Kraftstoffe sind und ρ_ETH und ρ_GAS die Dichten für die Kraftstoffe sind.
Bei einem weiteren Beispiel, in dem es sich bei der Kostenfunktion um CO₂-Emissionen handelt, können sich aus einer Ethanolkraftstoffeinspritzung ergebende CO₂-Verluste ETH_{CO2_LOSS} wie folgt berechnen werden:
wobei C_GAS und C_ETH die von jedem Kraftstoff in kg CO₂ erzeugten CO₂-Mengen sind, die erzeugt werden pro GJ Energie, die von dem Kraftstoff freigesetzt wird. Diese CO₂-Kostenfunktion kann auf unterschiedliche Weisen berechnet werden, wie etwa CO₂-Endrohrgesamtemissionen, CO₂-Endrohremissionen fossilen Ursprungs oder CO₂-Emissionen für die ganze Kraftstofflebensdauer (Bohrloch zu Rädern).
Somit kann ein Motorcontroller auf der Basis der vom Fahrer ausgewählten Kostenfunktion als Reaktion auf Motorklopfen nach dem Vergleich des zu der Zündverstellung nach spät in Beziehung stehenden Kostenfunktionsverlusts mit der Ethanoldirekteinspritzung bestimmen, ob eine Zündverstellung nach spät oder eine Klopfregelungsfluideinspritzung (beispielsweise eines Ethanolkraftstoffs) verwendet werden soll. Das heißt, wenn die Kostenfunktion die Preiseffektivität ist, kann ein Schwellwertpunkt wie folgt bestimmt werden: SPARK_{DOLLAR_LOSS} – ETH_{DOLLAR_LOSS} (6)
Analog kann, wenn es sich bei der Kostenfunktion um CO₂-Emissionen handelt, ein Schwellwertpunkt wie folgt bestimmt werden: SPARK_{CO2_LOSS} – ETH_{CO2_LOSS} (7)
Verallgemeinert kann der Kostenfunktionsverlustvergleich wie folgt bestimmt werden: SPARK_{COSTFN_LOSS} – ETH_{COSTFN_LOSS} (8)
4 zeigt ein Kennfeld 400 von aus den Ausdrücken (3), (6), (7) und (8) generierten Kurven. Insbesondere zeigt das Kennfeld 400 eine Zündverspätung nach spät ab MBT auf der x-Achse und Kostenfunktionsverlustvergleiche (d. h. eine Differenz zwischen einem Verlust aufgrund einer Zündverspätung nach spät und einem Verlust aufgrund einer Ethanolkraftstoffeinspritzung für die ausgewählte Kostenfunktion als Prozentsatz) auf der y-Achse. Kurve 406 (gestrichelte Linie) zeigt einen Vergleich von Verlusten, wenn es sich bei der Kostenfunktion um volumetrische Kraftstoffsparsamkeit handelt, Kurve 404 (strichpunktierte Linie) zeigt einen Vergleich von Verlusten, wenn es sich bei der Kostenfunktion um CO₂-Emissionen handelt, und die Kurve 402 (durchgezogene Linie) zeigt einen Vergleich von Verlusten, wenn es sich bei der Kostenfunktion um die Preiseffektivität handelt.
In jedem Fall kann ein entsprechendes vorbestimmtes Ausmaß an Zündverstellung nach spät oder eine vorbestimmte Zeitsteuerung (oder Schwellwertpunkt) dort bestimmt werden, wo die Kurve null kreuzt. Im Fall der Kurve 404 tritt der Schwellwertpunkt bei 408 auf, während für Kurve 406 der Schwellwertpunkt bei 410 auftritt, wobei es, wenn er unter dem Schwellwertpunkt liegt, vorteilhafter sein kann, die Zündung nach spät zu verstellen, während es über dem Schwellwertpunkt vorteilhafter sein kann, die Zündverstellung nach spät zu halten und die Einspritzung des Ethanolkraftstoffs zu erhöhen. In dem Fall, dass eine Kurve immer über null liegt, wie beispielsweise unter Bezugnahme auf Kurve 402 gezeigt, kann es immer vorteilhafter sein, den Ethanolkraftstoff direkt einzuspritzen, anstatt die Zündung nach spät zu verstellen.
Während die Beispiele von 3–4 unter Bezugnahme auf eine Direkteinspritzung des Ethanolkraftstoffs E85 gezeigt sind, versteht sich, dass dies nicht in einem beschränkenden Sinne gemeint ist und dass bei alternativen Beispielen andere Klopfregelungsfluide verwendet werden können. Zu diesen können beispielsweise verschiedene Alkoholkraftstoffmischungen mit einem höheren oder niedrigeren Alkoholgehalt oder Fluide oder Kraftstoffmischungen mit unterschiedlichen inhärenten Oktan-, Verdünnungs- oder Verdampfungseigenschaften CNG (Compressed Natural Gas – Druck-Erdgas), Wasser, Methanol, Scheibenwaschfluid (das eine Mischung aus etwa 60% Wasser und 40% Methanol ist) usw. zählen.
Als solches kann zusätzlich zu dem vorbestimmten Ausmaß an Zündverstellung nach spät eine direkt in einen Zylinder eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid, zur Behandlung des Klopfens, ebenfalls auf der Basis des effektiven Oktangehalts des eingespritzten Fluids (oder des Kraftstoffs) verstellt werden. Beispielsweise kann die Verstellung eine Verringerung der direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid beinhalten, wenn der effektive Oktangehalt des Fluids steigt. Wie zuvor erwähnt, kann der effektive Oktangehalt eines gegebenen Fluids eine Kombination aus dem inhärenten Oktangehalt des Fluids (oder der Oktanzahl), einem Verdünnungseffekt des Fluids (auf der Basis des inerten Gehalts des Fluids wie etwa Wasser) oder ein Verdampfungseffekt des Fluids (auf der Basis der Verdampfungswärme des Fluids) sein. Bei einem Beispiel, wenn das eingespritzte Fluid CNG ist, kann der effektive Oktangehalt des Kraftstoffs nur auf der Oktanzahl des CNG-Kraftstoffs basieren, weil das CNG im Wesentlichen keinen Ladeluftkühleffekt besitzen kann (das heißt, keine verdampfende Oktankomponente) oder Verdünnungseffekt (d. h. keine inerte Komponente). Bei einem weiteren Beispiel, in dem das eingespritzte Fluid eine Ethanolkraftstoffmischung ist, kann der effektive Oktangehalt des Kraftstoffs auf der inhärenten Oktankomponente des Kraftstoffs sowie einer verdampfenden Oktankomponente basieren, und zwar wegen des Ladeluftkühlungseffekts von Ethanol, doch liegt möglicherweise keine Verdünnungseffektoktankomponente vor. Bei noch einem weiteren Beispiel, wenn das eingespritzte Fluid Wasser ist, basiert der effektive Oktangehalt des Fluids möglicherweise auf dem Verdünnungseffekt und dem Ladeluftkühlungseffekt nur von Wasser. Bei einem Beispiel kann der Oktangehalt des eingespritzten Fluids auf der Molzusammensetzung des Fluids basieren. Somit können die vorbestimmte Zeitsteuerung und die Menge an direkt eingespritztem Fluidkraftstoff auf der Molzusammensetzung des eingespritzten Kraftstoffs verstellt werden. Bei einem alternativen Beispiel jedoch kann der Oktangehalt des eingespritzten Fluids auf der volumetrischen Zusammensetzung des Fluids basieren.
Die inhärente Oktankomponente eines Kraftstoffs kann bezüglich einer Research-Oktanzahl (RON) und/oder Motor-Oktanzahl (MON) bewertet werden. Im Fall von Kraftstoffmischungen werden Alkohole mit einem kleinen Molekulargewicht wie etwa Ethanol und Methanol (die höhere RON- und MON-Werte besitzen) dem Benzin zugesetzt, um den RON-Wert der Benzinmischung zu verbessern. Der Zusatz sogar einer kleinen Alkoholmenge (beispielsweise 10 Volumenprozent) kann zu einer großen und nichtlinearen Erhöhung des RON-Werts des gemischten Kraftstoffs führen, wodurch eine Bestimmung der Änderung beim RON-Wert für den Benzinkraftstoff aufgrund des Zusatzes des Alkohols kompliziert wird. In einigen Fällen kann ein „Misch-RON(bRON)”-Wert verwendet werden, um die Effekte des Zusatzes von kleinen Alkoholmengen zu Benzin in gemischten Kraftstoffen zu beschreiben. Der bRON-Wert kann auf der Basis der volumetrischen Zusammensetzung von Alkohol und Benzin in der Mischung wie folgt berechnet werden: RON_blend = (1 – X_v,alc)·RON_b _ase + (X_v,alc)·bRON_v,alc (9) wobei X_v,alc die Volumenfraktion von Alkohol in der Kraftstoffmischung ist, RON_blend der RON-Wert der Alkohol-Benzin-Kraftstoffmischung ist, RON_base der RON-Wert des Basisbenzins ist und bRON_v,alc der Misch-RON-Wert von Alkohol im Basisbenzin auf der Basis des volumetrischen Gehalts ist. Da der bRON-Wert jedoch von der Konzentration des dem Basisbenzin zugesetzten Alkohols, dem RON-Wert des Basisbenzins und der Kohlenwasserstoffzusammensetzung des Basisbenzins abhängt, gibt es möglicherweise für einen gegebenen Alkohol keinen einzelnen bRON-Wert, wodurch die Nützlichkeit des bRON-Ansatzes beschränkt wird.
Bei einem weiteren Ansatz kann die inhärente Oktankomponente eines gemischten Kraftstoffs auf der Basis der Molzusammensetzung des Kraftstoffs berechnet werden. Im Vergleich zu dem Ansatz über die volumetrische Zusammensetzung, der auf dem Volumen von Alkohol und Benzin in der Kraftstoffmischung im flüssigen Zustand basiert (das heißt, wie sie hergestellt und in der Regel gemessen wird), gibt die Molzusammensetzung die Anzahl der Moleküle von Alkohol und Benzin in der Mischung wieder. Als solches kann die Molzusammensetzung für das Beschreiben der chemischen Reaktionen in der Gasphase, die mit verdampftem Kraftstoff in dem Motorzylinder erfolgen, relevanter sein. Weiterhin kann im gasförmigen Zustand die volumetrische Zusammensetzung etwa gleich der Molzusammensetzung sein. Die Molzusammensetzung einer Kraftstoffmischung kann ähnlich der volumetrischen Zusammensetzung berechnet werden (wie in Gleichung 9) beschrieben, außer dass der Alkoholgehalt auf einer Molbasis (wie unten in Gleichung 10) beschrieben) unter Verwendung der Dichte und des Molgewichts des Alkohols (d. h. bekannten physikalischen Eigenschaften des Alkohols) und der Dichte und dem mittleren Molgewicht des Benzins (wie gemessen oder geschätzt) berechnet wird. Da die Dichte und das Molgewicht des Benzins für kommerzielles Benzin nicht viel Varianz besitzen, können Schätzwerte für solche Berechnungen ausreichend präzise sein. Somit kann der bRON-Wert für eine Kraftstoffmischung auf der Basis der Molzusammensetzung von Alkohol und Benzin in der Mischung wie folgt berechnet werden: RON_blend = (1 – X_m,alc)·RON_base + (X_m,alc)·bRON_v,alc (10)
wobei X_m,alc die Molfraktion von Alkohol in der Kraftstoffmischung ist, RON_blend der RON-Wert der Alkohol-Benzin-Kraftstoffmischung ist, MW_base das mittlere Molgewicht des Basisbenzins ist, MW_alc das Molgewicht des Alkohols ist, ρ_base die Dichte des Basisbenzins ist, ρ_alc die Dichte des Alkohols ist und bRON_m,alc der Misch-RON-Wert von Alkohol im Basisbenzin auf der Basis des Molgehalts ist. Es versteht sich, dass zwar die Gleichungen (9)–(11) im Kontext von Misch-RON-Werten gezeigt sind, das Gleiche aber auch für RON- und MON-Werte angewendet werden kann. Als solches kann ein auf der Basis der Molzusammensetzung eines gemischten Kraftstoffs berechneter RON-Wert mit dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs eine im Wesentlichen lineare Beziehung aufweisen. Folglich zeigen auf einer Molbasis berechnete Misch-RON-Werte möglicherweise geringe bis keine Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration in dem Kraftstoff oder von dem RON-Wert des Basisbenzins. Außerdem liegt möglicherweise erheblich weniger Variation bei dem molaren Misch-RON-Wert eines gemischten Kraftstoffs vor im Vergleich zu seinem volumetrischen Misch-RON-Wert. Weiterhin kann der resultierende molare Misch-RON-Wert einer Ethanol-Benzin-Kraftstoffmischung im Wesentlichen gleich dem Misch-RON-Wert für reines Ethanol sein, während der molare Misch-RON-Wert einer Methanol-Benzin-Kraftstoffmischung im Wesentlichen gleich dem Misch-RON-Wert für reines Methanol sein kann.
Eine vereinfachte Formulierung für das Schätzen von RON oder MON für einen Alkoholzusatz zu einer Benzinzusammensetzung kann wie folgt bestimmt werden: RON_blend = (1 – X_m,alc)·RON_base + (X_m,alc)·RON_alc (12)
wobei X_m,alc die Molfraktion von Alkohol in der Kraftstoffmischung ist, X_v,alc die Volumenfraktion von Alkohol in der Kraftstoffmischung ist, RON_blend der RON-Wert der Alkohol-Benzin-Kraftstoffmischung ist, RON_base der RON-Wert des Basisbenzins ist, RON_alc der RON-Wert des reinen Alkohols ist (z. B. 109 für Ethanol und Methanol) und RON_ga das alkoholspezifische flüssige molare Volumenverhältnis ist, das die Molgewichte und Dichten des Alkohols und in der Regel Benzin beinhaltet (z. B. 0,400 für Ethanol oder 0,25 für Methanol). Alternativ können die Gleichungen (12) und (13) wie folgt kombiniert werden:
Somit kann bei einem Beispiel ein derartiger Ansatz zum Bestimmen der inhärenten Oktankomponente (und folglich des effektiven Oktangehalts) eines gemischten Kraftstoffs präziser und zuverlässiger bestimmt werden, womit wiederum das vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät oder die vorbestimmte Zeitsteuerung (oder der Schwellwertpunkt) für die Nutzung von Zündverstellung nach spät und Erhöhen der Direktkraftstoffeinspritzung beim Behandeln von Klopfen verwendet werden kann. Beispielsweise können auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen eine Mitkopplungswahrscheinlichkeit des Klopfens und ein zum Behandeln des Klopfens erforderlicher RON-Wert bestimmt werden. Die Mischungsberechnung kann dann zum Bestimmen einer Menge von direkt eingespritztem Klopfregelungsfluid oder Kraftstoff (beispielsweise Ethanol) verwendet werden, die möglicherweise erforderlich ist, um die RON-Anforderung zu erfüllen. Bei einem weiteren Beispiel kann bei einem Vielstofffahrzeug, das mit einem mit Ethanol versetzten Kraftstoff betrieben wird, eine Ethanolmenge in dem gemischten Kraftstoff anhand der Rückkopplung einer Lambdasonde (wie etwa eine ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis schätzende Lambdasonde) geschätzt werden. Damit kann wiederum der RON-Wert des Kraftstoffs vorhergesagt und der Schwellwertpunkt für eine Funkensteuerung und Kraftstoffeinspritzung verwendet werden. Das Gleiche kann auch als Mitkopplungsinformationen verwendet werden, um eine Adaption einer Funkensteuerstrategie nach einem Wiederbetankungsereignis zu gestatten, aber bevor eine Klopfsensorrückkopplung verwendet wird. Durch Verstellen der Menge an Klopfregelungsfluid oder direkt eingespritztem Kraftstoff und der vorbestimmten Zeitsteuerung oder des Schwellwertpunkts auf der Basis der Molzusammensetzung des eingespritzten Fluids (beispielsweise unter Verwendung der Misch-RON-Oktanzahl des Kraftstoffs nach Bestimmung durch einen Molansatz) können Berechnungen des Oktanvorteils aus der Alkoholkraftstoffeinspritzung linearisiert und vereinfacht werden. Bei alternativen Ausführungsformen jedoch können die Berechnungen auf der volumetrischen Zusammensetzung des eingespritzten Fluids basieren.
Bei einigen Motoren kann das zum Behandeln des Klopfens eingespritzte Fluid auch eines eines zweiten Fluids sein, das an einen zweiten Hilfsfluidtank gekoppelt ist. Zu Beispielen für zweite Klopfregelungsfluide können Wasser, Methanol, Ethanol, höheroktaniges Benzin, Waschanlagenfluid oder Kombinationen davon zählen. Bei einem Beispiel, wenn das eingespritzte Fluid Wasser ist, kann der effektive Oktangehalt des Fluids nur eine verdampfende Oktankomponente und eine Verdünnungseffektoktankomponente enthalten. Bei einem weiteren Beispiel, in dem das direkt eingespritzte Fluid Waschanlagenfluid ist, kann der effektive Oktangehalt des Kraftstoffs eine inhärente Kraftstoffoktankomponente, eine verdampfende Oktankomponente sowie eine Verdünnungseffektoktankomponente enthalten. Bei noch weiteren Beispielen, wo AGR verwendet wird, kann nur eine Verdünnungseffektoktankomponente enthalten sein.
Als solches kann zum Vergrößern des Luftladekühleffekts des eingespritzten Klopfregelungsfluids eine Direkteinspritzung des Fluids als Reaktion auf das Klopfen durchgeführt werden. Hierbei wird durch Direkteinspritzen eines Klopfregelungsfluids in den Zylinder die verdampfende Kühlung des Fluids verstärkt und die effektive Oktanzahl des in den Zylinder eingespritzten Fluids kann schnell erhöht werden, wodurch die Klopfgrenze reduziert wird. Auf der Basis der in den Zylinder direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid kann eine Kraftstoffmenge, die über den Einlasskanal eingespritzt wird, derart verstellt werden, dass die über die Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführte Kraftstoffgesamtmenge den stöchiometrischen Anforderungen entspricht.
Die zum Behandeln des Klopfens erforderliche Oktanzahl Oct_req kann wie folgt berechnet werden: Oct_req = X·Oct_DI + (1 – X)·Oct_PFI (15) wobei X die direkt eingespritzte Fraktion des Klopfregelungsfluids ist und (1 – X) die eingespritzte Fraktion des Kraftstoffeinlasskanals ist, Oct_DI der effektive Oktanwert des durch die Direkteinspritzdüsen zugeführten Klopfregelungsfluids ist und Oct_PFI der effektive Oktanwert des durch die Saugkanal-Einspritzdüsen zugeführten Klopfregelungsfluids ist. In Gleichung (15) kann X aufgelöst werden, um die Mindestfraktion des direkt eingespritzten Klopfregelungsfluids zu bestimmen, die erforderlich sein kann, um das Klopfen zu behandeln, und zwar wie folgt:
Wie zuvor ausgeführt, kann der effektive Oktangehalt (oder die effektive Oktanzahl) eines durch eine Direkteinspritzdüse und/oder eine Saugkanal-Einspritzdüse zugeführten Klopfregelungsfluids als eine Kombination aus den mehreren Oktankomponenten oder Effekten wie folgt bestimmt werden:
wobei Oct_INH, Oct_EVAP und OCt_DIL die inhärente, verdampfende und Verdünnungseffektoktankomponenten für die direkt eingespritzten (Präfix DI) oder über einen Saugkanal eingespritzten (Präfix PFI) Klopfregelungsfluide oder Kraftstoffe sind und wobei weiterhin:
wobei A und B kalibrierbare Konstanten sind, E_DI der Ethanolgehalt in dem Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung in Massenprozent ist und E_PFI der Ethanolgehalt in dem Kraftstoffsystem mit Saugkanal-Einspritzung in Massenprozent ist. Durch Berechnen des effektiven Oktangehalts jedes Fluids und durch Lösen der Gleichungen (15) und (16) mit diesen Werten kann das Verhältnis von Fluiddirekteinspritzung und Saugkanaleinspritzung zum Behandeln von Klopfen bestimmt werden.
Durch Verzögern der Zündfunkensteuerung bis zu einem vorbestimmten Ausmaß an Zündverstellung nach spät und Vergrößern einer direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid zum Unterdrücken des Motorklopfens, nachdem die Zündfunkenzeitsteuerung das vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät erreicht, während die Zündungsverstellung bei dem vorbestimmten Ausmaß an Zündungsverstellung nach spät oder der vorbestimmten Zeitsteuerung beibehalten wird, kann die zum Verringern des Klopfens verwendete Menge an Klopfregelungsfluid reduziert werden, während die volumetrische Kraftstoffsparsamkeit und die Reichweite eines Fahrzeugs vergrößert werden können.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 5A–B wird eine beispielhafte Routine 500 zum Verstellen einer vorbestimmten Zündverstellung (oder eines Schwellwertpunkts) gezeigt, bis zu dem eine Zündverstellung nach spät zum Behandeln des Klopfens verwendet werden kann und nach dem eine direkt in den Zylinder eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid vergrößert werden kann, um das Motorklopfen zu behandeln. Durch Verwenden von mindestens etwas Zündverstellung nach spät, um das Klopfen zu behandeln, bevor eine direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid erhöht wird, um das Klopfen zu behandeln, können substanzielle volumetrische Kraftstoffsparsamkeitsvorteile erreicht werden.
Bei 502 können Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Zu diesen können beispielsweise Motordrehzahl, gewünschtes Drehmoment, MAP, BP, ECT, Katalysatortemperatur, Einlasslufttemperatur, Zündverstellung, Aufladung usw. zählen. Bei 504 kann auf der Basis der geschätzten Motorbetriebsbedingungen eine Mitkopplungswahrscheinlichkeit für Motorklopfen bestimmt werden. Bei 506 kann auf der Basis der geschätzten Motorbetriebsbedingungen sowie der bestimmten Mitkopplungswahrscheinlichkeit des Klopfens eine gewünschte Motorverdünnung bestimmt werden. Bei 508, und wie weiter unter Bezugnahme auf 6 ausgeführt, können eine Klopfregelungsfluideinspritzungs-, VCT- und AGR-Menge bestimmt werden, um die gewünschte Verdünnung bereitzustellen. Insbesondere kann auf der Basis mindestens des Verdünnungseffekts des eingespritzten Klopfregelungsfluids ein Ausmaß der Motorverdünnung, das durch die Einspritzung bereitgestellt wird, bestimmt werden und eine entsprechende AGR- und VCT-Verstellung können durchgeführt werden. Bei 510 kann eine Menge an Klopfregelungsfluid oder Kraftstoff, die in dem Kraftstoffsystem des Motors zur Verfügung steht, bestimmt werden. Bei 512, und wie weiter in 6 ausgeführt, kann die Position eines Ladungsbewegungssteuerventils in dem Motoreinlass verstellt werden, um dadurch eine Motorverbrennungsgeschwindigkeit auf der Basis der Verfügbarkeit von Klopfregelungsfluid in dem Kraftstoffsystem zu verstellen. Bei 514 kann ein effektiver Oktangehalt jedes Kraftstoffs oder Klopfregelungsfluids in dem Kraftstoffsystem des Motors bestimmt werden. Insbesondere kann für Vielstofffahrzeuge der effektive Oktangehalt jedes der mehreren Kraftstoffe (wie etwa primäre und sekundäre Kraftstoffe oder Klopfregelungsfluide) in dem Kraftstoffsystem des Motors bestimmt werden. Wie zuvor ausgeführt, kann der effektive Oktangehalt jedes Kraftstoffs oder Klopfregelungsfluids auf der Basis einer Kombination der inhärenten Oktankomponente (oder Kraftstoffoktanzahl) der verdampfenden Oktankomponente oder des Effekts und der Verdünnungsoktankomponente oder des Effekts jedes Fluids berechnet werden. Bei einem Beispiel können ein oder mehrere dieser Komponenten oder Effekte auf dem Alkoholgehalt des Klopfregelungsfluids basieren.
Bei 516 kann eine vom Bediener ausgewählte Kostenfunktion bestimmt werden. Zu der Kostenfunktion können beispielsweise volumetrische Kraftstoffsparsamkeit (Meilen pro Gallone), Abgasemissionen, Meilen pro Dollar usw. zählen. Bei einem Beispiel kann der Fahrzeugbetreiber die Kraftstoffsparsamkeit gegenüber Abgasemissionen bevorzugen. Bei einem weiteren Beispiel können die Betreiberpräferenzen gewichtet werden. Beispielsweise kann ein Kunde eine Präferenz für Kraftstoffsparsamkeit stärker gewichten als eine Präferenz für niedrige Abgasemissionen. Betreiberpräferenzen und Eingaben können von dem Fahrzeugbetreiber durch eine aktive Displayeinrichtung wie etwa ein Display an dem Fahrzeugarmaturenbrett zum Interagieren mit dem Fahrzeugbetreiber oder ein Steuerpanel auf dem Fahrzeugdisplay empfangen werden. Alternativ kann auf Betreiberkostenfunktionspräferenzen auf der Basis eines vorausgegangenen Fahrverhaltens geschlossen werden, beispielsweise kann angenommen werden, dass nichtaggressive Fahrer die Kraftstoffsparsamkeit bevorzugen.
Bei 518 kann auf der Basis der vom Betreiber ausgewählten Kostenfunktion, den geschätzten Motorbetriebsbedingungen, der geschätzten Wahrscheinlichkeit für Motorklopfen und dem effektiven Oktangehalt der verfügbaren Kraftstoffe oder Klopfregelungsfluide ein Schwellwertpunkt bestimmt werden. Insbesondere können die vorbestimmte Zeitsteuerung, bis zu der die Zündung nach spät verstellt werden kann (das heißt, das vorbestimmte Ausmaß der Zündverstellung nach spät) und ein Verhältnis der Verwendung von Zündverstellung nach spät und Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids bestimmt werden, um ein Oktanausmaß zum Behandeln des Motorklopfens kumulativ bereitzustellen.
Beispielsweise kann ein Grad an Zündverstellung nach spät mit einer Änderung der Oktanzahl um 1 (1 ON) korreliert werden. Bei einem weiteren Beispiel, wo E85 der direkt eingespritzte Kraftstoff ist und Benzin der über einen Saugkanal eingespritzte Kraftstoff ist, kann die Direkteinspritzung von E85 eine größere Oktanzahl liefern als eine entsprechende Saugkanaleinspritzung von Benzin. Beispielsweise kann eine Direkteinspritzung von E85 von 0,28% mit einer Änderung von 1 ON korrelieren, während eine 100%ige Direkteinspritzung von E85 mit etwa 140 RON von über den Saugkanal eingespritztem Benzin korrelieren kann.
Bei 520 kann bestimmt werden, ob weitere Verstellungen an dem Schwellwertpunkt erforderlich sind. Wie unter Bezugnahme auf 7–8 ausgeführt, können unter einigen Bedingungen wie etwa gewissen Motordrehzahl-/Lastbedingungen, Motorbeschränkungen vorliegen, die erfordern können, dass der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass ein größeres oder kleineres Ausmaß an Zündverstellung nach spät verwendet wird und dementsprechend eine Verstellung an der Klopfregelungsfluideinspritzmenge ebenfalls vorgenommen wird. Beispielsweise kann unter Bedingungen, bei denen das angeforderte Drehmoment (zumindest vorübergehend) begrenzt werden kann oder die Abgastemperatur erhöht werden kann oder die Partikelmaterieemissionen erhöht werden können oder eine Motorvorzündung auftreten kann usw., der Schwellwertpunkt verstellt werden. Falls bestimmt wird, dass Schwellwertpunktverstellungen erforderlich sind, dann kann bei 522 und wie in 8 ausgeführt die Routine die vorbestimmte Zeitsteuerung verstellen. Insbesondere kann der vorbestimmte Schwellwert unter diesen Bedingungen verstellt werden (wodurch ein Ausmaß der Zündverstellung nach spät und eine zum Reduzieren des Klopfens verwendete Klopfregelungsfluideinspritzmenge verstellt werden), obwohl es möglicherweise zu einem vorübergehenden Verlust bei der vom Betreiber ausgewählten Kostenfunktion aufgrund der Verstellung kommt, um die erwähnten Motorbegrenzungen zu behandeln.
Bei einem Beispiel kann die vorbestimmte Zeitsteuerung in einer Nachschlagetabelle im Speicher des Controllers gespeichert werden, in der ein vorbestimmtes Ausmaß an Zündverstellung nach spät und eine Menge der direkten Klopfregelungsfluideinspritzung für eine gegebene Drehzahl-Last-Bedingung und ein gegebenes Klopfregelungsfluid tabellarisch dargestellt werden können. Als solches können die Ablesewerte der Nachschlagetabelle zuvor unter Verwendung von Kennfeldern berechnet worden sein, wie etwa den Kennfeldern von 3–4, wobei Kostenfunktionsverluste aufgrund einer Zündverstellung nach spät mit Kostenfunktionsverlusten für verschiedene Kraftstoff- oder Fluidkombinationen verglichen werden. Weitere Verstellungen an der vorbestimmten Zeitsteuerung und der Direkteinspritzung können ebenfalls für ausgewählte Motordrehzahl-Last-Fenster tabellarisch dargestellt werden, wie etwa jene in dem Kennfeld von 7 gezeigten.
Falls bei 520 keine Schwellwertpunktverstellungen erforderlich sind oder nachdem bei 522 Schwellwertpunktverstellungen abgeschlossen sind, dann kann bei 524 eine zum Behandeln des erwarteten Klopfens erforderliche Oktanzahl berechnet werden. Wie zuvor ausgeführt, kann das Klopfen durch eine Zündverstellung nach spät und/oder Erhöhen einer Oktanzahl des in den Zylinder eingespritzten Klopfregelungsfluids behandelt werden. Als solches kann eine größere Oktanzahl in dem Zylinder erforderlich sein, falls die Zündverstellung bei MBT gehalten wird, während eine kleinere Oktanzahl in Anwesenheit einer Zündverstellung nach spät erforderlich sein kann. Deshalb kann durch Verstellen eines Ausmaßes der Zündverstellung nach spät und einer in den Zylinder eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid ein effektiver Oktanwert des Zylinders verstellt werden, um das Klopfen zu behandeln.
Bei 526 können auf der Basis der vorbestimmten (und verstellten) Zeitsteuerung und weiter auf der Basis des zum Behandeln des erwarteten Klopfens erforderlichen Oktanwerts ein Ausmaß an Zündverstellung nach spät und ein Klopfregelungsfluideinspritzprofil für den Motor bestimmt werden. Das Klopfregelungsfluideinspritzprofil kann eine Menge eines ersten Kraftstoffs oder eines Klopfregelungsfluids zur Direkteinspritzung und eine Menge eines zweiten Kraftstoffs zur Saugkanaleinspritzung in den Zylinder enthalten. Beispielsweise kann eine direkt in einen Zylinder eingespritzte erste Menge eines Fluids (wie etwa ein erster Kraftstoff) auf der molaren (oder volumetrischen) Zusammensetzung des eingespritzten Fluids und eines Verdünnungseffekts des eingespritzten Fluids basieren. Dann kann eine über den Saugkanal in den Zylinder eingespritzte zweite Menge an Fluid (wie etwa ein zweiter Kraftstoff) auf der ersten Menge der Fluideinspritzung basieren. Bei 528 kann bestimmt werden, ob Motorklopfen eintritt, das heißt, ob ein Rückkopplungsklopfen eintritt. Bei einem Beispiel kann das Rückkopplungsklopfen unter Verwendung eines an den Motor gekoppelten Klopfsensors bestimmt werden. Falls kein Rückkopplungsklopfen aufgetreten ist, dann kann der Controller bei 530 dahin weitergehen, den Motor durch Zündverstellung nach spät bis zu der vorbestimmten Zeitsteuerung und Einspritzen von Kraftstoff oder Klopfregelungsfluid gemäß dem zuvor bei 526 bestimmten Profil zu betreiben.
Falls ein Rückkopplungsklopfen bestimmt wird, dann kann bei 532 bestimmt werden, ob eine Zündverstellung immer noch vor der vorbestimmten Zeitsteuerung ist, das heißt, ob noch mehr Zündverstellung nach spät möglich ist. Falls ja, das heißt, falls die Zündverstellung nach spät nicht begrenzt ist, kann der Controller das Rückkopplungsklopfen behandeln, indem er die Zündverstellung bei 534 weiterhin bis zu der vorbestimmten Zeitsteuerung nach spät verstellt. Dies kann als solches einen relativ schnelleren und unmittelbareren Rückkopplungsklopfreduzierungsansatz darstellen. Bei einem Beispiel, nachdem das Rückkopplungsklopfen behandelt worden ist, kann die Zündverstellung auf den Ursprungswert zurückgestellt werden (d. h. der Wert als Reaktion auf die Mitkopplungsklopfwahrscheinlichkeit), während eine Direktkraftstoffeinspritzung langsam eingeleitet wird. Falls im Vergleich die Einstellungen nach der vorbestimmten Zeitsteuerung sind, das heißt, falls die Zündverstellung nach spät begrenzt ist, dann kann der Controller bei 536 das Rückkopplungsklopfen behandeln, indem die Zündverstellung nach spät bei der vorbestimmten Zeitsteuerung gehalten wird, während eine Menge an Kraftstoff oder Klopfregelungsfluid, die in den Zylinder eingespritzt wird, erhöht wird. Als solches kann dies einen relativ langsameren Ansatz zum Reduzieren des Rückkopplungsklopfens darstellen. Wie weiter unter Bezugnahme auf 10–11 ausgeführt, können die Verstellungen auch auf der Basis der Menge an Kraftstoff oder Fluid vorgenommen werden, die zum Behandeln des Klopfens erforderlich sind, und von Einspritzdüsenimpulsbreitenbegrenzungen im Vergleich zu dieser Menge. Ungeachtet der an der vorbestimmten Zeitsteuerung vorgenommenen Verstellungen können bei 538 und wie weiter in 6 und 12 ausgeführt, Verdünnungsgrenzen des Motors auf der Basis des vorbestimmten Ausmaßes der Spätverstellung (oder vorbestimmten Zeitsteuerung), der Menge an eingespritztem Klopfregelungsfluid/Kraftstoff sowie mindestens dem Verdünnungseffekt des eingespritzten Fluids verstellt werden, um AGR- und Drehmomenttransienten zu kompensieren.
Bei einem Beispiel kann ein Motor mit Direkteinspritzung von E85 und Saugkanaleinspritzung von Benzin konfiguriert sein. Auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen kann eine Klopfwahrscheinlichkeit bestimmt werden und die vorbestimmte Zeitsteuerung kann als 11 Grad Zündverstellung nach spät bestimmt werden. Um das erwartete Mitkopplungsklopfen zu behandeln, kann der Controller eine Einstellung von 5 Grad Zündverstellung nach spät und 10% Ethanoldirekteinspritzung verwenden. Das heißt, die Einstellungen können vor der vorbestimmten Zeitsteuerung sein. Als Reaktion auf ein Rückkopplungsklopfen kann der Controller das Klopfen sofort behandeln, indem die Zündsteuerung allmählich von 5 Grad nach spät bis zu der vorbestimmten Zeitsteuerung von 11 Grad nach spät verstellt wird. Nachdem die Zündsteuerung 11 Grad an Zündverstellung nach spät erreicht hat, kann ein weiteres Rückkopplungsklopfen behandelt werden, indem die Zündsteuerung bei 11 Grad nach spät gehalten wird, während die Direkteinspritzung von E85 von 10% auf 12% erhöht wird. Falls alternativ nach der Verwendung von 11 Grad Zündverstellung nach spät das Rückkopplungsklopfen reduziert ist, kann der Controller die Zündverstellung auf 5 Grad nach spät vorverstellen (d. h. das Ausmaß der Zündverstellung nach spät reduzieren) und die E85-Direkteinspritzung auf 12% erhöhen.
Bei einem alternativen Beispiel kann die Mitkopplungswahrscheinlichkeit des Klopfens auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen durch eine Einstellung von 11 Grad Zündverstellung nach spät und 8% Ethanoldirekteinspritzung behandelt werden. Das heißt, die Einstellungen können jenseits der vorbestimmten Zeitsteuerung liegen. Hierbei kann als Reaktion auf ein Rückkopplungsklopfen die Zündverstellung nach spät bei dem vorbestimmten Ausmaß der Zündverstellung nach spät, hier 11 Grad an Zündverstellung nach spät, gehalten werden, während die E85-Einspritzung von 8% auf 12% erhöht wird.
Auf diese Weise kann Motorklopfen durch Zündverstellung nach spät bis zu einer vorbestimmten Zeitsteuerung eines Schwellwertpunkts behandelt werden, und nachdem die Zündverstellung nach spät die Schwellwertzeitsteuerung erreicht hat, kann der Controller weiteres Klopfen dadurch behandeln, dass die Zündverstellung nach spät beibehalten wird und die Einspritzung eines Klopfregelungsfluids in den Zylinder erhöht wird, um dadurch den erforderlichen effektiven Oktanwert bereitzustellen, um das Motorklopfen zu behandeln.
Eine beispielhafte Benutzung der Zündverstellung nach spät und der Direkteinspritzung eines Ethanolkraftstoffs, um Klopfen zu behandeln, ist im Kennfeld 900 von 9 dargestellt. Das Kennfeld 900 veranschaulicht einen zum Behandeln des Klopfens erforderlichen Oktanwert entlang der x-Achse, ein Ausmaß der Zündverstellung nach spät entlang einer ersten y-Achse 901 und ein Ausmaß (in %) der Direkteinspritzung eines Ethanolkraftstoffs (hier E85) entlang einer zweiten y-Achse 902. In dem dargestellten Beispiel kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen, der Molzusammensetzung und Kombination des inhärenten Oktaneffekts, des Verdünnungseffekts und des Verdampfungseffekts von E85 und der vom Betreiber ausgewählten Kostenfunktion der Kraftstoffsparsamkeit eine vorbestimmte Zeitsteuerung 904 bestimmt werden. Bei diesem Beispiel kann die vorbestimmte Zeitsteuerung 904 11 Grad an Zündverstellung nach spät entsprechen. Somit kann, wenn der zum Behandeln von Klopfen erforderliche Oktanwert zunimmt, die Zündung nach spät verstellt werden (gestrichelte Linie 906), um das Klopfen zu reduzieren, da der mit der Wärmeeffizienzstrafe der Zündverstellung nach spät assoziierte Kraftstoffsparsamkeitsverlust kleiner sein kann als der mit dem reduzierten Energiegehalt von E85 assoziierte volumetrische Kraftstoffsparsamkeitsverlust. Die Zündverstellung nach spät kann verwendet werden, bis ein vorbestimmtes Ausmaß der Zündverstellung nach spät oder eine vorbestimmte Zeitsteuerung 904 erreicht ist. Als Reaktion auf Klopfen beispielsweise kann die Zündung auf 5 Grad an Zündverstellung nach spät verzögert werden, und wenn das Klopfen weitergeht, kann die Zündung bis zu 11 Grad an Zündverstellung nach spät verzögert werden. Nachdem eine vorbestimmte Zeitsteuerung 904 erreicht ist, kann die mit E85 assoziierte volumetrische Kraftstoffsparsamkeitsstrafe niedriger sein als die mit der Zündverstellung nach spät assoziierte. Nachdem eine vorbestimmte Zeitsteuerung 904 erreicht ist, kann somit die Zündung bei 11 Grad Verzögerung gehalten werden, und die Direkteinspritzung von E85 kann gesteigert werden (durchgezogene Linie 908), um die zusätzliche Oktananforderung zu erfüllen. Wie zuvor ausgeführt, können das vorbestimmte Ausmaß der Zündverstellung nach spät oder die vorbestimmte Zeitsteuerung und die Menge des direkt eingespritzten Klopfregelungsfluids auf der Basis einer Zusammensetzung (z. B. Mol- oder volumetrische Zusammensetzung) des eingespritzten Fluids verstellt werden. Bei dem dargestellten Beispiel ist das eingespritzte Fluid ein gemischter Kraftstoff, der einen ersten Kraftstoff und einen zweiten Kraftstoff enthält. Somit basiert hier die Molzusammensetzung des gemischten Kraftstoffs auf der volumetrischen Fraktion, dem Molgewicht und der Dichte jedes des ersten und zweiten Kraftstoffs in dem gemischten Kraftstoff. Die Verstellungen können beispielsweise wie gezeigt das Verstellen der vorbestimmten Zeitsteuerung weiter weg von MBT nach spät beinhalten, wenn die Molfraktion des Alkohols (hier Ethanol) in dem gemischten Kraftstoff steigt. Analog kann die direkt eingespritzte Fluidmenge gesenkt werden, wenn die Molfraktion von Alkohol in dem gemischten Fluid steigt.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 wird eine beispielhafte Routine 600 zum Verstellen von einem oder mehreren Motorbetriebsparametern gezeigt, um dadurch eine Motorverdünnung und eine Motorverbrennungsgeschwindigkeit zu verstellen. Insbesondere kann ein Motorbetriebsparameter verstellt werden, um dadurch eine Motorverdünnung auf der Basis mindestens des Verdünnungseffekts eines als Reaktion auf Motorklopfen direkt eingespritzten Klopfregelungsfluids sowie die Verfügbarkeit des Klopfregelungsfluids zu verstellen.
Bei 602 kann eine gewünschte prozentuale Verdünnung auf der Basis der geschätzten Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann eine höherprozentige Verdünnung gewünscht werden, wenn eine Motorlast zunimmt, um die Wahrscheinlichkeit für Motorklopfen zu reduzieren und die NOx-Emissionen des Motors zu verbessern, aber vorbehaltlich einer Verbrennungsstabilitätsgrenze. Als solches kann eine Motorverdünnung durch einen oder mehrere der folgenden beeinflusst werden: ein Ausmaß an AGR, VCT und die Verdünnungseffekteigenschaften eines direkt eingespritzten Klopfregelungsfluids. Bei 604 kann eine in dem Kraftstoffsystem des Motors zur Verfügung stehende Menge an Klopfregelungsfluid (wie etwa Wasser, Ethanol, Methanol, alternative Kraftstoffe, usw.) bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann dies das Schätzen eines Kraftstoffstands anhand des an den Kraftstofftank des ausgewählten Fluids gekoppelten Kraftstoffstandsensors beinhalten.
Bei 606 kann bestimmt werden, ob die verfügbare Menge an Klopfregelungsfluid einen Schwellwert übersteigt. Bei einem Beispiel kann der Schwellwert auf einer Fluidmenge basieren, die erforderlich ist, um das Klopfen zu behandeln (beispielsweise eine zum Behandeln des Klopfens erforderliche Mindestmenge). Falls die Fluidmenge über einem Schwellwert liegt, dann kann bei 608 ein zum Bereitstellen der gewünschten Motorverdünnung erforderliches Volumen des Klopfregelungsfluids bestimmt werden.
Bei 610 kann ein zum Behandeln einer Mitkopplungswahrscheinlichkeit des Klopfens erforderliches Volumen des Klopfregelungsfluids bestimmt werden. Wie zuvor ausgeführt, kann die eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid auf der Motordrehzahl und Motorlast und anderen Betriebsbedingungen basieren und kann weiter auf einer Kombination eines inhärenten Oktaneffekts, eines Verdünnungseffekts und eines Verdampfungseffekts des eingespritzten Fluids basieren. Bei 612 können das Maximum des zum Bereitstellen der gewünschten Motorverdünnung erforderliche Volumens und das zum Behandeln des Klopfens erforderliche Volumen in den Zylinder eingespritzt werden. Bei 614 kann ein an den Motoreinlass vor den Einspritzdüsen gekoppeltes CMCV verstellt werden (beispielsweise geöffnet werden), um eine Motorverbrennungsgeschwindigkeit zu senken, während die Einspritzung des Klopfregelungsfluids gesteigert wird. Durch Verstellen (z. B. Öffnen) des CMCV bei höheren Motorlasten, um eine Motorverbrennungsgeschwindigkeit bei den höheren Motorlasten zu senken, können insbesondere Zylinderspitzendruck und die Rate des Druckanstiegs reduziert werden, um einen Motorbetrieb bei höheren Lasten zu gestatten. Gleichzeitig kann aus der reduzierten Motorverbrennungsrate resultierendes Klopfen vorteilhafterweise behandelt werden, indem die Direkteinspritzung des Klopfregelungsfluids gesteigert wird, während das CMCV so verstellt wird, dass die Motorverbrennungsgeschwindigkeit abnimmt. Wenn als solches das CMCV geöffnet wird und das Klopfregelungsfluid eingespritzt wird, kann die Zündfunkenzeitsteuerung auf einem vorbestimmten Ausmaß der Zündverstellung nach spät gehalten werden. Das vorbestimmte Ausmaß der Zündverstellung nach spät kann ebenfalls auf der Motorlast und auf der Kombination des inhärenten Oktaneffekts, des Verdünnungseffekts und des Verdampfungseffekts des eingespritzten Fluids basieren.
Bei einem Beispiel kann ein Controller auf der Basis der Verfügbarkeit des Klopfregelungsfluids bestimmen, ob das CMCV bei hohen Motorlasten geöffnet wird. Beispielsweise kann die Verstellung das Öffnen des CMCV beinhalten, während der Motor bei hohen Motorlasten betrieben wird, falls die Verfügbarkeit des Klopfregelungsfluids (beispielsweise durch Schließen aus einem Kraftstoffpegel) einen Schwellwert übersteigt. Die Verstellung kann weiterhin auf der Zusammensetzung des eingespritzten Klopfregelungsfluids basieren. Beispielsweise kann das CMCV geöffnet werden, während der Motor mit der höheren Motorlast betrieben wird, wenn der Alkoholgehalt des (ausreichend verfügbaren) Klopfregelungsfluids zunimmt.
Falls die zur Verfügung stehende Menge an Klopfregelungsfluid den Schwellwert nicht übersteigt, dann wird bei 618 die verfügbare Menge an Klopfregelungsfluid direkt eingespritzt. Dann wird bei 620 das CMCV verstellt (beispielsweise geschlossen), um die Motorverbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen, da ausreichende Pegel des Klopfregelungsfluids zum Behandeln des Klopfens, das aus einer Abnahme bei der Motorverbrennungsgeschwindigkeit entsteht, nicht zur Verfügung stehen. Auf diese Weise kann durch Verstellen des Betriebs des CMCV, insbesondere bei hohen Motorlasten, eine Motorverbrennungsgeschwindigkeit auf der Basis der Verfügbarkeit eines Klopfregelungsfluids mit Klopfunterdrückungsoperationen koordiniert werden.
Bei 616 und 622 können ein oder mehrere Motorbetriebsparameter auf der Basis der CMCV-Verstellung und/oder der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids verstellt werden, um das Motordrehmoment und eine gewünschte Motorverdünnung aufrechtzuerhalten. Bei einem Beispiel können auf der Basis der Einspritzung eines oder mehrere der folgenden verstellt werden: Drosselklappenöffnung, ein Ausmaß an AGR, VCT, Zündverstellung nach früh, Ventilhub und/oder Motoraufladung. Der Motorbetriebsparameter kann mindestens auf der Basis des Verdünnungseffekts des eingespritzten Fluids verstellt werden. Bei einem Beispiel kann der verstellte Motorbetriebsparameter ein Ausmaß an AGR (oder AGR-Strom) beinhalten. Hierbei kann die Verstellung, wenn das eingespritzte Fluid einen höheren Verdünnungseffekt aufweist, das Erhöhen der Menge an direkt eingespritztem Fluid auf der Basis des Verdünnungseffekts des Fluids und Verringern des Ausmaßes an AGR auf der Basis der erhöhten Menge an eingespritztem Fluid beinhalten. Wenn im Vergleich der eingespritzte Kraftstoff einen niedrigeren Verdünnungseffekt besitzt, kann die Menge an direkt eingespritztem Fluid gesenkt werden, während das Ausmaß an AGR aufrechterhalten wird. Auf diese Weise kann die durch die AGR bereitgestellte Verdünnung mit der von dem eingespritzten Klopfregelungsfluid bereitgestellten Verdünnung koordiniert werden.
Bei einem weiteren Beispiel kann der verstellte Motorbetriebsparameter eine variable Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing) sein. Hierbei kann die Verstellung, wenn das eingespritzte Fluid einen höheren Verdünnungseffekt besitzt, das Vergrößern der Menge an direkt eingespritztem Fluid auf der Basis des Verdünnungseffekts des Fluids und Verwenden von weniger „interner AGR” über VCT auf der Basis der erhöhten Menge an eingespritztem Fluid beinhalten. Als Solches kann die zum Verringern dieser Verdünnung und Bereitstellen weniger „interner AGR” erforderliche VCT-Verstellung auf der VCT-Konfiguration des Motors basieren (z. B. ob es nur Einlass, nur Abgas, doppelt gleich oder doppelt unabhängig ist). Auf der Basis des VCT-Typs kann somit unter einigen Bedingungen die VCT nach spät verstellt werden, um die Verdünnung herabzusetzen, während unter anderen Bedingungen auf der Basis des VCT-Typs die VCT nach früh verstellt werden kann, um die Verdünnung herabzusetzen. Wenn im Vergleich dazu der eingespritzte Kraftstoff einen niedrigeren Verdünnungseffekt besitzt, kann die Menge an direkt eingespritztem Fluid gesenkt werden, während die „interne AGR” über VCT beibehalten wird.
Bei noch einem weiteren Beispiel kann der verstellte Motorbetriebsparameter ein Ausmaß an Ventilhub sein, wobei die Verstellung, wenn das eingespritzte Fluid einen höheren Verdünnungseffekt besitzt, das Erhöhen der Menge an direkt eingespritztem Fluid auf der Basis des Verdünnungseffekts des Fluids und das Verringern eines Ausmaßes an Verdünnung aufgrund des Ventilhubs auf der Basis der erhöhten Menge an eingespritztem Fluid beinhalten kann. Wenn im Vergleich der eingespritzte Kraftstoff einen niedrigeren Verdünnungseffekt besitzt, kann die Menge an direkt eingespritztem Fluid gesenkt werden, während das Ausmaß der Verdünnung aufgrund des Ventilhubs beibehalten wird. Noch andere Kombinationen aus AGR-, VCT- und Ventilhubverstellungen können möglich sein.
Auch ein alternativer Motorbetriebsparameter kann verstellt werden. Beispielsweise kann auf der Basis der CMCV-Verstellung auch eine Motoraufladung verstellt werden. Falls bei einem Beispiel die Höhe des Klopfregelungsfluidstands niedriger ist als der Schwellwert, dann kann das CMCV geschlossen werden (um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen und Klopfen zu vermeiden), während die Motoraufladung reduziert wird. In diesem Fall kann das maximale Motordrehmoment oder die maximale Motoraufladung reduziert werden, um einen übermäßig hohen Zylinderdruck und/oder eine übermäßig hohe Rate an Druckanstieg zu vermeiden. Falls bei einem weiteren Beispiel die Menge an Klopfregelungsfluid unter dem Schwellwert liegt, kann das CMCV geschlossen werden, während die Zündung nach spät verstellt wird.
Bei 624 kann bestimmt werden, ob als Reaktion auf ein Rückkopplungsklopfen etwaige Änderungen bei dem Verhältnis Kraftstoffeinspritzung zu Zündungsverstellung nach spät vorgenommen wurden, wie zuvor in 5B (bei 528) ausgeführt. Falls nein, kann die Routine enden. Falls an dem Verhältnis Verstellungen vorgenommen wurden, dann kann bei 626 eine Menge an eingespritztem Klopfregelungsfluid begrenzt werden und/oder eines oder mehrere von VCT, AGR, Ventilhub, Zündzeitsteuerung, Aufladung usw. können auf der Basis der Änderung bei dem Verhältnis Kraftstoffeinspritzung zu Zündverstellung nach spät verstellt werden, um die gewünschte Motorverdünnung und die gewünschte Drehmomentabgabe beizubehalten.
Indem verstellt wird, ob das CMCV bei hohen Motorlasten auf der Basis der Verfügbarkeit eines Klopfregelungsfluids geöffnet wird, und indem die Klopfregelungsfluideinspritzung auf der Basis des CMCV-Öffnens verstellt wird, können auf diese Weise CMCV-Operationen auf der Basis der Verfügbarkeit eines Klopfregelungsfluids verstellt werden, während mit einem Motorbetriebsparameter wie etwa Aufladung Drehmomenttransienten kompensiert werden und mit einem alternativen Motorbetriebsparameter wie etwa VCT, AGR oder Ventilhub Verdünnungstransienten kompensiert werden. Während einer ersten Bedingung, wenn die Menge an Klopfregelungsfluid über einem Schwellwert liegt, wird somit das CMCV bei höheren Motorlasten geöffnet, während die Einspritzung des Klopfregelungsfluids gesteigert wird. Im Vergleich dazu wird während einer zweiten Bedingung, wenn die Menge an Klopfregelungsfluid unter dem Schwellwert liegt, das CMCV bei höheren Motorlasten geschlossen, während die Motoraufladung reduziert wird. Alternativ kann das CMCV geschlossen werden und die Zündung kann nach spät verstellt werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 7 wird ein Kennfeld 700 gezeigt zum weiteren Verstellen des Schwellwertpunkts oder der vorbestimmten Zeitsteuerung zwischen der Nutzung der Zündverstellung nach spät und der Direktkraftstoffeinspritzung. Insbesondere identifiziert Kennfeld 700 Gebiete (hier als Gebiete 701–706 angezeigt) auf der Basis von Geschwindigkeits-Last-Fenstern, wobei der Schwellwertpunkt verstellt werden kann, bei erhöhtem oder verringertem vorbestimmtem Ausmaß an Zündverstellung nach spät und entsprechend verringerter oder erhöhter Direkteinspritzung eines Kraftstoffs oder Klopfregelungsfluids, um alternative Motorbeschränkungen zu behandeln.
In dem ersten Gebiet 701 des Kennfelds, gekennzeichnet durch mittlere Last (BMEP) und mittlere Geschwindigkeitsbedingungen, kann der Schwellwertpunkt nach Bestimmung in 5A–B unverstellt bleiben. Das heißt, in Gebiet 701 kann ein Verhältnis aus Zündverstellung nach spät und Kraftstoffeinspritzung zum Behandeln des Klopfens auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen, des Oktangehalts des Kraftstoffs und der vom Betreiber gewählten Kostenfunktion verwendet werden, wie in 5A–5B ausgeführt.
Gebiet 702 kann durch hohe Geschwindigkeit und hohe Lastbedingungen gekennzeichnet sein. In diesem Gebiet kann der Schwellwertpunkt für Abgastemperatur und Partikelbeschränkungen verstellt werden. Insbesondere können bei Bedingungen hoher Last und hoher Geschwindigkeit Abgastemperaturen erhöht sein. Der Einsatz der Zündverstellung nach spät kann unter solchen Bedingungen zu zusätzlichem unverbranntem Kraftstoff in dem Abgas führen, was die Abgastemperatur weiter erhöhen kann. Dies kann weiterhin Partikelemissionen erhöhen. Im Vergleich dazu kann die Verwendung einer Ethanolkraftstoffeinspritzung die Vorzüge liefern, sowohl den Ladeluftkühleffekt von Ethanol beim Reduzieren der erhöhten Abgastemperaturen sowie niedrigere Partikelemissionen von Ethanolkraftstoffen (im Vergleich zu Benzin) bereitzustellen. Im Fall eines aufgeladenen Motors kann die Reduktion der Abgastemperaturen auch helfen, eine Turbineneinlasstemperatur zu reduzieren, wodurch Turboladerhaltbarkeitsprobleme reduziert und eine zu erhöhten Turbineneinlasstemperaturen in Beziehung stehende Anreicherung minimiert wird. Somit kann im Gebiet 702 der Schwellwertpunkt verstellt werden, um das vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät zu reduzieren, das verwendet wird, um das Klopfen zu behandeln, und um die Menge an Klopfregelungsfluid entsprechend zu erhöhen, die direkt eingespritzt wird, um das Klopfen zu behandeln. Dies kann als solches zu einem vorübergehenden Abfall bei der volumetrischen Kraftstoffsparsamkeit führen, doch kann dies angesichts der Abgastemperatur- und Partikelbeschränkungen akzeptiert werden.
Gebiet 703 kann durch sehr hohe Drehzahl- und Lastbeschränkungen gekennzeichnet sein. In diesem Gebiet können die Abgastemperatur- und Partikelbeschränkungen beschränkter sein als jene zuvor für Gebiet 702 erörterten. Um stark erhöhte Abgastemperaturen und Partikelemissionen einzuschränken, kann somit das vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät weiter reduziert werden und eine Klopfregelungsfluideinspritzung kann weiter erhöht werden. Bei einem Beispiel kann im Wesentlichen keine Zündverstellung nach spät verwendet werden und Klopfen kann im Wesentlichen oder vollständig unter Verwendung von Klopfregelungsfluideinspritzung behandelt werden. Weiterhin kann das Klopfen durch mindestens vorübergehendes Betreiben der Zylinder mit einer fetten Einspritzung des Klopfregelungsfluids aggressiver behandelt werden.
Das Gebiet 704 kann durch Bedingungen niedriger Geschwindigkeit und hoher Last gekennzeichnet sein. Unter solchen Bedingungen kann der Motor für Frühzündungsverbrennungsereignisse anfällig sein. In diesem Gebiet kann die Frühzündungsbeschränkung dadurch behandelt werden, dass der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass das verwendete vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät reduziert wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung erhöht wird. Bei einem Beispiel kann im Wesentlichen keine Zündverstellung nach spät und im Wesentlichen die ganze Klopfregelungsfluideinspritzung verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Frühzündung zu reduzieren.
Das Gebiet 705 kann durch Bedingungen niedriger Geschwindigkeit und mittlerer Last gekennzeichnet sein. Unter solchen Bedingungen kann gekühlte AGR beschränkt sein. Beispielsweise kann es beim Erreichen des gewünschten Ausmaßes an gekühlter AGR eine Verzögerung geben. Hierbei kann die Beschränkung hinsichtlich der gekühlten AGR behandelt werden, indem der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass das vorbestimmte Ausmaß an Zündverstellung nach spät erhöht wird, während eine Menge eingespritzten Klopfregelungsfluids gesenkt wird. Falls alternativ die Zündverstellung nach spät beschränkt ist, kann die Einspritzung eines Klopfregelungsfluids, insbesondere eines mit einem höheren Verdünnungseffekt (wie etwa Wasser) erhöht werden. Außerdem können mehrere Verdichtungstakteinspritzungen des Klopfregelungsfluids zum AGR-Management verwendet werden. Motorverdünnungsverstellungen auf der Basis einer Koordination des AGR-Stroms mit der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids mit einem höheren Verdünnungseffekt (wie etwa Wasser) werden hierin unter Bezugnahme auf 12 weiter ausgeführt.
Das Gebiet 706 kann durch Bedingungen niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last gekennzeichnet sein. Unter solchen Bedingungen kann das Drehmoment begrenzt sein. Insbesondere kann während eines Tip-In (beispielsweise von einer leichten Last zu einer mittleren Last) die Verwendung einer Zündverstellung nach spät Drehmomenttransienten derart verursachen, dass das vom Fahrer angeforderte Drehmoment nicht erfüllt wird. Um das Auftreten von Drehmomenttransienten zu reduzieren, kann der Schwellwertpunkt somit derart verstellt werden, dass ein verwendetes Ausmaß an Zündverstellung nach spät gesenkt wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung (wie etwa eine direkt eingespritzte Wassermenge) vergrößert wird. Außerdem können mehrere Verdichtungstakteinspritzungen des Fluids zum Drehmomentmanagement verwendet werden. Bei aufgeladenen Motoren kann die Verwendung einer erhöhten Klopfregelungsfluideinspritzung auch das Behandeln von Turbolochproblemen unterstützen. Beispielsweise kann die Verwendung von erhöhter Klopfregelungsfluideinspritzung bei Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Last ein schnelles Aufbauen der Turboladeraufladung ermöglichen und die Turboladertransientendrehmomentsteuerung verbessern.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 8 wird eine beispielhafte Routine 800 zum Verstellen des Schwellwertpunkts (d. h. der vorbestimmten Zeitsteuerung) zur Verwendung von Zündverstellung nach spät und einer Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids auf der Basis verschiedener Motorbetriebsbeschränkungen gezeigt.
Bei 802 können ein Ausmaß an Zündverstellung nach spät und ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung bestimmt werden, und zwar auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen und dem vorbestimmten Schwellwertpunkt (oder dem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung), wie zuvor in 5A–B ausgeführt. Bei 804 kann bestimmt werden, ob es irgendwelche Drehmomentbeschränkungen gibt. Bei einem Beispiel können Drehmomentbeschränkungen bei Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Last vorliegen, wie im Gebiet 706 von 7 gezeigt. Bei 806 können die Drehmomentbeschränkungen behandelt werden, indem der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass ein Ausmaß der Zündverstellung nach spät reduziert wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung erhöht wird. Beispielsweise kann die Zündzeitsteuerung zu MBT vorverstellt werden, wenn das Motordrehmoment unter einem angeforderten (z. B. vom Fahrer angeforderten) Drehmoment liegt. Außerdem können mehrere Verdichtungstaktkraftstoffeinspritzungen verwendet werden, um unter solchen Bedingungen Drehmomenttransienten zu behandeln. Beispielsweise kann eine Anzahl von Verdichtungseinspritzungen erhöht werden, wenn das Motordrehmoment unter dem angeforderten Drehmoment liegt.
Bei 808 kann bestimmt werden, ob etwaige Abgastemperaturbeschränkungen vorliegen. Bei einem Beispiel können erhöhte Abgastemperaturen bei Bedingungen mit hoher und sehr hoher Geschwindigkeit und Last vorliegen, wie in den Gebieten 702 und 703 von 7 gezeigt. Unter solchen Bedingungen kann die Verwendung einer Zündverstellung nach spät zu erhöhten Abgastemperaturen führen. Im Gegensatz dazu kann ein direkt eingespritztes Klopfregelungsfluid einen Luftladekühleffekt bereitstellen, der Klopfen und Zündverstellung nach spät reduziert, was zu niedrigeren Abgastemperaturen führt. Probleme mit erhöhten Abgastemperaturen können aufgrund erhöhter Turbineneinlasstemperaturen auch zu Turboladerproblemen führen. Bei 810 können Abgastemperaturbeschränkungen dadurch behandelt werden, dass der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass ein Ausmaß an Zündverstellung nach spät reduziert wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung erhöht wird. Insbesondere kann die Zündzeitsteuerung zu MBT vorverstellt werden, wenn die Abgastemperatur einen oberen Schwellwert übersteigt, während die Zündung weiter weg von MBT nach spät verstellt werden kann, wenn die Abgastemperatur unter einen unteren Schwellwert abfällt. Unter einigen Bedingungen wie etwa bei Bedingungen mit sehr hoher Geschwindigkeit und Last wird möglicherweise im Wesentlichen keine Zündverstellung nach spät verwendet (das heißt, die Zündungssteuerung kann bei MBT gehalten werden), während im Wesentlichen die ganze Oktananforderung durch die Klopfregelungsfluideinspritzung erfüllt werden kann. Bei einem Beispiel, in dem der eingespritzte Kraftstoff der Ethanolkraftstoff E85 ist, können die Abgastemperaturbeschränkungen durch einen mindestens vorübergehenden fetten Betrieb mit dem Ethanolkraftstoff behandelt werden. Weiterhin kann die erhöhte Direkteinspritzung von Klopfregelungsfluid unter Verwendung von mehreren Verdichtungstakteinspritzungen bereitgestellt werden.
Bei 812 kann bestimmt werden, ob es irgendwelche Partikelbeschränkungen (PM – Particulate Matter) gibt. Bei einem Beispiel können erhöhte Partikelemissionen bei Bedingungen hoher und sehr hoher Geschwindigkeit und Last auftreten, wie etwa in den Gebieten 702 und 703 von 7 gezeigt. Unter solchen Bedingungen kann die Verwendung der Zündverstellung nach spät eine Menge unverbrannten Kraftstoffs in dem Abgas erhöhen, was zu erhöhten PM-Emissionen führt. Im Gegensatz dazu können Ethanolkraftstoffe inhärent niedrigere PM-Konzentrationen erzeugen. Die PM-Beschränkungen können bei 810 dadurch behandelt werden, dass der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass ein Ausmaß an Zündverstellung nach spät reduziert wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung erhöht wird. Insbesondere kann die Zündungszeitsteuerung in Richtung MBT vorverstellt werden, wenn die Abgaspartikelemissionskonzentration steigt (z. B. einen Schwellwert übersteigt).
Bei 814 kann bestimmt werden, ob es eine Wahrscheinlichkeit für eine Frühzündung gibt. Bei einem Beispiel kann eine Frühzündung bei Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Last auftreten, wie etwa in Gebiet 704 von 7 gezeigt. Unter solchen Bedingungen kann die Verwendung der Zündverstellung nach spät das Auftreten der Frühzündung erhöhen. Im Gegensatz dazu können Ethanolkraftstoffe einen Ladeluftkühleffekt erzeugen, der das Auftreten der Frühzündung reduzieren kann. Somit kann bei 810 die Frühzündungsbeschränkung behandelt werden, indem der Schwellwertpunkt derart verstellt wird, dass ein Ausmaß der Zündverstellung nach spät reduziert wird, während ein Ausmaß an Klopfregelungsfluideinspritzung erhöht wird. Bei einem Beispiel kann aus der Klopfintensität auf die Wahrscheinlichkeit für Frühzündung geschlossen werden. Hierbei kann die Verstellung das Vorverstellen der Zündsteuerung zu MBT beinhalten, wenn die Klopfintensität einen Frühzündungsschwellwert übersteigt.
Bei 816 kann bestimmt werden, ob es Beschränkungen hinsichtlich gekühlter AGR gibt. Bei einem Beispiel kann die gekühlte AGR bei Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit und mittlerer Last beschränkt werden, wie etwa im Gebiet 705 von 7 gezeigt. Unter solchen Bedingungen kann die Einspritzung eines sekundären Fluids wie etwa eines Ethanolkraftstoffs, von Wasser oder einer Scheibenwaschflüssigkeit, einen Verdünnungseffekt erzeugen, der die gewünschte Verdünnung schnell bereitstellen kann, während die gekühlte AGR beschränkt ist. Falls insbesondere unter den Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit und mittlerer Last das Niveau an gekühlter AGR nicht so hoch ist wie angefordert, dann kann durch Einspritzen eines Klopfregelungsfluids die gewünschte Verdünnung im Wesentlichen sofort bereitgestellt werden, während der AGR-Strom erhöht wird. Klopfregelungsfluideinspritzungsverstellungen in Koordination mit dem AGR-Strom zum Bereitstellen einer gewünschten Verdünnung werden hierin unter Bezugnahme auf 12 weiter ausgeführt. Somit kann bei 818 ein Ausmaß an Zündverstellung nach spät erhöht werden, falls die Zündverstellung nach spät nicht bereits beschränkt ist. Falls jedoch die Zündverstellung nach spät bereits beschränkt ist, dann kann die Beschränkung bezüglich kühlerer AGR dadurch behandelt werden, dass die Zündverstellung nach spät beibehalten wird und eine Menge an Klopfregelungsfluid (wie etwa Wasser), das in den Zylinder eingespritzt wird, erhöht wird.
Bei 820 kann bestimmt werden, ob das Motorkühlsystem ein intelligentes Kühlsystem ist. Als solches können intelligente Kühlsysteme konfiguriert sein, auf der Basis von mehreren Motorkühlmitteltemperatureinstellungen (ECT – Engine Coolant Temperature) mehrere Motortemperatureinstellungen bereitzustellen. Falls ja, dann kann der Controller bei 822 das intelligente Kühlsystem so verstellen, dass das Motorkühlsystem während der Verstellung der Zündung nach spät (d. h. vor dem Schwellwertpunkt) mit einer ersten, niedrigeren Motortemperatureinstellung und während der Direkteinspritzung (d. h. nach dem Schwellwertpunkt) mit einer zweiten, höheren Motortemperatureinstellung betrieben wird. Durch Verwenden einer niedrigeren ECT-Einstellung bei Zündverstellung nach spät und einer höheren ECT-Einstellung mit der Kraftstoffeinspritzung kann die Motorleistung verbessert werden.
Bei 824 kann der Controller den Motor so betreiben, dass das Klopfen behandelt wird, indem eine bis zu dem Schwellwertpunkt nach spät verstellte Zündung verwendet wird und eine Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids erhöht wird, nachdem die Zündung bis zum Schwellwertpunkt nach spät verstellt worden ist, während die Zündzeitsteuerung beim Schwellwertpunkt gehalten wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 10 und 11 werden beispielhafte Verstellungen des Verstellens der Zündung nach spät und Erhöhen der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids als Reaktion auf Klopfen dargestellt. Insbesondere veranschaulichen die Beispiele Verstellungen auf der Basis einer direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid in Beziehung zu der Impulsbreite der Direkteinspritzdüse.
In Kennfeld 1000 von 10 sind Änderungen bei der Verstellung der Zündzeitsteuerung nach spät (Zündverstellung nach spät) in Kurve 1002 gezeigt, während Änderungen bei einer direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid in Kurve 1004 gezeigt sind. Während einer ersten Bedingung kann bei t1 als Reaktion auf eine Anzeige von Klopfen (durch einen Pfeil gezeigt) eine Zündzeitsteuerung nach spät verstellt werden (das heißt, die Zündverstellung nach spät kann vergrößert werden), und zwar bis zu einer vorbestimmten Zeitsteuerung 1003 (das heißt, bis zu einem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung). Gleichzeitig kann die direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid beibehalten werden. Bei t2 kann, nachdem die Zündzeitsteuerung das vorbestimmte Ausmaß an Spätverstellung oder die vorbestimmte Zeitsteuerung 1003 erreicht hat, die Zündverstellung bei dem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung gehalten werden, während eine direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid zum Unterdrücken des Motorklopfens vergrößert wird. Als solches kann das Ausmaß der Direkteinspritzung auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden. Beispielsweise kann, bei dem ersten in 10 abgebildeten Zustand, das Ausmaß an Direkteinspritzung, das zum Behandeln des Klopfens bei t2 erforderlich ist, ein erstes (höheres) Ausmaß 1008 sein. Hierbei kann das erste Ausmaß 1008 größer sein als die kleinste Impulsbreite 1006 der Direkteinspritzdüse. Bei t3 kann als Reaktion auf zusätzliches Klopfen die Menge an direkt eingespritztem Kraftstoff zum Unterdrücken des Motorklopfens weiter vergrößert werden, während die Motorzündverstellung auf dem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung gehalten wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 11 zeigt das Kennfeld 1100 Änderungen bei der Spätverstellung der Zündung (Zündverstellung nach spät) bei Kurve 1102, während Änderungen bei einer direkt eingespritzten Menge an Klopfregelungsfluid in Kurve 1104 gezeigt sind. Während einer zweiten Bedingung bei t1 kann als Reaktion auf die Anzeige von Klopfen, wie bei der in 10 gezeigten ersten Bedingung, die Zündfunkenzeitsteuerung bis zu einer vorbestimmten Zeitsteuerung 1003 nach spät verstellt werden (das heißt, die Zündverstellung nach spät kann vergrößert werden). Zur gleichen Zeit kann die direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid beibehalten werden. Bei t2, nachdem die Zündfunkenzeitsteuerung die vorbestimmte Zeitsteuerung 1003 erreicht hat, kann die Zündungssteuerung bei der vorbestimmten Zeitsteuerung gehalten werden, während eine direkt eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid zum Unterdrücken des Motorklopfens vergrößert wird. Bei der in 11 gezeigten zweiten Bedingung kann das zum Behandeln des Klopfens bei t2 erforderliche Ausmaß an Direkteinspritzung ein zweites (niedrigeres) Ausmaß 1108 sein. Hierbei kann das zweite Ausmaß 1108 kleiner sein als die kleinste Impulsbreite 1006 der Direkteinspritzdüse. Als solches ist es möglicherweise nicht möglich, das zweite kleinere Ausmaß an Direkteinspritzung bereitzustellen, das kleiner ist als die Impulsbreite der Einspritzdüse. Somit kann bei t2 die Direkteinspritzdüse beschränkt werden und kann eine Menge einspritzen, die der kleinsten Impulsbreite der Einspritzdüse entspricht. Das heißt, die Einspritzdüse kann eine Menge einspritzen, die größer ist als die zum Behandeln des Klopfens erforderliche Menge (d. h. größer als 1108). Zur Kompensierung der Differenz kann somit, wenn das erforderliche Einspritzausmaß kleiner ist als die kleinste Impulsbreite der Direkteinspritzdüse, die Zündverstellung von dem vorbestimmten Ausmaß an Spätverstellung vorverstellt werden, während die direkt in den Motor eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid erhöht wird. Die Zündvorverstellung kann auf der Basis einer Differenz zwischen dem erforderlichen Einspritzungsausmaß und der Impulsbreite der Einspritzdüse verstellt werden. Beispielsweise kann das Ausmaß einer Zündverstellung nach früh erhöht oder ein Ausmaß einer Zündverstellung nach spät verringert werden, wenn eine Differenz zwischen der Menge an Klopfregelungsfluid, die direkt eingespritzt werden muss, um das Klopfen zu behandeln, und der kleinsten Impulsbreite der Einspritzdüse zunimmt. Dann kann bei t3 als Reaktion auf zusätzliches Klopfen die Zündverstellung wieder bis zu der vorbestimmten Zeitsteuerung 1003 nach spät verstellt werden. Bei t4, nachdem die Zündverstellung die vorbestimmte Zeitsteuerung erreicht hat, kann weiteres Klopfen behandelt werden, indem die Menge an Klopfregelungsfluid, die direkt eingespritzt wird, um Motorklopfen zu unterdrücken, erhöht wird, während die Zündfunkenzeitsteuerung bei der vorbestimmten Zeitsteuerung gehalten wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 12 zeigt das Kennfeld 1200 eine beispielhafte Verstellung der Direkteinspritzung von Wasser (oder eines Klopfregelungsfluids, das etwas Wasser oder ein anderes unverbrennbares Fluid enthält) mit dem AGR-Strom, um eine gewünschte Verdünnung bereitzustellen. Durch Verstellen der Direkteinspritzung in Koordination mit dem AGR-Strom kann eine gewünschte Verdünnung bereitgestellt werden, während AGR-Transientensteuerprobleme reduziert werden. Das Kennfeld 1200 zeigt Änderungen bei einer direkt eingespritzten Wassermenge bei Kurve 1202, Änderungen bei einem AGR-Strom bei 1204, Änderungen bei einer Motorverdünnung bei 1206 und Änderungen bei VCT bei 1208. Es versteht sich, dass bei einem alternativen Beispiel, während das dargestellte Beispiel unter Verwendung von Wasser als dem Klopfregelungsfluid gezeigt ist, das Klopfregelungsfluid Ethanol, Methanol, ein anderer Alkohol, Wischerfluid oder Kombinationen davon sein kann.
Vor t1 kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen (wie etwa einer Motordrehzahl- und Lastbedingung) eine gewünschte Verdünnung bestimmt werden. Auf der Basis der gewünschten Verdünnung können ein AGR-Strom, eine VCT-Einstellung und eine Wassereinspritzmenge bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann bei t1 eine plötzliche Zunahme bei der Motorverdünnung und dem AGR-Strom angefordert werden. Diese Zunahme bei dem AGR-Strom kann beispielsweise während eines Pedal-Tip-In angefordert werden (was wiederum zu einem Drosselklappen-Tip-In führt). Dementsprechend kann bei t1 ein Ausmaß des AGR-Stroms erhöht werden. Bei einem Beispiel kann der AGR-Strom ein LP-AGR-Strom sein, der durch eine LP-AGR-Passage empfangen wird, die zwischen den Motoreinlass vor einem Turboladerverdichter und den Motorauspuff hinter einer Turboladerturbine gekoppelt ist. Bei alternativen Beispielen jedoch kann der AGR-Strom ein HP-AGR-Strom sein, der durch eine HP-AGR-Passage empfangen wird, die zwischen den Motoreinlass hinter einem Turboladerverdichter und den Motorauspuff vor einer Turboladerturbine gekoppelt ist. Der LP-AGR-Strom kann durch die Betätigung eines LP-AGR-Ventils in der LP-AGR-Passage erhöht werden (Kurve 1204). Ab der Zeit, zu der das LP-AGR-Ventil betätigt wird, und der Zeit, zu der der erhöhte AGR-Strom erzielt und bei dem Zylinder erhalten wird, kann es jedoch eine Verzögerung geben. Insbesondere kann die Verzögerung bei Mischen von AGR-Gasen mit Einlassluft, um das erwünschte AGR-Ausmaß/den gewünschten AGR-Strom zu erzielen, und die Ankunft des gemischten AGR-Stroms an dem Zylinder zu AGR-Transienten führen, die die Motoreffizienz vorübergehend verschlechtern können. Um die AGR-Transienten zu kompensieren, kann hierbei bei t1 während eines Anstiegs beim LP-AGR-Strom (wie etwa von einer ersten Menge an AGR zu einer zweiten, höheren Menge an AGR) eine Wassereinspritzung auf eine erste Wassereinspritzmenge gesteigert werden. Hierbei kann die im Wesentlichen sofortige Verdampfung des direkt eingespritzten Wassers in dem Zylinder einen im Wesentlichen sofortigen Verdünnungseffekt bereitstellen, der die AGR-Transienten kompensiert, und gestatten, dass die gewünschte Verdünnung im Wesentlichen sofort bereitgestellt wird. Das Ausmaß an Direkteinspritzung kann auf dem Ausmaß an AGR in dem AGR-Strom basieren. Dann kann die Wassereinspritzung auf eine unter der ersten Wassermenge liegende zweite Wassereinspritzmenge gesenkt werden. Wie in Kurve 1202 gezeigt, kann die Anstiegsrate der Wassereinspritzung schneller sein als die Senkungsrate der Wassereinspritzung. Durch Verstellen und Koordinieren der Wassereinspritzung und des AGR-Stroms kann die gewünschte Verdünnung sofort bereitgestellt werden.
Bei t2 kann als Reaktion auf eine Abnahme bei der angeforderten Verdünnung der AGR-Strom (z. B. LP-AGR-Strom) reduziert werden. Bei einem Beispiel kann die Reduzierung beim LP-AGR-Strom während eines Pedal-Tip-Out angefordert werden. Hierbei kann auch während der Reduzierung beim LP-AGR-Strom die Wassereinspritzung ebenfalls reduziert werden (um einen sofortigen Abfall bei der Verdünnung zu gestatten), nach dem das Wassereinspritzausmaß allmählich erhöht werden kann.
Bei einem Beispiel kann es wegen Klopfbedenken wünschenswert sein, die direkt eingespritzte Wassermenge innerhalb eines oberen Schwellwerts 1201 und eines unteren Schwellwerts 1203 zu halten. Während der Zunahme oder Abnahme beim LP-AGR-Strom kann somit eine VCT auf der Basis der Wassereinspritzmenge und weiterhin auf der Basis des AGR-Stroms verstellt werden. Beispielsweise wird während der bei t2 initiierten Reduzierung beim LP-AGR-Strom, wenn die erforderliche Wassereinspritzmenge unter dem niedrigeren Schwellwert 1203 liegt, die Wassereinspritzmenge möglicherweise nur auf den unteren Schwellwert reduziert und dort für eine Zeitdauer zwischen t2 und t3 gehalten (wie durch das gepunktete Segment 1207 gezeigt), während eine VCT-Zeitsteuerung für die gleiche Zeitdauer (zwischen t2 und t3) nach spät verstellt wird (Kurve 1208). Durch Verstellen der VCT auf der Basis der Direkteinspritzmenge kann hierbei die Wassereinspritzung auf einem Schwellwert gehalten werden, der erforderlich ist, um das Klopfen beizubehalten, während die gewünschte Motorverdünnung mindestens teilweise durch die VCT bereitgestellt wird. Bei einem nichtgezeigten alternativen Beispiel kann die VCT während einer Erhöhung beim LP-AGR-Strom vorverstellt werden, wenn die erforderliche Wassereinspritzmenge über dem oberen Schwellwert liegt. Hierbei kann die Wassereinspritzung für eine Zeitdauer (z. B. vorübergehend) an der oberen Schwellwertmenge gehalten werden, während die VCT für die gleiche Periode vorverstellt wird. Es versteht sich, dass die verwendete VCT-Verstellung (z. B. VCT-Verstellung nach spät oder früh) auf dem VCT-Typ basieren kann. Wenn die VCT von einem ersten Typ ist, kann somit eine VCT-Frühverstellung verwendet werden, und wenn die VCT von einem zweiten Typ ist, kann eine VCT-Spätverstellung verwendet werden, um den gewünschten Verdünnungseffekt zu erzielen.
Eine Zeitsteuerung unter Referenz auf Motorlast der zunehmenden Wassereinspritzung als Reaktion auf eine Zunahme beim AGR-Strom kann auf der Basis des AGR-Stroms und des Motordrehmoments verstellt werden. Die Verstellung kann beispielsweise das Erhöhen der Wassereinspritzung bei niedrigeren Motorlasten beinhalten, wenn der AGR-Strom unter einem Schwellwert liegt und das Motordrehmoment niedriger ist, und das Reduzieren der Wasserdirekteinspritzung, wenn der AGR-Strom den Schwellwert übersteigt. Beispielsweise kann, wie bei t4 gezeigt, als Reaktion darauf, dass die Motorlast unter einem Schwellwert liegt und der AGR-Strom unter einem Schwellwert liegt, eine direkt eingespritzte Wassermenge allmählich erhöht werden. Bei der niedrigeren Motorlast kann hierbei in Erwartung einer Zunahme der Motorlast (wie etwa aufgrund eines plötzlichen Tip-In) und in Erwartung von AGR-Transienten, die sich aus der Verzögerung beim Erhöhen des AGR-Stroms ergeben, eine Direkteinspritzung von Wasser erhöht werden, wenngleich in einem kleineren Ausmaß, um einen Teil der Motorverdünnung mindestens teilweise bereitzustellen, der während der erwarteten Zunahme bei der Motorlast angefordert werden kann. Bei einem nichtgezeigten alternativen Beispiel kann bei höheren Motorlasten (das heißt, wenn die Motorlast über einem Schwellwert liegt und der AGR-Strom über einem Schwellwert liegt) eine Reduzierung der Motorlast (wie etwa aufgrund eines plötzlichen Tip-Out) erwartet werden. Weiterhin kann in Erwartung von AGR-Transienten, die sich aus einer Verzögerung beim Reduzieren des AGR-Stroms ergeben, eine Direkteinspritzung von Wasser verringert werden, wenngleich in einem kleineren Ausmaß, um einen Teil der Motorverdünnungsabnahme mindestens teilweise zu reduzieren, die während der erwarteten Abnahme bei der Motorlast angefordert werden kann. In jedem Fall kann die Rate der Steigerung der Wassereinspritzung schneller sein als die Rate der Senkung der Wassereinspritzung, um auch AGR-Transienten besser zu kompensieren. Somit kann effektiv in Erwartung von Laständerungen ein Lastausgleich durchgeführt werden.
Hierbei kann die Direkteinspritzung von Wasser eine Wassermenge enthalten, die direkt eingespritzt wird, sowie eine Rate der Direkteinspritzung. Als solches kann das Ausmaß an Direkteinspritzung auf dem Ausmaß an AGR in dem AGR-Strom basieren. Die Wasserdirekteinspritzung kann ebenfalls auf der Basis der Anwesenheit eines HP-AGR-Stroms verstellt werden. Es versteht sich, dass, während das gezeigte Beispiel im Kontext einer Wasserdirekteinspritzung beschrieben wird, dies nicht beschränkend sein soll und es sich bei alternativen Beispielen bei dem direkt eingespritzten Fluid um ein Klopfregelungsfluid wie etwa Ethanol, Methanol, andere Alkohole, Wasser, Benzin, Scheibenwischerfluid und Kombinationen davon handeln kann. Dabei kann das Ausmaß und die Zeitsteuerung der Direkteinspritzung mindestens auf der Basis des Verdünnungseffekts des eingespritzten Fluids verstellt werden.
Durch besseres Antizipieren von Änderungen bei der Motorverdünnung auf der Basis von Motorlastbedingungen und Verstellen einer direkt in den Motorzylinder eingespritzten Wassermenge in Koordination mit einem AGR-Strom können auf diese Weise AGR-Transientensteuerprobleme besser antizipiert und behandelt werden. Durch Verstellen eines Betriebsparameters wie etwa VCT, Zündverstellung nach früh oder Aufladung kann weiterhin auf der Basis der eingespritzten Wassermenge das Klopfen behandelt werden, während auch die gewünschte Motorverdünnung bereitgestellt wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 13 werden beispielhafte Verstellungen einer Direkteinspritzungszeitsteuerung in Relation zur Einlassventilschließzeitsteuerung (IVC – Intake Valve Closing Timing) mit Drosselklappenverstellungen zum Kompensieren für Drehmomenttransienten dargestellt. Insbesondere kann eine Menge an Klopfregelungsfluid (wie etwa Kraftstoff, Wasser, Ethanol usw.) auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen direkt in einen Motor eingespritzt werden, während eine Motordrosselklappenposition auf der Basis der Klopfregelungsfluideinspritzmenge und der Einspritzsteuerung verstellt werden kann. In einem nichtbeschränkenden Beispiel enthält das Klopfregelungsfluid Wasser, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen ein anderes Klopfregelungsfluid verwendet werden kann. Das Kennfeld 1300 zeigt eine Zeitsteuerung der Direkteinspritzung von Wasser bei Kurve 1301. Insbesondere sind bei 1302 und 1303 zwei beispielhafte Einspritzungen gezeigt. Als solches ist jede Einspritzungssteuerung im Kontext ihrer Beziehung zu IVC dargestellt. Entsprechende Drosselklappenverstellungen sind in Kurve 1304 gezeigt.
Bei 1302 ist eine erste Direkteinspritzung von Wasser gezeigt. Die direkte Wassereinspritzung kann auf der Basis von Klopfen, einer gewünschten Motorverdünnung und/oder AGR-Transienten verstellt werden. Als solches kann die direkte Wassereinspritzung Verstellungen an einer Zeitsteuerung und/oder einem Ausmaß der Einspritzung beinhalten. Bei dem gezeigten Beispiel kann die erste Einspritzzeitsteuerung derart sein, dass im Wesentlichen alles Wasser vor IVC eingespritzt wird. Somit kann im Wesentlichen alles eingespritzte Wasser verdampfen und den Raum der Luftladung in dem Zylinder einnehmen. Zum Kompensieren einer verringerten volumetrischen Effizienz, die sich aus dem Zylinderfülleffekt des eingespritzten Wassers ergibt, kann hierbei die Motordrosselklappenöffnung auf ein erstes, größeres Ausmaß verstellt werden, wobei das Ausmaß auf dem Ausmaß und der Zeitsteuerung des eingespritzten Wassers basiert, um das gewünschte Drehmoment zu erreichen. Während das gezeigte Beispiel die gesamte erste Einspritzzeitsteuerung vor IVC zeigt, kann bei einem alternativen Beispiel mindestens ein Teil der ersten Einspritzzeitsteuerung vor IVC liegen.
Im Vergleich dazu wird bei 1303 eine zweite direkte Wassereinspritzung gezeigt. In dem gezeigten Beispiel kann die zweite Einspritzungszeitsteuerung später als die erste Einspritzungszeitsteuerung derart sein, dass im Wesentlichen alles Wasser nach IVC eingespritzt wird. Das heißt, die zweite Einspritzungszeitsteuerung ist von IVC weiter verzögert als die erste Einspritzungszeitsteuerung. Somit kann zu dem Zeitpunkt, zu dem Luft in dem Zylinder eingefangen ist (IVC), ein kleinerer Teil des eingespritzten Wassers den Raum der Luftladung in dem Zylinder einnehmen, wodurch eine geringere Auswirkung auf die volumetrische Effizienz erzeugt wird. Um das gewünschte Drehmoment mit höherer volumetrischer Effizienz zu erhalten, kann dabei die Motordrosselklappe auf ein zweites, geringeres Öffnungsausmaß verstellt werden, wobei das Ausmaß auf dem Ausmaß und der Zeitsteuerung der Wassereinspritzung basiert.
Die Zeitsteuerung und die Menge des eingespritzten Klopfregelungsfluids (hier Wasser) kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen bezüglich IVC verstellt werden. Die Motorbetriebsbedingungen können Klopfen, gewünschte Motorverdünnung und/oder AGR-Transienten beinhalten. Somit kann bei einem Beispiel die Einspritzungszeitsteuerung von IVC aus nach spät verstellt werden, wenn die volumetrische Effizienz keine Einschränkung ist und maximale Wasserverdampfung und -mischung erwünscht ist. Bei einem weiteren Beispiel kann die Einspritzungszeitsteuerung von IVC aus nach spät verstellt werden, wenn die volumetrische Effizienz eine Einschränkung bezüglich des eingespritzten Wassers wird. Bei noch einem weiteren Beispiel kann die Einspritzungszeitsteuerung ab IVC nach spät verstellt werden, wenn das Klopfen zunimmt oder wenn die gewünschte Motorverdünnung zunimmt. Es versteht sich, dass, während sich die Zeitsteuerung der Einspritzung in Relation zu IVC ändert, die für die Wasserverdampfung vor IVC verfügbare Zeit variieren kann, wodurch sich die Wassermenge ändert, die vor IVC verdampft und den Raum der in dem Zylinder eingefangenen Luftladung einnimmt. Als solches kann die Beziehung nur auf einer Molbasis linear sein. In jedem Fall kann auf der Basis der erwarteten Menge an Zylinderfüllung eine Drosselklappenverstellung vorgenommen werden.
Während das gezeigte Beispiel im Kontext einer Wasserdirekteinspritzung beschrieben ist, ist dies nicht als beschränkend gedacht, und bei alternativen Beispielen kann es sich bei dem direkt eingespritzten Fluid um ein Klopfregelungsfluid wie etwa Ethanol, Methanol, andere Alkohole, Wasser, Benzin und Kombinationen davon handeln. Dabei kann die eingespritzte Menge von Klopfregelungsfluid auf der Basis einer Kombination des inhärenten Oktanwerts, des Verdünnungseffekts und des Verdampfungseffekts des eingespritzten Kraftstoffs verstellt werden. Beispielsweise kann eine Menge von eingespritztem Klopfregelungsfluid gesenkt werden, wenn der Verdampfungseffekt des eingespritzten Fluids zunimmt. Bei einem weiteren Beispiel kann die Menge des eingespritzten Fluids auf der Basis einer Molzusammensetzung oder eines Alkoholgehalts des eingespritzten Fluids verstellt werden. Dabei kann zusätzlich die Motordrosselklappenposition auf der Basis des Verdünnungseffekts des eingespritzten Fluids weiter verstellt werden.
Wenngleich nicht in 13 gezeigt, können zusätzliche Verstellungen, wie etwa eine oder mehrere eines Ausmaßes von VCT und AGR, als Reaktion auf das Ausmaß der Direkteinspritzung verstellt werden, um eine gewünschte Motorverdünnung bereitzustellen. Bei einem Beispiel kann das Ausmaß von VCT und/oder AGR gesenkt werden, wenn die Menge des eingespritzten Klopfregelungsfluids zunimmt. Auf diese Weise können Drehmoment und AGR-Transienten besser antizipiert und behandelt werden.
Durch Verstellen eines Schwellwertpunkts zwischen der Verwendung der Zündverstellung nach spät und der Direkteinspritzung eines Klopfregelungsfluids kann auf diese Weise die Fluidnutzung vernünftiger erfolgen und Vorzüge im Hinblick auf Kraftstoffsparsamkeit können erzielt werden. Durch Verstellen des Schwellwertpunkts auf der Basis einer alternativen Kostenfunktion wie etwa niedrigeren Betriebskosten oder niedrigeren Abgasemissionen kann die Motorleistung beibehalten werden, während die Vorzüge der gewählten Kostenfunktion bereitgestellt werden. Durch Koordinieren von AGR-, Drosselklappen-, VCT- und Aufladungsverstellungen auf der Basis der Zeitsteuerung, der Menge und Art eines eingespritzten Klopfregelungsfluids können AGR-Transienten und Drehmomenttransienten reduziert werden, während Klopfen behandelt wird.
Man beachte, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgetrieben, Interrupt-getrieben, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Als solches können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erhalten, wird aber zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung vorgelegt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Funktionen oder Operationen können je nach der jeweiligen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Operationen, Funktionen und/oder Handlungen einen Code grafisch darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium in dem Steuersystem programmiert werden soll.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinne anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Takt-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nichtoffensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neuartig und nichtoffensichtlich angesehen werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren solcher Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder die Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie vom Umfang her breiter, enger, gleich oder unterschiedlich zu den ursprünglichen Ansprüchen, sind ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6415745 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motors, das Folgendes umfasst: Verstellen einer Fluiddirekteinspritzung in den Motor; und Verstellen einer Motordrosselklappe während eines ersten Fluideinspritzungstimings um ein erstes Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Fluideinspritzung; und Verstellen einer Drosselklappe während eines zweiten, späteren Fluideinspritzungstimings um ein zweites, geringeres Ausmaß auf der Basis des Ausmaßes der Fluideinspritzung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstellen der Fluiddirekteinspritzung das Verstellen eines Timings und/oder eines Ausmaßes der Fluiddirekteinspritzung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verstellen der Fluiddirekteinspritzung auf Klopfen, gewünschte Motorverdünnung und/oder AGR-Transienten basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Timing bezüglich des Einlassventilschließens (IVC – Intake Valve Closing) verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Verstellung die Spätverstellung des Einspritzungstimings von IVC mit zunehmendem Klopfen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Verstellung die Spätverstellung des Einspritzungstimings von IVC mit zunehmender gewünschter Verdünnung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das erste Einspritzungstiming gegenüber IVC weiter nach spät verstellt ist als das zweite Einspritzungstiming.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zweite Einspritzungstiming vor IVC liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei mindestens ein Teil des zweiten Einspritzungstimings vor IVC liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Fluid um Wasser, andere inerte Fluide, Windschutzscheibenwaschanlagenfluid, Ethanol, Methanol, andere Alkohole, Benzin und/oder eine Kombination davon handelt.
Verfahren zum Betreiben eines Motors, das Folgendes umfasst: Direkteinspritzen einer Menge an Klopfregelungsfluid in den Motor auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen; und Verstellen einer Motordrosselklappenposition auf der Basis der Einspritzungsmenge, des Einspritzungstimings und der Fluidzusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die eingespritzte Fluidmenge auf der Basis einer Kombination aus dem inhärenten Oktanwert, dem Verdünnungseffekt und dem Verdampfungseffekt des eingespritzten Fluids verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verstellung das Vergrößern einer eingespritzten Fluidmenge mit zunehmendem Verdünnungseffekt des eingespritzten Fluids beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Motordrosselklappenposition auf der Basis des Verdünnungseffekts des eingespritzten Fluids und des Timings der Direkteinspritzung weiter verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das eingespritzte Fluid Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das eingespritzte Fluid ein Windschutzscheibenwaschanlagenfluid, Ethanol, Methanol, andere Alkohole, Benzin, andere inerte Fluide oder eine Kombination davon enthält.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor mit einem Einlass und einem Auslass; eine Direkteinspritzdüse, die konfiguriert ist, ein Klopfregelungsfluid direkt in einen Motorzylinder einzuspritzen; einen Turbolader mit einem Verdichter und einer Turbine; eine AGR-Passage, die zwischen den Motorauslass hinter der Turbine und den Motoreinlass vor dem Verdichter gekoppelt ist; einen VCT-Mechanismus (Variable Cam Timing – variable Nockenverstellung) zum Verstellen des Timings von einem oder mehreren Nocken; und ein Steuersystem mit computerlesbaren Anweisungen, um als Reaktion auf Motorklopfen eine Klopfregelungsfluidmenge direkt in den Motorzylinder einzuspritzen; als Reaktion auf ein Timing der Direkteinspritzung eine Drosselklappe zu verstellen; und als Reaktion auf das Ausmaß der Direkteinspritzung ein Ausmaß an VCT und/oder AGR zu verstellen.
System nach Anspruch 17, wobei die eingespritzte Menge an Klopfregelungsfluid auf der Klopfintensität basiert und weiterhin auf einer Molzusammensetzung des eingespritzten Fluids basiert.
System nach Anspruch 18, wobei das Verstellen einer Drosselklappe das Verringern einer Drosselklappenöffnung beinhaltet, wenn das Timing der Direkteinspritzung gegenüber IVC weiter nach spät verstellt wird.
System nach Anspruch 19, wobei das Verstellen des Ausmaßes von VCT und/oder AGR das Verringern eines Ausmaßes an VCT und/oder AGR mit zunehmendem Ausmaß an Direkteinspritzung beinhaltet.
System nach Anspruch 17, wobei das Klopfregelungsfluid Wasser ist.
System nach Anspruch 21, wobei das Ausmaß an VCT und/oder AGR weiterhin auf der Basis eines Verdünnungseffekts von Wasser verstellt wird.