DE102006056574A1 - Warmlaufstrategie für Ethanoldirekteinspritzung plus Benzin-Kanalkraftstoffeinspritzung - Google Patents

Warmlaufstrategie für Ethanoldirekteinspritzung plus Benzin-Kanalkraftstoffeinspritzung Download PDF

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Abstract

Ein System für einen Motor mit: einem Zylinder des Motors; einem zum Einspritzen einer ersten Substanz zu dem Zylinder ausgelegten ersten Einspritzventil; einem zum Einspritzen einer zweiten Substanz zu dem Zylinder ausgelegten zweiten Einspritzventil und einem zum Einleiten von Verbrennung in dem Motor durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ausgelegten Steuergerät, wobei der Kraftstoff während des Starts und/oder Warmlaufens nur von einem von erstem und zweitem Einspritzventil eingespritzt wird.

Description

  • Hintergrund und Kurzdarlegung
  • Motoren können verschiedene Formen von Kraftstoffzufuhr zum Liefern einer Sollkraftstoffmenge zur Verbrennung in jedem Zylinder verwenden. Eine Art von Kraftstoffzufuhr nutzt ein Kanaleinspritzventil für jeden Zylinder zur Zufuhr von Kraftstoff zu jeweiligen Zylindern. Eine noch andere Art der Kraftstoffzufuhr verwendet ein Direkteinspritzventil für jeden Zylinder.
  • Es wurden auch Motoren beschrieben, die in dem Bemühen, die Motorleistung zu verbessern, mehr als ein Einspritzventil zum Liefern von Kraftstoff zu einem einzelnen Zylinder nutzen. Im Einzelnen wird in US 2005/0155578 ein Motor beschrieben, der ein Kanaleinspritzventil und ein Direkteinspritzventil in jedem Zylinder des Motors verwendet.
  • Ein anderer Ansatz, der mehrere Einspritzstellen für verschiedene Kraftstoffarten nutzt, wird in den Arbeiten mit den Titeln „Calculations of Knock Suppression in Highly Turbocharged Gasoline/Ethanol Engines Using Direct Ethanol Injection" und „Direct Injection Ethanol Boosted Gasoline Engine: Biofuel Leveraging for Cost Effective Reduction of Oil Dependence and CO2 Emissions" von Heywood et al. beschrieben. Im Einzelnen beschreiben die Arbeiten von Heywood et al. das direkte Einspritzen von Ethanol zur Verbesserung von Ladungskühlungswirkungen, während kanaleingespritztes Benzin zum Liefern des Großteils des verbrannten Kraftstoffs über einem Fahrzyklus genutzt wird.
    •
  • Die vorliegenden Erfinder haben aber mehrere Probleme bei solchen Systemen erkannt. Zum Beispiel kann der Betrieb bei warmgelaufenem Motor für verschiedene Drehzahl- oder Lastbereiche durch Verwenden mehrerer Einspritzventile pro Zylinder, um jeweils einen Teil des gesamten Kraftstoffs einzuspritzen, zum Erhalten verbesserten Betriebs optimiert werden. Wenn aber während Motorstart oder -warmlauf solche Drehzahlen oder Lasten auftreten, kann sich aufgrund von Wirkungen auf Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung, die durch Motorhochdrehen, kalte Zylinder- oder Ventiltemperaturen und andere Faktoren verursacht werden, ein schlechterer Betrieb ergeben.
  • Somit wird bei einem Ansatz ein System für einen Motor an die Hand gegeben, welches umfasst: einen Zylinder des Motors; ein zum Einspritzen einer ersten Substanz für den Zylinder ausgelegtes erstes Einspritzventil; ein zum Einspritzen einer zweiten Substanz für den Zylinder ausgelegtes zweites Einspritzventil; ein zum Einleiten von Verbrennung in dem Motor durch Einspritzen von Kraftstoff für den Zylinder ausgelegtes Steuergerät, wobei der Kraftstoff während des Startens und Warmlaufens nur durch eines von erstem und zweitem Einspritzventil eingespritzt wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkungen verschlechterten Motorstartens und -warmlaufens unter verschiedenen Betriebsbedingungen durch Verwenden des für die spezifischen Bedingungen des Starts und Warmlaufens, wie zum Beispiel niedrigere Motortemperatur, niedrigere Lufttemperatur oder niedrigerer Atmosphärendruck, am besten geeigneten Einspritzventils zu mindern.
  • In einem anderen Ansatz wird ein System für einen Motor an die Hand gegeben, welches umfasst: einen Zylinder des Motors; ein zum Einspritzen eines Gemisches aus Benzin und einem Alkohol für den Zylinder ausgelegtes Einspritzventil; ein zum Verändern einer relativen Menge des Benzins und Alkohols ausgelegtes Steuergerät, um die in dem Motor während des Startens und Warmlaufens verbrannte Benzinmenge anzuheben. Auf diese Weise ist es möglich, verbessertes Motorstarten und -warmlaufen durch bevorzugtes Verwenden von Benzin zumindest unter manchen Bedingungen zum Ausgleich für niedrigere Motortemperatur und andere Faktoren vorzusehen.
    •
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das verschiedene Komponenten des Motor/Antriebsstrangs zeigt;
  • 2 zeigt eine Motorteilansicht;
  • 3 zeigt einen Motor mit einem Turbolader;
  • 4-5 zeigen beispielhafte Motorzylinder- und Kanalkonfigurationen;
  • 6 zeigt zwei Einspritzventile;
  • 7 zeigt eine Kraftstoffpumpenanlage;
  • 8-10 zeigen Konfigurationen einer Kraftstoffdampfreinigungsanlage;
  • 11-12 zeigen Übersichtsflussdiagramme zur Regelung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses;
  • 13-14 zeigen Übersichtsflussdiagramme zur Aktivierung der Kraftstoffart;
  • 15 zeigt Kurven, die beispielhafte Verhältnisse der Kraftstoffart-Aktivierung beruhend auf Betriebsbedingungen darstellen;
  • 16-18 zeigen Übersichtsflussdiagramme für den Motorstart- und Motorlaufbetrieb;
  • 19 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm für Motorstarten unter Berücksichtigen von Kraftstoffständen unterschiedlicher Kraftstoffarten;
  • 20 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Ausgleichen eines Aufbrauchens einer Kraftstoffquelle;
  • 21 zeigt eine Kurve, die verschiedenen Einspritzventileigenschaften für zwei beispielhafte Einspritzventile darstellt;
  • 22 zeigt eine Kurve, die eine beispielhafte Beziehung der Kraftstoffeinspritzung als Funktion von Klopfneigung darstellt;
  • 23 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm einer alternativen Ausführung zum Steuern von Kraftstoffeinspritzung einer ersten und zweiten Kraftstoffart unter Berücksichtigen von Mindestimpulsbreiten-Belangen und verschiedenen Kraftstoffart-Eigenschaften;
  • 24-25 zeigen Übersichtsflussdiagramme zum Steuern des Betriebs unter Verwenden von Wassereinspritzung;
  • 26-27 zeigen Kurven, die eine Einspritzmenge zum Verringern von Klopfen zum Verändern von Wassergehalt und Verändern der Beträge der Sollladungskühlung darstellen;
  • 28 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Steuern von Kraftstoffart-Einspritzmengen (und relativen Mengen) und/oder Verstellen von Zündzeiten zum Verringern von Klopfen;
  • 29 zeigt Kurven, die einen beispielhaften Klopfsteuerungsbetrieb darstellen;
  • 30 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm für ein auf Ereignis basierendes Motorstarten;
  • 31-34 zeigen Übersichtsflussdiagramme zur Kraftstoffdampfreinigungssteuerung, -schätzung und für adaptives Lernen;
  • 35 zeigt eine Kurve einer beispielhaften Einspritzventileigenschaft;
  • 36-48 zeigen beispielhafte Konfigurationen von Kraftstofftank und -pumpe;
  • 39 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Wechseln zu einer zweiten Kraftstoffart;
  • 40 zeigt einen beispielhaften Betrieb nach der Routine von 39;
  • 41 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Wählen von Einspritzsteuerung(en);
  • 42 zeigt eine Kurve, die einen beispielhaften Einspritzsteuerbetrieb darstellt;
  • 43 zeigt eine Kurve, die Kraftstoffarten und Einspritzsteuerungen für unterschiedliche Motordrehzahl- und Lastbereiche darstellt; und
  • Eingehende Beschreibung
  • Unter Bezug auf 1 wird in diesem Beispiel der Verbrennungsmotor 10, der hierin unter besonderem Bezug auf 2 und 3 weiter beschrieben wird, mittels einer Kurbelwelle 13 mit einem Drehmomentwandler 11 verbunden gezeigt. Der Drehmomentwandler 11 ist ferner mittels einer Turbinenwelle 17 mit einem Getriebe 15 verbunden. Der Drehmomentwandler 11 weist eine Bypass-Kupplung oder Überbrückungskupplung 14 auf, welche eingerückt, ausgerückt oder teilweise eingerückt werden kann. Wenn die Kupplung entweder ausgerückt oder teilweise eingerückt ist, sagt man, dass sich der Drehmomentwandler in einem nicht gesperrten Zustand befindet. Die Überbrückungskupplung 14 kann zum Beispiel elektrisch, hydraulisch oder elektro-hydraulisch betätigt werden. Die Überbrückungskupplung 14 empfängt ein (nicht dargestelltes) Steuersignal vom Steuergerät, das nachstehend eingehender beschrieben wird. Das Steuersignal kann ein impulsbreitenmoduliertes Signal zum Einrücken, teilweisen Einrücken und Ausrücken der Kupplung basierend auf Motor-, Fahrzeug- und/oder Getriebebetriebsbedingungen sein. Die Turbinenwelle 17 ist auch als Getriebeeingangswelle bekannt. Das Getriebe 15 umfasst ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit mehreren wählbaren einzelnen Übersetzungsstufen. Das Getriebe 15 umfasst auch verschiedene andere Gänge wie z.B. eine Achsantriebsübersetzung (nicht dargestellt). Das Getriebe 15 ist auch über eine Achse 21 mit einem Reifen 19 verbunden. Die Reifen 19 stellt die Verbindung zwischen dem (nicht dargestellten) Fahrzeug zur Straße 23 her. Anzumerken ist, dass in einer beispielhaften Ausführung dieser Motor/Antriebsstrang in einen Personenkraftwagen eingebunden ist, der auf der Straße fährt.
  • In einer alternativen Ausführung kann ein von einem Fahrer betätigtes Schaltgetriebe mit einer Kupplung verwendet werden. Ferner können verschiedene Arten von Automatikgetrieben verwendet werden.
  • 2 zeigt einen Zylinder eines Mehrzylindermotors sowie die mit diesem Zylinder verbundene Ein- und Auslassstrecke. In der in 2 gezeigten Ausführung kann der Motor 10 in einem Beispiel zwei verschiedene Kraftstoffe und/oder zwei verschiedene Einspritzventile verwenden. Zum Beispiel kann der Motor 10 Benzin und einen Kraftstoff enthaltenden Alkohol verwenden, beispielsweise Ethanol, Methanol, ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z.B. E85, das in etwa aus 85% Ethanol und 15% Benzin besteht) etc. In einem anderen Beispiel werden zwei Kraftstoffanlagen verwendet, aber jede nutzt den gleichen Kraftstoff, zum Beispiel Benzin. In einer noch anderen Ausführung kann ein einzelnes Einspritzventil (beispielsweise ein Direkteinspritzventil) zum Einspritzen eines Gemisches aus Benzin und einem solchen auf Kraftstoff basierenden Alkohol verwendet werden, wobei das Verhältnis der beiden Kraftstoffmengen in dem Gemisch durch das Steuergerät 12 mittels zum Beispiels eines Mischventils eingestellt werden kann. In einem noch anderen Beispiel werden zwei verschiedene Einspritzventile für jeden Zylinder verwendet, beispielsweise Kanal- und Direkteinspritzventile. In einer noch anderen Ausführung können neben verschiedenen Stellen und verschiedenen Kraftstoffen unterschiedlich bemessene Einspritzventile eingesetzt werden.
  • Wie nachstehend eingehender beschrieben wird, können durch verschiedene der obigen Systeme verschiedene vorteilhafte Ergebnisse erhalten werden. Zum Beispiel bei Verwenden von sowohl Benzin als auch einem Kraftstoff, der Alkohol aufweist (z.B. Ethanol), kann es möglich sein, die relativen Mengen der Kraftstoffe so einzustellen, dass die verstärkte Ladungskühlung von Alkoholkraftstoffen (z.B. mittels Direkteinspritzung) zur Verringerung der Klopfneigung genutzt wird. Dieses Phänomen kombiniert mit erhöhtem Kompressionsverhältnis und/oder Ladedruckverstärken und/oder kleinerer Bemessung des Motors kann dann zum Erhalten großer Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile verwendet werden (durch Reduzieren der Klopfbeschränkungen des Motors).
  • 2 zeigt eine beispielhafte Kraftstoffanlage mit zwei Einspritzventilen pro Zylinder für mindestens einen Zylinder. Ferner kann jeder Zylinder zwei Einspritzventile aufweisen. Die zwei Einspritzventile können an unterschiedlichen Stellen konfiguriert sein, beispielsweise zwei Kanaleinspritzventile, ein Kanaleinspritzventil und ein Direkteinspritzventil (wie in 2 gezeigt) oder andere.
  • Ferner gibt es, wie hierin beschrieben, unterschiedliche Konfigurationen der Zylinder, Einspritzventile und der Abgasanlage sowie unterschiedliche Konfigurationen für die Positionen der Kraftstoffdampfreinigungsanlage und des Abgassauerstoffsensors.
  • Weiter mit 2 zeigt diese eine duale Einspritzanlage, bei der der Motor 10 sowohl eine Direkt- als auch eine Kanalkraftstoffeinspritzung sowie Fremdzündung aufweist. Der Verbrennungsmotor 10, der mehrere Verbrennungsräume aufweist, wird das ein elektronisches Steuergerät 12 gesteuert. Ein Brennraum 30 des Motors 10 wird mit Brennraumwänden 32 mit einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36 gezeigt. Ein (nicht dargestellter) Startermotor kann mittels einer (nicht dargestellten) Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, oder alternativ kann ein direktes Motorstarten eingesetzt werden.
  • In einem bestimmten Beispiel kann der Kolben 36 eine (nicht dargestellte) Aussparung oder Mulde aufweisen, um bei Bedarf das Bilden geschichteter Ladungen aus Luft und Kraftstoff zu unterstützen. In einer alternativen Ausführung kann aber ein flacher Kolben verwendet werden.
  • Der Brennraum bzw. Zylinder 30 wird mit einem Ansaugkrümmer 44 und Abgaskrümmer 48 mittels jeweiliger (nicht dargestellter) Einlassventile 52a und 52b und (nicht dargestellter) Auslassventile 54a und 54b in Verbindung stehend gezeigt. Während somit vier Ventile pro Zylinder verwendet werden können, können in einem anderen Beispiel auch ein einziges Einlass- und ein einziges Auslassventil pro Zylinder verwendet werden. In einem noch anderen Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet werden.
  • Der Brennraum 30 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumina ist, wenn sich der Kolben 36 an der unteren Mitte zur oberen Mitte ist. In einem Beispiel kann das Kompressionsverhältnis etwa 9:1 betragen. In manchen Beispielen aber, bei denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnis angehoben werden. Zum Beispiel kann es zwischen 10:1 und 11:1 oder 11:1 und 12:1 oder höher liegen.
  • Das Einspritzventil 66A wird mit dem Brennraum 30 zum Zuführen eingespritzten Kraftstoffs direkt in diesen proportional zur Impulsbreite des vom Steuergerät 12 mittels eines elektronischen Treibers 68 empfangenen Signals dfwp direkt verbunden gezeigt. Während 2 das Einspritzventil 66A als seitliches Einspritzventil zeigt, kann es auch über dem Kolben angeordnet sein, beispielsweise nahe der Position der Zündkerze 92. Eine solche Position kann aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger auf Alkohol basierenden Kraftstoffe das Mischen und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann das Einspritzventil zum Verbessern des Mischens oben und nahe dem Einlassventil angeordnet sein.
  • Dem Einspritzventil 66A kann durch eine herkömmliche (nicht dargestellte) Hochdruck-Kraftstoffanlage mit Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einem Verteilerrohr Kraftstoff zugeführt werden. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei niedrigerem Druck zugeführt werden, in welchem Fall die Zeitsteuerung der Kraftstoffdirekteinspritzung während des Verdichtungstakts beschränkter sein können als bei Verwendung einer Hochdruckkraftstoffanlage. Auch wenn dies nicht gezeigt wird, weist der Kraftstofftank (bzw. die Tanks) weiterhin (jeweils) einen Druckwandler auf, der dem Steuergerät 12 ein Signal liefert.
  • Das Einspritzventil 66B ist statt direkt mit dem Zylinder 30 mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden gezeigt. Das Einspritzventil 66B liefert eingespritzten Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des vom Steuergerät 12 mittels des elektronischen Treibers 68 empfangenen Signals pfpw. Zu beachten ist, dass ein einzelner Treiber 68 für beide Kraftstoffeinspritzanlagen verwendet werden kann oder dass mehrere Treiber verwendet werden können. Eine Kraftstoffanlage 164, die dem Ansaugkrümmer 44 Dämpfe zuführt, wird in schematischer Form gezeigt. Es können verschiedene Kraftstoffanlagen und Kraftstoffdampfreinigungssysteme verwendet werden, wie sie beispielsweise hierin nachstehend bezüglich der 8-10 beschrieben werden.
  • Der Ansaugkrümmer 44 wird mit einem Drosselklappengehäuse 58 mittels einer Drosselklappe 62 in Verbindung stehend gezeigt. In diesem bestimmten Beispiel ist die Drosselklappe 62 mit einem Elektromotor 94 verbunden, so dass die Stellung der Drosselklappe 62 mittels des Elektromotors 94 durch das Steuergerät 12 gesteuert wird. Diese Konfiguration kann als elektronische Drosselsteuerung (ETC, vom englischen Electronic Throttle Control) bezeichnet werden, die auch während der Leerlaufdrehzahlsteuerung verwendet werden kann. In einer (nicht dargestellten) alternativen Ausführung ist ein Bypass-Luftdurchlass parallel zur Drosselklappe 62 angeordnet, um den angesaugten Luftstrom während der Leerlaufdrehzahlsteuerung mittels eines in dem Luftdurchlass positionierten Leerlaufsteuerungsbypassventils zu steuern.
  • Ein Abgassensor 76 ist stromaufwärts eines Katalysators 70 (wobei der Sensor 76 mehreren verschiedenen Sensoren entsprechen kann) mit dem Abgaskrümmer 48 verbunden gezeigt. Der Sensor 76 kann zum Beispiel einer von vielen bekannten Sensoren zum Liefern eines Hinweises auf das Abgas-Kraftstoff-/Luftverhältnis sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor, ein UEGO (unbeheizte Lambdasonde), ein Zweizustand-Sauerstoffsensor, ein EGO, ein HEGO oder ein HC- oder CO-Sensor. In diesem bestimmten Beispiel ist der Sensor 76 ein Zweizustand-Sauerstoffsensor, der ein Signal EGO an das Steuergerät 12 liefert, das das Signal EGO in ein Zweizustand-Signal EGOS umwandelt. Ein Hochspannungszustand des Signals EGOS zeigt Abgase an, die unterstöchiometrisch sind, und ein niedriger Spannungszustand des Signals EGOS zeigt Abgase an, die überstöchiometrisch sind. Das Signal EGOS kann während der Kraftstoff-/Luftregelung vorteilhaft genutzt werden, um während einer stöchiometrischen homogen Betriebsart eine mittlere Kraftstoff-/Luft-Stöchiometrie zu wahren. Weitere Angaben zur Kraftstoff-/Luftverhältnissteuerung sind hierin enthalten.
  • Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert dem Brennraum 30 mittels der Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Steuergerät 12 einen Zündfunken.
  • Das Steuergerät 12 kann so ausgelegt sein, dass es den Brennraum 30 veranlasst, durch Steuern der Einspritzsteuerzeiten, der Einspritzmengen, der Strahlmuster in verschiedenen Verbrennungsbetriebsarten zu arbeiten, einschließlich einer homogenen Kraftstoff-/Luftbetriebsart oder einer geschichteten Kraftstoff-/Luftbetriebsart. Ferner können in dem Brennraum kombinierte geschichtete und homogene Gemische gebildet werden. In einem Beispiel können durch Betreiben des Einspritzventils 66A während des Verdichtungstakts geschichtete Lagen gebildet werden. In einem anderen Beispiel kann durch Betreiben eines oder beider Einspritzventile 66A und 66B während eines Ansaugtakts ein homogenes Gemisch gebildet werden (was eine Einspritzung mit offenem Ventil sein kann). In einem noch anderen Beispiel kann durch Betreiben eines oder beider Einspritzventile 66A und 66B vor einem Ansaugtakt ein homogenes Gemisch gebildet werden (was eine Einspritzung mit geschlossenem Ventil sein kann). In noch anderen Beispielen können mehrere Einspritzungen von einem oder von beiden Einspritzventilen 66A und 66B während eines oder mehrerer Takte verwendet werden (z.B. Ansaugen, Verdichtung, Auslass, etc.). Es sind sogar noch weitere Beispiele möglich, bei denen verschiedene Einspritzzeiten und Gemischbildungen unter unterschiedlichen Bedingungen verwendet werden, wie nachstehend beschrieben wird.
  • Das Steuergerät 12 kann die von den Einspritzventilen 66A und 66b gelieferte Kraftstoffmenge steuern, so dass das homogene, geschichtete oder kombinierte homogene/geschichtete Kraftstoff-/Luftgemisch im Brennraum 30 bei Stöchiometrie, einem unterstöchiometrischen Wert oder einem überstöchiometrischen Wert gewählt werden kann.
  • Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 wird stromabwärts des Katalysators 70 positioniert gezeigt. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 kann ein Dreiwegekatalysator oder ein NOx-Filter oder eine Kombination derselben sein.
  • Das Steuergerät 12 wird als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Festwertspeicherchip 106, Arbeitsspeicher 108, batteriestromgestützter Speicher 110 und herkömmlicher Datenbus gezeigt wird. Das Steuergerät 12 wird gezeigt, wie es neben den zuvor beschriebenen Signalen von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren verschiedene Signale empfängt, darunter Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 100, der mit dem Drosselklappengehäuse 58 verbunden ist; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118; und eine Drosselklappenstellung TP von einem Drosselklappenstellungssensor 120; ein Krümmerdrucksignal (MAP) von einem Sensor 122; eine Klopfangabe von einem Klopfsensor 182 und eine Angabe der absoluten oder relativen Umgebungsfeuchtigkeit von einem Sensor 180. Ein Motordrehzahlsignal RPM wird durch das Steuergerät 12 aus dem Signal PIP in herkömmlicher Weise erzeugt, und das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor liefert einen Hinweis auf Unterdruck bzw. Druck in dem Ansaugkrümmer. Während stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor einen Hinweis auf Motorlast geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit Motordrehzahl eine Füllungsschätzung (einschließlich Luft) liefern, die in den Zylinder eingelassen wird. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl an gleichmäßig beabstandeten Impulsen pro Umdrehung der Kurbelwelle.
  • In diesem speziellen Beispiel wird eine Temperatur Tcat1 des Katalysators 70 von einem Temperatursensor 124 geliefert und eine Temperatur Tcat2 einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 wird von einem Temperatursensor 126 geliefert. In einer anderen Ausführung können die Temperatur Tcat1 und die Temperatur Tcat2 aus dem Motorbetrieb gefolgert werden.
  • Weiter mit 2 wird ein variables Nockenwellensteuerungssystem gezeigt. Im Einzelnen wird eine Nockenwelle 130 des Motors 10 mit Kipphebeln 132 und 134 zum Betätigen der Einlassventile 52a, 52b und der Auslassventile 54a, 54b in Verbindung stehend gezeigt. Die Nockenwelle 130 ist mit einem Gehäuse 136 direkt verbunden. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. Das Gehäuse 136 ist mit einer Kurbelwelle 40 mittels einer (nicht dargestellten) Steuerkette bzw. Steuerriemen direkt mit der Kurbelwelle 40 hydraulisch verbunden. Daher drehen das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 bei einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der der Kurbelwelle ist. Durch Manipulieren der Hydraulikkopplung, wie später hierin beschrieben wird, kann aber die relative Position der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch Hydraulikdrücke in einem Frühverstellraum 142 und Spätverstellraum 144 verändert werden. Durch Zulassen, dass Hydraulikfluid hohen Drucks in den Frühverstellraum 142 eintritt, wird die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 auf früh verstellt. Somit öffnen und schließen die Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 früher als normal. Durch Zulassen, dass Hydraulikfluid hohen Drucks in den Spätverstellraum 144 eintritt, wird analog die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 auf spät verstellt. Dadurch öffnen und schließen die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 später als normal.
  • Während dieses Beispiel ein System zeigt, bei dem die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten gleichzeitig gesteuert werden, können variable Einlassnockensteuerung, variable Auslassnockensteuerung, duale unabhängige variable Nockensteuerung oder feste Nockensteuerung verwendet werden. Ferner kann auch ein variabler Ventilhub verwendet werden. Weiterhin kann ein Nockenwellenprofilwechseln verwendet werden, um unter verschiedenen Betriebsbedingungen verschiedene Nockenprofile zu liefern. Des weiteren kann der Ventiltrieb ein Roller-Finger-Stößel, direkt wirkende mechanische Tassen-, elektromechanische, elektrohydraulische oder andere Alternativen zu Kipphebeln sein.
  • Weiter mit dem variablen Nockensteuerungssystem ermöglichen die mit dem Gehäuse 136 und der Nockenwelle 130 gekoppelten Zähne 138 eine Messung der relativen Nockenposition mittels eines Nockensteuerungssensors 150, der dem Steuergerät 12 ein Signal VCT liefert. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 werden bevorzugt zur Messung von Nockensteuerung verwendet und sind gleichmäßig beabstandet (zum Beispiel in einem V-8-Motor mit dualer Bank bei 90 Grad voneinander beabstandet), während der Zahn 5 bevorzugt zur Zylinderidentifizierung verwendet wird, wie hierin später beschrieben wird. Zusätzlich sendet das Steuergerät 12 Steuersignale (LACT, RACT) zu (nicht dargestellten) herkömmlichen Solenoidventilen, um das Strömen von Hydraulikfluid entweder in den Frühverstellraum 142, den Spätverstellraum 144 oder keinen davon zu steuern.
  • Die relativen Nockensteuerzeiten können unterschiedlich gemessen werden. Allgemein gesagt gibt die Zeit bzw. der Drehwinkel zwischen der ansteigenden Flanke des PIP-Signals und dem Empfangen eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 auf dem Gehäuse 136 ein Maß der relativen Nockensteuerzeiten. Für das spezielle Beispiel eines V-8-Motors mit zwei Zylinderbänken und eines Rads mit fünf Zähnen wird ein Maß der Nockensteuerzeiten für eine bestimmte Bank viermal pro Umdrehung empfangen, wobei das Extrasignal für die Zylinderidentifizierung verwendet wird.
  • Der Sensor 160 kann auch einen Hinweis auf die Sauerstoffkonzentration im Abgas mittels des Signals 162 liefern, das dem Steuergerät eine Spannung, die die O2-Konzentration angibt, liefert. Zum Beispiel kann der Sensor 160 ein HEGO, UEGO, EGO oder eine andere Art von Abgassensor sein. Ferner ist wie vorstehend unter Bezug auf Sensor 76 beschrieben zu beachten, dass Sensor 160 verschiedenen anderen Sensoren entsprechen kann.
  • Wie vorstehend beschrieben zeigt 2 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und dass jeder Zylinder seinen eigenen Satz an Einlass-/Auslassventilen, Einspritzventilen, Zündkerzen, etc. hat.
  • Ferner kann in den hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungen der Motor mit einem (nicht dargestellten) Startermotor zum Starten des Motors gekoppelt sein. Der Startermotor kann eingeschaltet werden, wenn der Fahrer zum Beispiel einen Schlüssel im Zündschalter an der Lenksäule dreht. Der Starter wird nach Starten des Motors ausgerückt, zum Beispiel durch Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl nach einer vorbestimmten Zeit durch den Motor 10. Ferner kann in den offenbarten Ausführungen eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Leiten eines erwünschten Teils von Abgas mittels eines (nicht dargestellten) AGR-Ventils vom Abgaskrümmer 48 zum Ansaugkrümmer 44 verwendet werden. Alternativ kann ein Teil der Verbrennungsgase durch Steuern der Auslassventilsteuerzeiten in den Brennräumen zurückgehalten werden.
  • Der Motor 10 kann wie vorstehend erwähnt in verschiedenen Betriebsarten, einschließlich mageren Betriebs, fetter Betrieb und Betrieb „nahe der Stöchiometrie", arbeiten. Betrieb „nahe der Stöchiometrie" kann einen um das stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis schwingenden Betrieb bezeichnen. Typischerweise wird dieser schwingende Betrieb durch Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren geregelt. In dieser nahezu stöchiometrischen Betriebsart kann der Motor innerhalb in etwa einem Kraftstoff-/Luftverhältnis des stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnisses betrieben werden. Dieser schwingende Betrieb ist typischerweise in der Größsenordnung von 1 Hz, kann aber schneller und langsamer als 1 Hz variieren. Ferner liegt die Amplitude der Schwingungen typischerweise innerhalb 1 k/l-Verhältnisses der Stöchiometrie; kann aber unter verschiedenen Betriebsbedingungen größer als 1 k/l-Verhältnis sein. Zu beachten ist, dass dieses Schwingen bezüglich Amplitude oder Zeit nicht symmetrisch sein muss. Ferner ist zu beachten, dass eine Kraftstoff-/Luft-Ausrichtung integriert werden kann, bei der die Ausrichtung leicht mager oder fett oder stöchiometrisch (z.B. innerhalb 1 k/l-Verhältnisses der Stöchiometrie) eingestellt werden kann. Ferner ist zu beachten, dass diese Ausrichtung und das magere und fette Schwingen durch eine Schätzung der Sauerstoffmenge geregelt werden können, die in stromaufwärts und/oder stromabwärts befindlichen Dreiwegekatalysatoren gespeichert ist.
  • Wie vorstehend beschrieben wird die Regelung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses zum Vorsehen des Betriebs nahe der Stöchiometrie verwendet. Ferner können Rückmeldungen von Abgassauerstoffsensoren zum Steuern des Kraftstoff-/Luftverhältnisses während des mageren und während des fetten Betriebs verwendet werden. Insbesondere kann ein schaltender beheizter Abgassauerstoffsensor (HEGO) für die Steuerung des stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnisses durch Steuern des eingespritzten Kraftstoffs (oder zusätzlicher Luft mittels Drossel oder VCT) basierend auf Rückmeldung von dem HEGO-Sensor und dem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis verwendet werden. Ferner kann ein UEGO-Sensor (der einen im Wesentlichen linearen Ausgang gegenüber dem Abgas-Kraftstoff-/Luftverhältnis liefert) zum Steuern des Kraftstoff-/Luftverhältnisses während des mageren, fetten und stöchiometrischen Betriebs verwendet werden. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzung (oder zusätzliche Luft mittels Drossel oder VCT) basierend auf einem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis und dem Kraftstoff-/Luftverhältnis vom Sensor verstellt. Des weiteren könnte bei Bedarf ein individuelles Zylinder-Kraftstoff-/Luftverhältnis verwendet werden. Wie nachstehend eingehender beschrieben wird, können abhängig von verschiedenen Faktoren mit den Einspritzenventilen 66A, 66B oder Kombinationen derselben Verstellungen vorgenommen werden.
  • Anzumerken ist auch, dass zum Halten des Solldrehmoments verschiedene Verfahren verwendet werden können, beispielsweise Anpassen der Zündsteuerzeiten, Drosselstellung, der variablen Nockensteuerposition, Abgasrückführungsmenge und Anzahl der diese Verbrennung ausführenden Zylinder. Weiterhin können diese Variablen für jeden Zylinder einzeln angepasst werden, um unter all den Zylindern das Zylindergleichgewicht zu halten.
  • Unter Bezug nun auf 3 wird ein beispielhafter Motor 10 mit vier Zylindern in Reihe gezeigt. In einer Ausführung kann der Motor 10 einen Turbolader 319 haben, der ein in dem Abgaskrümmer 48 eingebaute Turbine 319a und einen in dem Ansaugkrümmer 44 eingebauten Kompressor 319b aufweist. Während 3 keinen Ladeluftkühler zeigt, kann einer optional verwendet werden. Die Turbine 319a ist typischerweise mittels einer Antriebswelle 315 mit dem Kompressor 319b gekoppelt. Es können verschiedene Arten von Turboladern und Anordnungen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Turbolader variabler Geometrie (VGT) verwendet werden, bei dem die Geometrie der Turbine und/oder des Kompressors während des Motorbetriebs durch das Steuergerät 12 verändert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Turbolader mit veränderlicher Düse (VNT) verwendet werden, wenn eine Düse veränderlicher Fläche stromaufwärts und/oder stromabwärts der Turbine in der Auslassleitung (und/oder stromaufwärts oder stromabwärts des Kompressors in der Einlassleitung) zum Verändern der wirksamen Expansion oder Kompression von Gasen durch den Turbolader platziert wird. Zum Verändern der Expansion im Abgas können noch weitere Strategien verwendet werden, beispielsweise ein Ladedruckregelventil. 3 zeigt ein beispielhaftes Bypassventil 320 um die Turbine 319a und ein beispielhaftes Bypassventil 322 um den Kompressor 319b, wobei jedes Ventil mittels des Steuergeräts 12 gesteuert werden kann. Wie vorstehend erwähnt, können die Ventile in der Turbine oder dem Kompressor angeordnet sein oder können eine veränderliche Düse sein.
  • Ferner können bei Bedarf eine Twinturbolader-Anordnung und/oder eine Reihen-Turbolader-Anordnung verwendet werden. Im Fall eines mehrfach verstellbaren Turboladers und/oder Stufen kann es wünschenswert sein, eine relative Expansionsmenge durch den Turbolader abhängig von Betriebsbedingungen zu verändern (z.B. Krümmerdruck, Luftdurchsatz, Motordrehzahl, etc.). Weiterhin kann bei Bedarf ein Lader verwendet werden.
  • Unter Bezug nun auf 4 wird eine alternative Ausführung des Motors 10 mit zwei Kanaleinspritzventilen pro Zylinder für Zylinder mit drei oder mehr Ventilen gezeigt (z.B. zwei oder mehr Einlassventile, beispielsweise ein 3-Ventil-Motor oder ein 4-Ventil-Motor). Auch wenn dieses Beispiel Kanaleinspritzung nutzt, kann es dennoch möglich sein, vermehrte Ladungskühlungswirkungen der verschiedenen Kraftstoffe (z.B. Ethanol, Benzin, Gemische derselben, etc.) zu nutzen. In manchen Fällen kann zum Beispiel Kanaleinspritzung durch Verwenden von Einspritzung bei offenem Ventil (OVI) gewisse Ladungskühlungsvorteile bei Bedingungen einer weit offenen Drosselklappe erreichen. Da aber ein zusätzliches Einspritzventil geliefert wird, darf der Vorteil der Einspritzung bei weit offener Drossel OVI nicht durch die Notwendigkeit gemindert werden, Einzelkanaleinspritzventilsysteme so auszulegen, dass sie andere Auflagen erfüllen, wie: Steuerung bei niedrigen Kraftstoffströmen, Kraftstoffverhalten bei Kaltstart und transientes Kraftstoffverhalten (meist bei Einspritzung mit geschlossenem Ventil). Somit ist es durch Verwenden von zwei Einspritzventilen möglich, die Einspritzung bei offenem Ventil besser zu nutzen, während immer noch während verschiedenen Betriebsbedingungen die erwünschte Funktionalität gewahrt wird.
  • Da bei einem Beispiel zwei Einspritzventile verwendet werden, können sie jeweils mit kleineren Ventilströmen/-öffnungen ausgelegt werden, so dass es unter Bedingungen niedriger Last möglich sein kann, eine präzisere Mengensteuerung vorzusehen (z.B. durch Verwenden nur eines der Einspritzventile).
  • Als anderes Beispiel können bei Verwenden verschiedener Kraftstoffe für zwei der Einspritzventile (z.B. spritzt eines Benzing ein und eines spritzt einen Kraftstoff mit einer Alkoholkomponente ein, beispielsweise Ethanol oder E85) viele der obigen Systemauflagen erfüllt werden. Durch zum Beispiel Verwenden separater Kanaleinspritzventile für Kraftstoffe mit Alkohol (z.B. Ethanol) und Benzin und Verwenden des Alkohol-Einspritzventils bei höheren Lasten, wenn der Motor aufgewärmt ist, werden einige der Beschränkungen bei niedrigem Kraftstoffströmen und Kaltstart für das Alkoholeinspritzventil vermieden. Wenn ferner das Alkoholeinspritzventil mit OVI-Steuerung oder zumindest teilweiser OVI-Steuerung betrieben wird, dann können auch transiente Kraftstoffprobleme für das Ethanol-Einspritzventil vermindert werden.
  • Zudem ermöglicht das Verwenden von OVI-Steuerung (zumindest unter gewissen Bedingungen) ein Optimieren des Strahlmusters und des Zielens des Alkoholeinspritzventils für OVI. Der Sprühstrahl könnte ein viel schmälerer Winkel als bei dem Benzin-Kanaleinspritzventil sein, um die Wahrscheinlichkeit zu vergrößern, dass der Großteil des Kraftstoffs als Flüssigkeit in den Zylinder gelangt, statt von den Einlasskanal- und Einlassventil-Metallflächen zu verdampfen. Dies würde den Verdampfungskühlungsvorteil in ähnlicher Weise wie bei der Direkteinspritzung erhöhen. Ferner kann das Zielen des Einspritzventils so gewählt werden, dass Probleme mit Auswaschen der Bohrung verringert werden, wobei flüssiger Kraftstoff Öl von Zylinderwänden wäscht, was potentiell übermäßigen Verschleiß verursachen kann.
  • Auf diese Weise kann es in manchen Fällen möglich sein, vorteilhafte Ergebnisse zu erreichen, ohne dass direkte Einspritzung erforderlich ist. Zum Beispiel kann es durch Verwenden von zwei Kanaleinspritzventilen pro Zylinder möglich sein, Systemkosten zu senken, den erforderlichen Kraftstoffverteilerrohrdruck zu senken (hoher Kraftstoffverteilerrohrdruck kann aufgrund parasitärer Verluste der Kraftstoffpumpe die Kraftstoffwirtschaftlichkeit reduzieren) und Platzprobleme senken (Direkteinspritzung kann beeinträchtigte Ventilgrößen und/oder -winkel, Einlass- oder Auslasskanalformen etc. erfordern).
  • Im Einzelnen zeigt 4 einen Zylinder 430 mit zwei Einlasskanälen 446a und 446b eines Ansaugkrümmers 444, die jeweils mit Einlassventilen 452a und 452b verbunden sind. Ein erstes Einspritzventil 466A ist im Kanal 446a eingebaut und ein zweites Einspritzventil 466B ist im Kanal 446b eingebaut. Bei Bedarf kann Ventil 424 unter Bedingungen ausgewählter Motordrehzahl, Last und/oder Temperatur zum Deaktivieren von Kanal 446a verwendet werden. Alternativ kann bei Bedarf ein Ladungsbewegungssteuerventil verwendet werden.
  • Während 4 das Einspritzventil 466a stromabwärts von Ventil 424 zeigt, kann es in einer anderen Ausführung auch stromaufwärts von Ventil 424 angeordnet werden.
  • In einer Ausführung spritzt das Einspritzventil 466A einen Kraftstoff, der Alkohol aufweist, beispielsweise Ethanol, Methanol oder ein Gemisch aus Benzin mit einem Alkohol (z.B. E85, M85 oder andere solche Mischungen und Verhältnisse) ein, während das Einspritzventil 466B Benzin einspritzt. Die Benzineinspritzung kann zumindest teilweise während Bedingungen ausgeführt werden, bei denen das Ventil 452 offen ist. Alternativ kann die Benzineinspritzung des Einspritzventils 466B zumindest teilweise während Bedingungen ausgeführt werden, bei denen das Ventil 452b geschlossen ist. In einem noch anderen Beispiel kann die Benzineinspritzung vom Einspritzventil 466B zumindest teilweise während Bedingungen ausgeführt werden, bei denen das Ventil 452b geschlossen ist, und zumindest teilweise während Bedingungen, bei denen das Ventil 452b offen ist. In einem noch anderen Beispiel kann unter gewissen Bedingungen eine Einspritzung bei offenem Ventil verwendet werden, während bei anderen Bedingungen die Einspritzung bei geschlossenem Ventil verwendet werden kann. Somit können die beiden Einspritzventile aufgrund physikalischer Position, Art der eingespritzten Substanz, Betriebsstrategie, etc. von verschiedener Art sein.
  • In einem Beispiel kann das Ventil 424 verstellt werden, um unter Bedingungen niedrigerer Motorlast, wobei Kraftstoff vorrangig von dem Einspritzventil 466B geliefert wird, Luftdurchsatz zu senken (d.h. geschlossener gehalten werden). Während ein einzelnes Ventil gezeigt wird, können bei Bedarf mehrere Ventile verwendet werden. Ferner kann jeder Zylinder ein solches Ventil aufweisen, und jedes dieser Ventile kann durch eine einzige Betätigung gesteuert werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein Ventil so zu positionieren, dass das erwünschte Strömen für die Einspritzventile, die unter verschiedenen Bedingungen aktiv sind, erhalten wird.
  • Unter Bezug nun auf 5 zeigt diese einen Zylinder 530 mit einem einzelnen Einlasskanal 546 des Ansaugkrümmers 544, der jeweils mit Einlassventilen 552a und 552b verbunden ist. Ein erstes Einspritzventil 566A und ein zweites Einspritzventil 566B sind mit dem Kanal 546 verbunden. Bei Bedarf kann das Ventil 524 ein Ladungsbewegungssteuerventil sein, das unter ausgewählten Bedingungen von Motordrehzahl, Last und/oder Temperatur Strömen um das Einspritzventil 566A stärker als um das Einspritzventil 566B beschränkt. Wiederum spritzt das Einspritzventil 566A einen Kraftstoff, der Alkohol aufweist, beispielsweise Ethanol, Methanol oder ein Gemisch aus Benzin mit einem Alkohol (z.B. E85, M85 oder andere solche Mischungen und Verhältnisse) ein, während das Einspritzventil 566B Benzin einspritzt. Somit können die beiden Einspritzventile aufgrund physikalischer Position, Art der eingespritzten Substanz, Mischung der eingespritzten Substanz, Verdampfungswärme der eingespritzten Substanz oder Betriebsstrategie, etc. von verschiedener Art sein.
  • 5 zeigt Ventil 524 als elliptisches Ventil mit einer asymmetrischen Kerbe 530 aus der Platte ausgenommen. Die Kerbe sieht Luftdurchsatz nahe dem Einspritzventil 566B vor, unabhängig davon, ob das Ventil offen, geschlossen oder teilweise offen/geschlossen ist, kann aber Luftdurchsatz stärker nahe dem Einspritzventil 566A drosseln. Das Ventil dreht als Reaktion auf eine Aktivierung durch das Steuergerät 12 um eine Achse 532.
  • Durch Anpassen von Ventil 424 (oder 524) ist es möglich, die Tatsache zu nutzen, dass bei hohen Lasten sowohl die Ethanoleinspritzung als auch der Betrieb bei offenem (oder teilweise offenem) Ventil verbesserte Leistung bieten können. Bei niedrigeren Lasten kann/können das Ventil/die Ventile geschlossen (oder teilweise geschlossen) sein, und das Benzineinspritzventil kann Kraftstoff in den aktiven Einlasskanal spritzen, und das Ethanoleinspritzventil kann deaktiviert sein. Bei höheren Lasten wäre des Ventil offen oder teilweise offen und Ethanol könnte in einen Kanal eingespritzt werden, während in den anderen Kanal Benzin eingespritzt wird.
  • Weiterhin ist es durch Verwenden eines unterschiedlichen Betriebs der beiden Kanaleinspritzventile (z.B. unterschiedliche Zeitsteuerung, unterschiedliche Kraftstoffe, unterschiedliche Einspritzventile für einen Zylinder etc.) möglich, einen Kompromiss zwischen Unterbringungsraum und Kraftstoff-/Luftmischen zu reduzieren. Ferner erlaubt es das Platzieren eines Einspritzventils in jedem Ansaugkanal und stellt sicher, dass Kraftstoff immer zu einem Kanal geliefert werden kann, durch den Luft strömt. Durch Reduzieren des Luftdurchsatzes in einem Kanal, wenn das Einspritzventil keinen Kraftstoff einspritzt, ist es möglich, in dem anderen Kanal, in dem Luft mit eingespritztem Kraftstoff strömt, ein akzeptables Kraftstoff-/Luftmischen zu halten. Ferner kann ein solches Vorgehen verglichen mit Doppelstrahl-Einspritzventilen, die eine mittigere Einspritzventilposition zwischen den Kanälen erfordern, was das Unterbringen von zwei Einspritzventilen pro Zylinder erschwert, eine verbesserte Unterbringung bieten.
  • Unter Bezug nun auf 6 werden zwei Einspritzventile (610 und 612) mit mindestens einer unterschiedlichen Eigenschaft gezeigt. Das Einspritzventil 610 kann als Einspritzventil 66A, 466A, 566A, etc. verwendet werden, während das Einspritzventil 612 als Einspritzventil 66B, 466B, 566B oder umgekehrt oder Kombinationen davon verwendet werden kann. Die unterschiedliche(n) Eigenschaft(en) der Einspritzventile können eine oder mehrere der folgenden sein: Einspritzventilgröße, dynamischer Bereich des Einspritzventils, Materialien, Mindestimpulsbreite, Einspritzventilsteigung (Strömen zur Impulsbreite), Düsengröße, Spritzmuster, Spritzmusterfläche, Zielen des Strahls oder andere, die hierin erläutert werden.
  • In einem Beispiel sind beide Einspritzventile so bemessen, dass sie Spitzendrehmomentforderungen erfüllen (zum Beispiel maximalen Luftdurchsatz oder Luftfüllung). In einem Beispiel aber, bei dem ein Einspritzventil Benzin liefert und das andere Einspritzventil eine Alkoholmischung liefert (z.B. Ethanol, E85, Methanol, etc.), können die Leistungsdichten der Kraftstoffe unterschiedlich sein. In einem solchen Fall kann das Einspritzventil für den auf Alkohol basierenden Kraftstoff so bemessen sein, dass ein anderes maximales Kraftstoffströmen vorgesehen wird (z.B. etwa 37% mehr, um reines Ethanol zu berücksichtigen).
  • Unter Bezug nun eigens auf 6 wird ein Einspritzventil 610 gezeigt, das ein Zylinder-Direkteinspritzventil oder ein Kanaleinspritzventil sein kann, welches ein Befehlssignal 620 von dem Steuergerät 12 empfängt. Dem Einlass 622 wird druckbeaufschlagter Kraftstoff zugeführt, dessen Strömen durch einen elektromagnetischen Stellantrieb mit einer Spule 624, der mit einer mit einem Düsenzapfen 628 zusammenwirkenden Nadel 626 verbunden ist, geregelt wird. Die Form des Düsenzapfens 628 kann die Strahlgeometrie sowie die Strömrate des Einspritzventils beeinflussen. Ferner können die Größe und Form der Nadel ebenfalls Ström- und Strahlmuster sowie die Reaktionszeit beeinflussen.
  • 6 zeigt das Einspritzventil 612, mit ähnlich bezeichneten Bestandteilen, welches umfasst: ein Befehlssignal 630, Einlass 632, Spule 634, Nadel 636 und Düsenzapfen 638. Wie vorstehend erwähnt können die Düsenzapfen 628 und 638 in Größe, Form, Material oder Kombinationen derselben unterschiedlich sein. Weiterhin können die Einlässe 622/632, die Spulen 624/634 und/oder die Nadeln 626/636 in Geometrie, Formen, Größen, Materialien, Gewichten, Oberflächenverarbeitung etc. unterschiedlich sein.
  • Auf diese Weise können die jeweiligen Einspritzventile so ausgelegt werden, dass sie eine Kompatibilität bei unterschiedlicher Funktionalität und/oder Einspritzart (z.B. Kraftstoffart) bieten, so dass verbesserter Motorbetrieb und Steuerung verwirklicht werden können. Wie hierin erwähnt kann eine Einspritzart verschiedene Einspritzpositionen, unterschiedliche eingespritzte Substanzen (z.B. Wasser gegenüber Kraftstoff), verschiedene eingespritzte Kraftstoffarten, verschiedene eingespritzte Kraftstoffmischungen, unterschiedliche eingespritzte Alkoholgehalte (z.B. 0% gegenüber 85%) etc. bezeichnen. Zu beachten ist ferner, dass unterschiedliche Einspritzarten auch unterschiedliche Substanzen bezeichnen können, die mittels eines gemeinsamen Einspritzventils eingespritzt werden, wobei eine Einspritzung der Art 1 eine Benzinmenge in der Einspritzung und Einspritzung der Art 2 eine Alkoholmenge in der Einspritzung sein können.
  • Unter Bezug nun auf die 7-10 werden verschiedene Kraftstoff- und Dampfhandhabungssysteme beschrieben. Im Einzelnen zeigt 7 eine beispielhafte Kraftstoffpumpenkonfiguration, während die 8-10 verschiedene Kraftstoffdampfreinigungsanlagenkonfigurationen zeigen.
  • Unter Bezug nun eigens auf 7 wird eine beispielhafte Kraftstoffpumpenkonfiguration gezeigt, bei der eine separate Kraftstoffpumpe und ein Tank für eine erste und eine zweite Kraftstoffart vorgesehen sind. Im Einzelnen wird ein erster Tank 710 zum Halten von flüssigem Kraftstoff einer ersten Art gezeigt, wobei eine Pumpe 712 mittels eines Kraftstoffverteilerohrs 714 zu dem Einspritzventil 66A führt. Analog wird ein zweiter Tank 730 zum Halten von flüssigem Kraftstoff einer zweiten Art gezeigt, wobei eine Pumpe 722 mittels eines Kraftstoffverteilerrohrs 724 zu einem Einspritzventil 66B führt. Während die Pumpen außerhalb des Tanks gezeigt werden, können in einem alternativen Beispiel eine oder beide der Pumpen in dem Tank angeordnet sein. Ferner kann der oder beiden der Kraftstoffleitungen stromabwärts der jeweiligen Niederdruckpumpen eine zweite Hochdruckkraftstoffpumpe hinzugefügt werden.
  • Eine oder beide der Kraftstoffanlagen können rückführungslose Kraftstoffanlagen, rückführende Kraftstoffanlagen oder Kombinationen derselben sein. Weiterhin können die Kraftstoffanlagen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, zum Beispiel unterschiedlich große Tanks, unterschiedlich bemessene Pumpen, unterschiedliche Pumpleistung, unterschiedlichen Pumpdruck, unterschiedliche Höchstströme der Pumpe, unterschiedliche Ein-/Auszyklen (z.B. kann die Pumpe 712 diskontinuierlicher laufen als die Pumpe 722) etc. Zu beachten ist, dass in manchen Beispielen unter manchen Bedingungen nur eine Pumpe arbeiten kann. Wenn zum Beispiel kein Kraftstoff von Tank 710 erforderlich ist oder nicht aktiviert ist (z.B. während Kaltstartbedingungen), kann die Pumpe 712 deaktiviert werden (oder nicht aktiviert sein), während die Pumpe 722 arbeitet. Auf diese Weise kann weniger Batterieleistung verbraucht werden und es können weniger Dämpfe erzeugt werden.
  • In einem Beispiel enthält der erste Tank eine Alkoholmischung, beispielsweise Ethanol oder ein Ethanol-Benzin-Gemisch, während der zweite Tank Benzin enthält. Es können aber auch andere Kraftstoffarten verwendet werden.
  • Eigens unter Bezug nun auf die 8-10 werden beispielhafte Kraftstoffreinigungssystem-Konfigurationen in Fällen beschrieben, da zwei unterschiedliche Kraftstoffquellen vorgesehen sind, die in Motoren mit zwei Einspritzventilen pro Zylinder vorhanden sein können (z.B. ein Kanaleinspritzventil und ein Direkteinspritzventil oder zwei Kanaleinspritzventile). Wie vorstehend erwähnt kann ein Kraftstoff Benzin sein, wobei ein zweiter Kraftstoff ein Alkohol oder eine Alkoholmischung sein kann. In einem solchen Fall können die Kraftstoff unterschiedliche Flüchtigkeit, Verdampfung, etc. aufweisen, was vorteilhaft genutzt werden kann.
  • In 8 wird eine beispielhafte Ausführung gezeigt, bei der ein erster Tank 810 für einen ersten Kraftstoff (z.B. Benzin) und ein Tank 812 für einen zweiten Kraftstoff (z.B. Ethanol) verwendet werden kann. Die Tanks können (wie dargestellt) separat oder fest verbunden ausgebildet sein. Weiterhin kann die Größe bzw. das Volumen der Tanks unterschiedlich sein, zum Beispiel kann Tank 812 erheblich kleiner als Tank 810 sein. In 8 weist Tank 810 eine Dampfleitung 820 auf, Tank 812 weist eine Dampfleitung 822 auf, die beide zur Verbindungsstelle 830 führen. Die Verbindungsstelle 830 führt zu Behälter 814 (der ein an die Atmosphäre ablassendes Rückschlagventil haben kann). Die Verbindungsstelle 830 kann eine parallele Leitung 826 aufweisen, die zum Dampfbehandlungsventil 816 führt, das das Strömen von Dampf zum Motor 10 (zum Beispiel mittels Ansaugkrümmer 44) steuert. Auf diese Weise ist es möglich, Dampf von beiden Tanks (oder Tankabschnitten) mit Hilfe eines einzigen Behälters und eines einzigen Dampfsteuerventils zu lassen (wenngleich mehr Behälter und/oder Ventile bei Bedarf verwendet werden können).
  • Ein Kraftstoff kann aber flüchtiger als ein anderer Kraftstoff sein (zum Beispiel erfolgt 10% Verdampfung bei etwa 100°F bei Benzin verglichen mit 160°F für 85% Ethanol). Somit kann in diesem Beispiel, wenn der Kraftstoffstand des Tanks 812 niedrig ist, das gesamte Dampfvolumen (Schwundraum) des Systems relativ hoch sein, was die Dampfsteuerung erschweren kann. Ferner kann sich Kraftstoff von einem Tank mit einem unterschiedlichen Kraftstoff in dem anderen Tank mischen (wobei z.B. der Ethanoltank aufgrund der Verdampfung vom Benzintank und Kondensation im Ethanoltank mit Überschussmengen von Benzin verunreinigt wird). Einige der obigen Themen können gemindert werden, indem die Größen der Leitungen 820 und 822 zum Beispiel verhältnismäßig unterschiedlich bemessen werden.
  • Ein anderer Ansatz, der verwendet werden kann, wird in 9 gezeigt. In diesem Beispiel kann ein erster Tank 910 für einen ersten Kraftstoff (z.B. Benzin) und Tank 912 für einen zweiten Kraftstoff (z.B. Ethanol) verwendet werden. Die Tanks können (wie dargestellt) separat oder fest verbunden ausgebildet sein. Weiterhin kann die Größe bzw. das Volumen der Tanks unterschiedlich sein, zum Beispiel kann Tank 912 erheblich kleiner als Tank 910 sein. In 9 können separate Behältersysteme (z.B. Behälter 914 und 916) für jeden der Tanks 910 und 912 verwendet werden. Im Einzelnen weist Tank 910 eine Dampfleitung 920 auf, die zu Verbindungsstelle 930 führt, die mit der Leitung 928 verbunden ist, die zu Behälter 914 führt (der dann mittels eines Rückschlagventils an die Atmosphäre ablässt). Weiterhin weist Tank 912 eine Leitung 922 auf, die zu Verbindungsstelle 932 führt, die dann mittels Leitung 924 zu Behälter 916 führen kann. Die Verbindungsstelle 930 führt ferner mittels Leitung 934 zu einem ersten Ventil 940, während Verbindungsstelle 932 mittels Leitung 926 zu einem zweiten Ventil 942 führen kann. Jedes der Ventile 940 und 942 ist mit der Verbindungsstelle 946 verbunden, die dann zum Ansaugkrümmer 44 des Motors 10 führt. Alternativ kann jedes der Ventile 940 und 942 separat zu separaten Stellen des Ansaugkrümmers geführt werden. Wie vorstehend können bei Bedarf zusätzliche Behälter verwendet werden. Weiterhin können die Behälter 914 und 916 unterschiedliche Eigenschaften aufweisen (z.B. Größe, Aktivkohlefüllung, Speicherkapazität usw.), und die Ventile 940 und 942 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wie Größen Montageausrichtungen, maximale Ströme, minimale Ströme, Düsenquerschnitte, Betätigungsmechanismen, etc. Die Ventile 940 und 942 können ganz separat sein oder können in einem einzigen Gehäuse miteinander untergebracht sein.
  • Auf diese Weise ist es möglich, Dampf von beiden Tanks (oder Tankabschnitten) in steuerbaren Differenzbeträgen zum Motor zu lassen, während eine Verunreinigung von einem Tank zum anderen Tank eingeschränkt wird.
  • 10 zeigt eine noch andere alternative Ausführung, die ähnlich zu der von 9 ist, doch wird ein einzelnes Dampfsteuerventil verwendet, während die Trennung zwischen den beiden Tanks (oder Tankabschnitten) gewahrt wird. Im Einzelnen werden in 10 Tanks 1010 und 1012 (die wie vorstehend erwähnt unterschiedliche Eigenschaften haben können und separat oder einstückig ausgebildet sein können) zusammen mit den Behältern 1014 und 1016 (die ebenfalls unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können) gezeigt. Tank 1010 ist mittels einer Leitung 1022 mit einer Verbindungsstelle 1020 verbunden und Behälter 1014 ist mittels Leitung 102 an einem ersten Auslass des Behälters mit der Verbindungsstelle 1020 verbunden. Ein zweiter Auslass des Behälters 1014 ist mit Verbindungsstelle 1026 zusammen mit Tank 1012 mittels Leitung 1028 und Behälter 1016 mittels Leitung 1030 verbunden. Weiterhin führt Verbindungsstelle 1020 zu Ventil 1040, das dann das Strömen zu dem Motoransaugkrümmer lenkt.
  • In einem Beispiel kann ein Rückschlagventil in Leitung 1029 angeordnet sein, um Strömen von Dampf vom Tank 1010 zum Tank 1012 zu reduzieren. Weiterhin kann ein solches Ventil auch in Leitung 1022 angeordnet werden. Das Vorhandensein von Behälter 1014 kann aber ausreichend sein, um Strömen von Dämpfen vom Tank 1010 zu Tank 1012 und umgekehrt zu mindern.
  • Auf diese Weise kann ein einzelnes Ventil verwendet werden (wenngleich bei Bedarf mehr hinzugefügt werden können), doch sieht das System mindestens eine gewisse Trennung mittels eines Behälters (in diesem Beispiel Behälter 1014) zwischen den Tanks vor. Der Behälter 1014 kann groß genug ausgelegt sein, um die Menge eines ersten Kraftstoffdampfs (z.B. Benzin), die in den Tank 1012 gelangt, auf einen annehmbaren Wert zu reduzieren, und da er in Reihe mit Behälter 1016 ist, kann dies dem Behälter 1014 ermöglichen, eine geringere Größe oder Kapazität zu haben.
  • In jedem der Beispiele hier mit mehr als einem Behälter können die Behälter bei Bedarf in einem einzigen Gehäuse untergebracht sein.
  • Wie nachstehend eingehender beschrieben wird, können die Steuerung von Kraftstoffdämpfen, adaptives Lernen, Erlernen von Dampfkonzentration, Erlernen von Dampfmischung zusammen mit Kraftstoff-/Luftverhältnis durch die Art und Konfiguration der Kraftstoffanlage beeinflusst werden. Bei einigen Beispielen können zum Beispiel Dämpfe von einer oder mehr Kraftstoffquellen dem Motor in unterschiedlichen Mengen gleichzeitig zugeführt werden, und somit kann das Steuergerät die Mischung der Dämpfe schätzen (z.B. den Prozentsatz von Alkohol in einer Gas-/Alkoholmischung), um die Stöchiometrie der Dämpfe etc. zu ermitteln, die dann zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzung etc. verwendet werden kann.
  • Unter bestimmten Bedingungen kann zum Beispiel das Reinigen einer ersten Kraftstoffart vorteilhaft sein, und unter anderen Bedingungen kann das Reinigen einer zweiten Kraftstoffart vorteilhaft sein. Des weiteren können unter noch anderen Bedingungen beide Arten gleichzeitig gereinigt werden. Faktoren, die Einfluss darauf haben können, welche dieser gewählt werden, können zum Beispiel die Menge an Kraftstoffdämpfen, die jeweils eingelassen werden, umfassen. Wenn die Dämpfe somit zum Großteil einen Kraftstoff enthalten, der einem ersten Einspritzventil entspricht, kann dem Reinigen von dieser Quelle Vorrang gegeben werden und über einen längeren Zeitraum fortgesetzt werden oder zum Beispiel mit einer größeren Reinigungsstromrate ausgeführt werden. Alternativ kann eine geschätzte Mischung in dem Behälter/den Behältern beeinflussen, welcher Behälter gereinigt wird (und wie viel Volumen von dieser Quelle gereinigt wird). Zum Beispiel können einige Behälter mehr Dämpfe als andere Behälter erzeugen, und erfordern dadurch ein längeres oder häufigeres Reinigen oder ein Reinigen von mehr Volumen.
  • Ferner ist zu bemerken, dass die erwünschten/gelieferten Mengen der Einspritzung Art 1 und Art 2 oder zum Beispiel die relative Menge der Einspritzung von Art 1 bis Art 2 abhängig von der Quelle der in den Motor eingelassenen Kraftstoffdämpfe abhängen können. Somit können die Einspritzmengen basierend auf der Quelle der Dämpfe oder basierend darauf, ob Dämpfe in den Motor eingelassen werden oder basierend auf der in den Motor eingelassenen Konzentration an Dämpfen und/oder basierend auf der Mischung der in den Motor eingelassenen Dämpfe verändert werden.
  • Unter Bezug nun auf 11 wird eine Routine zum Implementieren von Anpassungen der Kraftstoffeinspritzmengen als Reaktion auf Rückmeldung von einem Abgassauerstoffsensor (oder anderen Quellen) zum Liefern eines erwünschten Gesamt-Kraftstoff-/Luftverhältnisses beschrieben. Insbesondere in Fällen, da einem Zylinder mehr als eine Einspritzart geboten werden kann, ermittelt die Routine anhand von Rückmeldung, welche Art von Kraftstoff angepasst werden kann. Unterschiedliche Kraftstoff- oder Einspritzarten, so wie es hier verwendet wird, können sich auf unterschiedliche Kraftstoffe (z.B. Alkohol enthaltende Kraftstoffe gegenüber Benzin) beziehen oder können sich auf unterschiedliche Einspritzventilpositionen (z.B. Kanal gegenüber Direkt) beziehen oder können unterschiedlich bemessene Einspritzventile sein (z.B. eines mit einem höheren maximalen Strömen als das andere) oder können sich auf andere Einspritzeigenschaften, Kraftstoffzufuhreigenscharten, Strahleigenschaften, Kraftstoffeigenschaften (z.B. Temperatur, Wärmekapazität, Leistungsdichte etc) beziehen oder können sich auf Benzineinspritzung gegenüber Wassereinspritzung oder andere beziehen oder können sich auf unterschiedliche Kraftstoffmischungen beziehen (wobei eine Kraftstoffart verhältnismäßig mehr oder weniger Ethanol als die andere Kraftstoffart hat). Ferner können die Kraftstoffarten dem Brennraum separat zugeführt werden oder vor der Zufuhr zum Brennraum gemischt werden.
  • Im Einzelnen ermittelt die Routine in 1110, ob Einspritzung oder Zufuhr von Kraftstoffart 2 aktiviert ist. Wie hierin eingehender beschrieben wird, können verschiedene Faktoren zum Ermitteln eingesetzt werden, ob Zufuhr oder Einspritzung von Kraftstoffart 2 aktiviert werden soll, beispielsweise Motortemperatur, Abgastemperatur, eine Menge einer Einspritzung der Art 2 (z.B. Kraftstoffart) onboard (z.B. in einem Kraftstofftank) etc. Wenn die Antwort auf 1110 ja lautet, geht die Routine zu 1112 weiter, um zu ermitteln, ob die Einspritzung oder Zufuhr von Kraftstoffart 1 aktiviert ist. Wie wiederum hierin eingehender beschrieben wird, können verschiedene Faktoren verwendet werden, um zu ermitteln, ob die zufuhr oder Einspritzung von Kraftstoffart 1 aktiviert werden soll, beispielsweise Motortemperatur, Abgastemperatur, eine Menge einer Einspritzung der Art 1 (z.B. Kraftstoffart) onboard (z.B. in einem Kraftstofftank) etc. Wenn die Antwort auf 1112 ja lautet, geht die Routine zu 1114 weiter, ansonsten geht die Routine weiter zu 1116.
  • Wenn die Antwort auf 1110 nein lautet, geht die Routine zu 1118 weiter, wo die Routine erneut ermittelt, ob Einspritzung oder Zufuhr von Kraftstoffart 1 aktiviert ist. Wenn nicht, endet die Routine. Ansonsten geht die Routine weiter zu 1120.
  • Bei 1114 wählt die Routine eine Kraftstoffart zur Anpassung, wie nachstehend eingehender bezüglich 12 beschrieben wird. Wenn zum Beispiel Art 1 gewählt ist, geht die Routine weiter zu 1120, wenn Art 2 gewählt ist, geht die Routine zu 1116 weiter, und wenn beide Kraftstoffarten gewählt sind, geht die Routine weiter zu 1122. Während die Routine von 12 Faktoren wie Brandbreite erforderlicher Anpassungen, minimale und maximale Impulsbreitengrenzen usw. berücksichtigt, können verschiedene andere Faktoren beeinflussen, welche Einspritzventile als Reaktion auf Rückmeldungsinformationen angepasst werden, und/oder relative Mengen einer Anpassung zwischen mehreren Einspritzventilen basierend auf Rückmeldungsinformationen. In einer Ausführung, bei der Wasser in der Einspritzung der Art 2 enthalten ist (z.B. ein Wasser-Alkohol- oder Wasser-Ethanol-Gemisch), wird die Anpassung der Einspritzung der Art 2 als Reaktion auf Fehler des Kraftstoff-/Luftverhältnisses immer weniger wirksam, wenn der Wasseranteil in der Mischung zunimmt. Somit kann in einer solchen Ausführung die Wahl der Anpassung der Einspritzung der Art 2 zum Beeinflussen von Kraftstoff-/Luftverhältnis (z.B. als Reaktion auf eine Rückmeldung des Abgassauerstoffsensors) gestoppt oder deaktiviert werden, wenn der Wasseranteil einen Grenzwert überschreitet, z.B. 0,7, und somit können alle oder fast alle der Anpassungen mit einer Einspritzung der Art 1, beispielsweise Benzineinspritzung, vorgenommen werden. Andere Kriterien, die beim Wählen von Einspritzventilen zur Regelung verwendet werden können, können darauf beruhen, wie viel Kraftstoff sich in den jeweiligen Tanks befindet, und wenn somit ein Tank wenig enthält, kann er nicht als Reaktion auf Rückmeldung angehoben werden, um diesen Kraftstoff zu sparen.
  • Bei 1116 passt die Routine Kraftstoffart 2 basierend auf der Rückmeldung eines Kraftstoff-/Luftverhältnissensors (siehe auch 17) an. Zum Beispiel kann ein PI-Controller verwendet werden, um ein Fehlersignal (zwischen einem erwünschten und einem gemessenen Kraftstoff-/Luftverhältnis) zu verarbeiten, um eine Rückmeldungskorrektur zu erzeugen, um eine Menge eingespritzten oder zugeführten Kraftstoffs der Kraftstoffart 2 anzupassen. Zu beachten ist auch, dass mehr als ein Sensor verwendet werden kann, um stromaufwärts und stromabwärts Rückmeldungskorrekturen zu erzeugen.
  • Bei 1120 passt die Routine Kraftstoffart 1 basierend auf einer Rückmeldung des Kraftstoff-/Luftverhältnissensors an (siehe auch 17). Zum Beispiel kann ein PI- Controller verwendet werden, um ein Fehlersignal (zwischen einem erwünschten und einem gemessenen Kraftstoff-/Luftverhältnis) zu verarbeiten, um eine Rückmeldungskorrektur zu erzeugen, um eine Menge eingespritzten oder zugeführten Kraftstoffs der Kraftstoffart 1 anzupassen. Zu beachten ist wiederum, dass mehr als ein Sensor verwendet werden kann, um stromaufwärts und stromabwärts Rückmeldungskorrekturen zu erzeugen.
  • Bei 1122 passt die Routine sowohl Kraftstoffart 1 als auch Kraftstoffart 2 basierend auf einer Rückmeldung des Kraftstoff-/Luftverhältnissensors an (siehe auch 17). Zum Beispiel kann ein PI-Controller verwendet werden, um ein Fehlersignal (zwischen einem erwünschten und einem gemessenen Kraftstoff-/Luftverhältnis) zu verarbeiten, um eine Rückmeldungskorrektur zu erzeugen. Die Korrektur kann dann in zwei Teile unterteilt werden, einen zum Anpassen einer Menge eingespritzten oder zugeführten Kraftstoffs der Kraftstoffart 1 und eine andere zum Anpassen einer Menge eingespritzten oder zugeführten Kraftstoffs der Kraftstoffart 2. Zu beachten ist wiederum, dass mehr als ein Sensor verwendet werden kann, um stromaufwärts und stromabwärts Rückmeldungskorrekturen zu erzeugen. Weiterhin kann die Korrektur stromaufwärts bei der Kraftstoffart 2 angewendet werden, während die Korrektur stromabwärts bei der Kraftstoffart 1 angewendet werden kann oder umgekehrt. In einem anderen Beispiel können Mager-Korrekturen bei der Kraftstoffart 2 angewendet werden, während Fett-Korrekturen bei der Kraftstoffart 1 angewendet werden können oder umgekehrt, um eine relative Menge von Kraftstoffarten anzupassen. Ferner können größere Korrekturen bei Kraftstoffart 1 unter einem ersten Satz ausgewählter Motorbetriebsbedingungen vorgenommen werden und größere Korrekturen können bei Kraftstoffart 2 unter einem zweiten Satz ausgewählter Motorbetriebsbedingungen vorgenommen werden.
  • Auf diese Weise können verschiedene Kraftstoffarten (z.B. Einspritzpositionen, Kraftstoffqualitäten, Kraftstoffdichten, Kraftstoffwärmekapazität, etc.) unter verschiedenen Bedingungen und in verschiedenen Mengen verwendet werden, um abhängig von Betriebsbedingungen die Kraftstoff-/Luft-Rückmeldungskorrekturen zu erleichtern.
  • Unter Bezug nun auf 12 wird eine beispielhafte Routine zum Wählen, welche Kraftstoffart für die Rückmeldungsanpassung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses verwendet werden soll, beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, können verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, und während die in 12 beschriebene Routine einige dieser Faktoren zeigt, können andere auch hinzugefügt werden oder bei Bedarf kann nur einer oder keiner der gezeigten Faktoren berücksichtigt werden.
  • Bei 1210 liest die Routine Abgas-Kraftstoff-/Luftverhältnissensorinformationen von einem oder mehreren Abgassensoren. Dann berechnet die Routine bei 1212 eine Menge und Richtung einer Korrektur bzw. Korrekturen. Zum Beispiel kann ein PI-Controller verwendet werden oder es können mehrere PI-Steuerschleifen verwenden werden, beispielsweise basierend auf Sensoren stromaufwärts und stromabwärts. Dann ermittelt die Routine bei 1214, ob eine Anpassung hoher Frequenz bei der zugeführten Kraftstoffmenge erforderlich ist. Wenn zum Beispiel eine schnelle (und möglicherweise große) Änderung des Abgas-Kraftstoff-/Luftverhältnisses vorgefunden wird, kann es möglich sein, diesen Fehler mit Hilfe der Einspritzung der Art 2 schnell zu korrigieren (z.B. Kraftstoffart, beispielsweise wenn Kraftstoffart 2 direkt eingespritzt wird oder näher zum Zylinder eingespritzt wird oder wenn ein Einspritzventil für Kraftstoffart 2 eine höhere Bandbreite als ein Einspritzventil für Kraftstoffart 1 hat). Wenn die Antwort auf 1214 ja lautet geht die Routine zu 1216 weiter, um eine Anpassung der Kraftstoffart 2 zu wählen, und endet dann.
  • Ansonsten geht die Routine weiter zu 1218, um zu ermitteln, ob eine entsprechende Impulsbreite (PW) des Einspritzventils für die Einspritzung der Art 1 nahe einem minimalen PW-Wert für das Einspritzventil oder einem maximalen PW für das Einspritzventil liegt. Wenn ja geht die Routine wiederum weiter zu 1216. Wenn die Antwort auf 1218 nein lautet, geht die Routine weiter zu 1220, um zu ermitteln, ob eine entsprechende Impulsbreite (PW) des Einspritzventils für die Einspritzung der Art 2 sich nahe einem minimalen PW-Wert für das Einspritzventil oder einem maximalen PW für das Einspritzventil befindet. Wenn ja, rückt die Routine zu 1222 vor, um Kraftstoffart 1 zur Anpassung auszuwählen. Wenn die Antwort auf 1220 nein lautet, geht die Routine weiter zu 1224.
  • Bei 1224 ermittelt die Routine, ob Bedingungen zum Anpassen beider Kraftstoffarten basierend auf Rückmeldungsinformationen vorliegen. Es kann zum Beispiel ermittelt werden, dass Anpassungen höherer Frequenz bei Anpassungen der Einspritzung der Art 2 gemacht werden (z.B. Kraftstoffart) und Anpassungen niedrigerer Frequenz bei Anpassungen der Kraftstoffart 1 gemacht werden. Auf diese Weise können in dem Beispiel, die Einspritzung der Art 2 eine Kraftstoffdirekteinspritzung ist und Einspritzung der Art 1 Kanalkraftstoffeinspritzung ist, Verzögerung der Wandbenetzungsdynamik gemindert werden. Alternativ können beide Kraftstoffe zur Anpassung gewählt werden, wobei ein Teil der Anpassung von jeder Kraftstoffart übernommen wird. Dieser Teil, der ein Prozentsatz oder ein anderes Verhältnis sein kann, kann mit Motorbetriebsbedingungen, Kraftstoffbedingungen etc. angepasst werden.
  • Wenn die Antwort auf 1224 ja lautet, geht die Routine weiter, um beide Kraftstoffe bei 1226 anzupassen. Ansonsten geht die Routine weiter zu 1228, um Kraftstoffart 1 anzupassen.
  • Auf diese Weise können unterschiedliche Kraftstoffarten verwendet werden, um eine Kraftstoff-/Luft-Regelung für unterschiedliche Bedingungen vorzusehen, so dass der Gesamtbetrieb verbessert wird. Wenn zum Beispiel Kanaleinspritzung zum Steuern von Rückmeldungsanpassungen niedrigerer Frequenz als Direkteinspritzung verwendet wird, kann eine schnellere Regelung verwirklicht werden, während Wandbenetzungsdynamik gemindert und dennoch eine Rückmeldungsanpassung beider Kraftstoffarten genutzt wird. Ferner können Probleme bei minimaler oder maximaler Einspritzventilkraftstoffversorgung angegangen werden, während immer noch eine präzise Kraftstoff-/Luftverhältnis-Gesamtsteuerung gewahrt wird.
  • Unter Bezug nun auf 13 wird eine beispielhafte Startroutine der ersten Ausführung zum Aktivieren von Kraftstoffarten basieren auf Motor-, Fahrzeug- und/oder Umgebungsbetriebsbedingungen vorgesehen. Zunächst ermittelt die Routine bei 1310, ob ein Motorstart eingetreten ist. Die Routine kann zum Beispiel die Motordrehzahl, Anlassen des Motors, Schlüssel-Ein-Betrieb oder verschiedene andere Parameter überwachen, um einen Motorstart zu erkennen. Wenn die Antwort auf 1310 ja lautet, geht die Routine weiter zu 1312, um die Zufuhr oder Einspritzung von Kraftstoffart 1 zu aktivieren. Dann geht die Routine weiter zu 1314, um zu ermitteln, ob eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) größer als ein Grenzwert T1 ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1316, um zu ermitteln, ob die Katalysatortemperatur größer als ein Grenzwert T2 ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1318, um die Zufuhr oder Einspritzung von Kraftstoffart 2 zu aktivieren. Auf diese Weise ist es möglich, in Fällen, da Kraftstoffart 2 schwerer zu verdampfen ist, beispielsweise ein Alkohol enthaltener Kraftstoff (z.B. Ethanol oder eine Ethanolmischung) zum Beispiel, Kraftstoffart 1 zum Motorstarten und/oder Motorwarmlaufen zu nutzen und Kraftstoffart 2 zu vermeiden, bis der Motor und die Abgasanlage aufgewärmt sind. Wie vorstehend erwähnt können sich Kraftstoffarten auf unterschiedliche Kraftstoffmischungen, unterschiedliche Einspritzventilpositionen etc. beziehen.
  • Während das obige Beispiel auf Motorkühlmitteltemperatur setzt, können verschiedene andere Parameter verwendet werden, beispielsweise Umgebungslufttemperatur, Umgebungsdruck, Öltemperatur, etc. Analog können verschiedene Abgastemperaturen verwendet werden, beispielsweise Abgastemperatur, Katalysatortemperatur oder Schätzungen derselben. Auf diese Weise ist es möglich, einen geeigneten Kraftstoff für Motorstarten und/oder Aufwärmen vorzusehen. Ferner können die Startvorgehen hierin zum Neustarten verwendet werden, beispielsweise als heißer Neustart nach einem erfolglosen Start, Starten nach Kraftstoffabschaltung bei Abbremsen oder Starten eines Motors während Drehung oder aus dem Ruhezustand, zum Beispiel bei einem Hybridfahrzeug (z.B. Hybrid-Elektro-Fahrzeug).
  • Unter Bezug nun auf 14-15 wird eine zweite Ausführung zum Aktivieren von Kraftstoffarten beschrieben, die das Beschränken einiger Kraftstoffarten während des Motorwarmlauf-/Startbetriebs berücksichtigt. In dieser Ausführung wird eine Warmlaufstrategie beschrieben, die unter Verwendung von mindestens zwei Kraftstoffarten, beispielsweise zwei Kanaleinspritzventile (PFI) pro Zylinder, ein Direkteinspritzventil (DI) und ein Kanaleinspritzventil (PFI) pro Zylinder oder ein Ethanolmischungseinspritzventil und ein Benzineinspritzventil etc., bei verschiedenen Motorkonzepten angewendet werden kann. Auf diese Weise kann die Motorsteuerstrategie eingebunden werden, um die Verwendung einer Kraftstoffart (beispielsweise eine Ethanolmischung) zu verhindern, wenn der Motor zu kalt ist, und geht (allmählich oder abrupt) auf Verwendung über, wenn der Motor warmläuft. Dies kann aus mindestens den folgenden Gründen geschehen. (1) In dem Beispiel, bei dem Ethanol oder eine Ethanolmischung verwendet wird, kann dieser Kraftstoff weniger flüchtig als Benzin sein (z.B. 10° Verdampfung erfolgt bei etwa 100°F bei Benzin gegenüber 160°F für 85% Ethanol). Das Erreichen angemessener Verdampfung und Kraftstoff-/Luftmischens mit Ethanol kann schwierig sein, bevor der Motor warmgelaufen ist. (2) In diesem Beispiel wiederum, bei dem Ethanol verwendet wird, um Klopfen unter ausgewählten Bedingungen zu vermeiden oder zu verringern, kann die Wahrscheinlichkeit von Klopfen bei kühleren Temperaturen stark gemindert werden. Somit kann es unter manchen Bedingungen wünschenswert sein, den Ethanolverbrauch wo möglich zu minimieren, um es für Zeiten aufzusparen, da Klopfen wahrscheinlicher ist.
  • Wie nachstehend eingehender beschrieben wird, kann nach Warmlaufen des Motors ein erwünschter Ethanolgehalt (EF) oder ein anderer solcher Parameter wie beschrieben als Funktion von Drehzahl und Last ermittelt werden, mit zusätzlicher Logik für ungewöhnliche Umgebungsbedingungen, niedrigen Kraftstoffstand von Ethanol oder Benzin, etc. Der aufgewärmte erwünschte Ethanolgehalt kann dann mit einem oder mehreren Multiplikatoren modifiziert werden (z.B. einem Gesamtmultiplikator EF_MUL), um Kaltstart und Aufwärmen zu berücksichtigen.
  • Der Wert von EF-MUL kann während des Warmlaufens in dem Bereich zwischen Null und Eins liegen (Werte über Eins können bei Temperaturen erwünscht sein, die höher als normal sind). Der Wert von EF_MUL kann aus einer Vielzahl von Eingaben ermittelt werden, einschließlich Motorkühlmitteltemperatur, Motoröltemperatur, Umgebungslufttemperatur, Motoransauglufttemperatur, Zeit seit Motorstart, Drehzahl, Last, verfügbarer Kraftstoffdruck, Umgebungsfeuchtigkeit oder andere Parameter. Jede dieser Eingaben könnte gemessen oder gefolgert werden. Der Wert von EF_MUL kann während Motorbetriebs ständig neu berechnet werden.
  • Unter Bezug nun eigens auf 14 ermittelt die Routine bei 1410, ob ein Motorstart vorliegt. Wenn ja, wird dann bei 1412 eine Zeit seit Motorstart auf Null zurückgesetzt und der Timer beginnt zu laufen. Analog wird ein Verbrennungsvorgang-Zähler auf Null zurückgesetzt und startet mit dem Zählen von Verbrennungsvorgängen ab Start.
  • Von entweder 1412 oder wenn die Antwort auf 1410 nein lautet, geht die Routine weiter zu 1414, 1416 und 1418, um mit Hilfe der Kalibrierungskurven von 15 individuelle Multiplikatoren für die Einspritzung der Art 2 zu berechnen, was in einem Beispiel ein Ethanol oder eine Ethanolmischung oder eine andere alkoholhaltige Mischung ist. Die Routine geht weiter zu Schritt 1420.
  • In einer Ausführung von Schritt 1420 ermittelt die Routine einen aktuellen Wort des Gesamtmultiplikators bei einem Sollanteil von Kraftstoffart 2 durch Multiplizieren des Werts der separaten Multiplikatoren für jede Eingabe. Bei diesem Verfahren können die Wirkungen der eingegebenen Variablen zum Beispiel alle gleichzeitig berücksichtigt werden: EF_MUL = EF_MUL_ECT·EF_MUL_EOT·EF_MUL_AAT·EF_MUL_ACT·EF_MUL_ATMR1
  • Wobei:
    • EF_MUL = Gesamtmultiplikator des erwünschten Ethanolanteils, EF_MUL_ECT = Multiplikator als Funktion von Motorkühlmitteltemperatur, EF_MUL_EOT = Multiplikator als Funktion von Motoröltemperatur, EF_MUL_AAT = Multiplikator als Funktion von Umgebungslufttemperatur, EF_MUL_ACT = Multiplikator als Funktion von Motoransauglufttemperatur, EF_MUL_ATMR1 = Multiplikator als Funktion von Zeit seit Motorstart oder Anzahl an Verbrennungsvorgängen seit Motorstart.
  • Beispielhafte Kalibrierungen für diese Multiplikatoren werden in der oberen, mittleren und unteren Kurve von 15 gezeigt. Die Kurven zeigen lineare Änderungen für jede Eingabe, doch die tatsächliche Kalibrierung kann nicht linear sein. Die Werte könnten aus Lookup-Tabellen, mathematischen Gleichungen etc. ermittelt werden. Zu beachten ist, dass die minimale Kalibrierung von EF_MUL_ATMR1 durch die Zeit beschränkt werden könnte, die zum Aufbau ausreichenden Ethanolkraftstoffdrucks erforderlich ist, um das Direkteinspritzventil zu betreiben, oder ein zusätzlicher Multiplikator für Kraftstoffdruck verwendet werden könnte. Ferner können einige oder alle der Multiplikatoren unter Verwendung von mehr als einer Eingabe berechnet werden. Zum Beispiel kann Kraftstoff-/Luftmischen bei niedrigen Temperaturen nur in gewissen Drehzahlbereichen und/oder bei gewisser Last ein Problem sein. Ferner ist zwar jede Kurve für zwei Multiplikatoren die gleiche, doch kann jeder Multiplikator in der Praxis eine andere Kalibrierung haben.
  • Zu beachten ist, dass die obigen Multiplikatoren auch eine Funktion zusätzlicher Parameter sein können, beispielsweise eine Anzahl an Verbrennungsvorgängen seit Motorstart.
  • Eine andere Ausführung von Schritt 1420 wird zum Beschränken einer Kraftstoffart während des Motorwarmlaufs beschrieben. Im Einzelnen wird in dieser Ausführung jeder Eingabefaktor als separate mögliche Beschränkung der Kraftstoffartnutzung (z.B. Ethanolnutzung) berücksichtigt. Der aktuelle Wert des Gesamtmultiplikators (für den erwünschten Ethanolantell) kann durch den Eingabefaktor ermittelt werden, der aktuell am stärksten beschränkt. Dies kann das Prüfen der gleichen Eingabemultiplikatoren wie vorstehend umfassen, wenngleich die Kalibrierungswerte dieser Multiplikatoren anders gewählt werden können. Ferner kann der Wert von EF_MUL während des Motorbetriebs ständig neu berechnet werden. Zum Beispiel kann die folgende Berechnung verwendet werden: EF_MUL = MINIMUM(EF_MUL_ECT, EF_MUL_EOT, EF_MUL_AAT, EF_MUL_ACT, EF_MUL_ATMR1)
  • Bei diesem Verfahren kann, wenn der Motor erstmals gestartet wird, EF_MUL_ATMR1 die einschränkende Bedingung sein, gefolgt von EF_MUL_ECT, bis sich das Kühlmittel erwärmt, gefolgt von EF_MUL_EOT, bis sich das Öl erwärmt, und dann die verbleibende Bedingung EF_MUL_AAT bei sehr kaltem Wetter sein.
  • Unter Bezug nun auf 16-18 wird eine Routine zum Wählen eines anfänglichen erwünschten relativen Betrags von Kraftstoffen und dann das Berücksichtigen von ein oder mehr Multiplikatoren, wie sie vorstehend beschrieben wurden, sowie anderer Bedingungen beschrieben. Ferner führt die Routine dann bei Bedarf mehrere Anpassungen aus, um Kraftstoffspeichermengen und andere Faktoren zu berücksichtigen, und verwendet dann die Werte, um Motorbetrieb zum Erfüllen von Fahrerforderungen zu koordinieren.
  • Bei 1610 liest die Routine verschiedene Motorbetriebsparameter, beispielsweise Motordrehzahl, Motorlast, Motorkühlmitteltemperatur, Abgastemperatur, Übersetzungsverhältnisse, etc. Dann wählt die Routine bei 1612 relative Mengen einer anfänglichen Art 1 und Art 2, beispielsweise einen erwünschten Anteil basierend auf den Betriebsparametern. Zu beachten ist, dass verschiedene andere Ermittlungen vorgenommen werden können, beispielsweise das Ermitteln eines Sollprozentsatzes von Kraftstoffarten oder absolute Mengen von Kraftstoffarten. Ferner kann auch ein adaptiver Parameter aufgenommen werden, um erlernte Anpassungen an die Kraftstoffarten basierend auf Rückmeldung von verschiedenen Sensoren zu berücksichtigen, beispielsweise einem Klopfsensor. Die adaptiven Terme können als Funktion von zum Beispiel Drehzahl, Last, Temperatur oder Kombinationen derselben gespeichert werden. Auf diese Wiese kann, wenn Klopfen an wiederholbaren Stellen ständig eintritt, eine automatische Anhebung zum Beispiel der Menge der Einspritzung der Art 2 adaptiv erlernt werden, so dass diese Anpassung erfolgen kann, ohne auf Rückmeldung von einem Klopfsensor zu warten.
  • In einem Beispiel, bei dem die Einspritzung der Art 2 Ethanol (oder eine Ethanolmischung) ist, kann die Ermittlung bei 1612 als Sollethanolanteil (EF) bezeichnet werden. Zu beachten ist aber, dass es ein Gewichtsprozent, Masseprozent, Volumenprozent oder Verhältnis sein kann. Ferner können bei Bedarf auch absolute Werte verwendet werden, wie hierin erwähnt wird. Ferner kann die Wahl der Mengen der Einspritzungen der Art 1 und 2 auf anderen Faktoren beruhen, beispielsweise Faktoren, die eine Klopfneigung beeinflussen können. Zum Beispiel kann Umgebungsfeuchtigkeit zum Anpassen einer Menge einer Einspritzung der Art 2 für vorgegebene Betriebsbedingungen verwende werden, da erhöhte Feuchtigkeit die Klopfneigung (und somit weniger Einspritzung der Art 2 erforderlich sein mag) und umgekehrt senken kann. Zu beachten ist, dass Sollzündsteuerzeiten auch verändert werden können, wenn die relativen Mengen der Einspritzung der Art 1 und 2 verändert werden oder wenn die individuellen Mengen der Einspritzung der Art 1 und 2 verändert werden.
  • In einem Beispiel kann die Menge der Kraftstoffart 2 basierend auf Verdichtungsverhältnis, Ladedruck und Temperatur ermittelt werden, so dass das Motorklopfen gemindert werden kann, wodurch ein Grenzwert der Zündverstellung auf früh reduziert wird. Wie hier angemerkt, können aber zusätzliche Faktoren bei der Ermittlung eingesetzt werden, ob Kraftstoffart 2 verwendet werden soll, und bei de Ermittlung der Menge von Kraftstoffart 2, beispielsweise die Menge von Kraftstoffart 1, die in dem Tank verbleibt, die Notwendigkeit, den Gehalt (z.B. Mischung) von Kraftstoffart 2 onboard zu ermitteln, Fragen der Mindestimpulsbreite und eine Notwendigkeit, regelmäßig mit Kraftstoffart 2 zu betreiben, wenn es nicht häufig genug verwendet wurde (z.B. um Ablagerung und/oder Verstopfen von Kraftstoffleitungen und/oder Einspritzventilen zu senken).
  • In einem anderen Beispiel, das zusätzlich zu den hierin erwähnten Beispielen und Ausführungen verwendet werden kann, können transiente Bedingungen detektiert und verwendet werden, um eine offen geregelte Anpassung der Menge der Einspritzung der Art 2 (und Art 1) einzuleiten. Die Anpassung kann eine vorübergehende Anhebung einer relativen Menge der Einspritzung der Art 2 als Reaktion auf die Detektion einer transienten Bedingung umfassen. In einer Ausführung kann ein Gasgeben des Fahrers, beispielsweise ein schnelles Gastreten bei Leerlaufbedingungen, detektiert werden. Als Reaktion auf solche Bedingungen kann eine Einspritzung der Art 2 (z.B. direkte oder Kanaleinspritzung eines alkoholhaltigen Gemisches, z.B. Ethanol oder eine Ethanolmischung) vorübergehend mit einem vorbestimmten oder sich aktiv verändernden Profil angehoben werden. Auf diese Weise kann die Wärmekapazität der Verdampfung von Substanzen wie Kraftstoff, die in den Motor eingespritzt werden, angehoben werden, wodurch eine Neigung zum Klopfen bei Gasgeben gesenkt wird. Als ein Beispiel kann EF vorübergehend um 5-10 Prozent bei ein bis 10 Verbrennungszyklen als Reaktion auf ein Gasgeben des Fahrers angehoben werden.
  • Weiter mit 16 passt die Routine bei 1614 die Anfangsmenge basierend auf verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel die vorstehend unter Bezug auf die 14-15 erläuterten Multiplikatoren, an. Zum Beispiel kann der Mindestmultiplikator verwendet werden oder es können alle Multiplikatoren zusammen verwendet werden, wie vorstehend erläutert wurde. Als Nächstes geht die Routine bei 1616 weiter, um zu ermitteln, ob die Kraftstoffart 2 leer (z.B. der Speicherort leer ist oder unter einem Mindestwert liegt) oder deaktiviert ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1618, um die angepasste anfängliche relative Menge (z.B. EF) auf Null zu setzen. Alternativ fährt die Routine fort, um bei 1620 zu ermitteln, ob die Kraftstoffart 1 leer (z.B. der Speicherort leer ist oder unter einem Mindestwert liegt) oder deaktiviert ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1622, um die angepasste anfängliche relative Menge (z.B. EF) auf 1 (oder 100%) zu setzen. Schließlich geht die Routine weiter zu 1624, um die angepasste relative Menge von Kraftstoffarten auszugeben. Auf diese Weise ist es möglich, verschiedene Betriebsfaktoren und/oder Situationen bei der Ermittlung der Menge von Kraftstoffarten, die während Motorbetrieb verwendet werden sollen, zu berücksichtigen.
  • Die Routine geht dann weiter zu 1710 in 17, um ein Sollmotordrehmoment zu ermitteln. Das Sollmotordrehmoment kann auf einer Fahrerforderung, Motordrehzahl, Übersetzung, Fahrgeschwindigkeitsregler, Traktionskontrolle, Fahrzeugstabilitätskontrolle, etc. basieren. Dann ermittelt die Routine bei 1714 basierend auf Betriebsbedingungen ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis. Zum Beispiel können Bedingungen wie mager, fett oder nahe der Stöchiometrie gewählt werden. Dann liest die Routine bei 1716 die relativen Mengen der Kraftstoffarten 1 und 2 aus 1624, was Aufwärmwirkungen und Kraftstoffverfügbarkeit berücksichtigt.
  • Bei 1718 ermittelt die Routine basierend auf relativer Menge, Solldrehmoment, Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis und/oder anderen Betriebsbedingungen Steuermengen der Einspritzungen der Art 1 und 2. Zum Beispiel kann die Routine eine Gesamtmenge an Kraftstoffenergie ermitteln, die geliefert werden muss, um das Sollmotordrehmoment vorzusehen, und dann basierend auf dem Sollverhältnis (oder der relativen Menge) der Kraftstoffarten den Anteil der Kraftstoffenergie unter den Kraftstoffarten unter Berücksichtigung unterschiedlicher Leistungsdichte, Kraftstoffdichte, etc. der Kraftstoffarten, falls vorhanden. Ferner kann die Routine dann eine anfängliche Kraftstoffmenge für jede Kraftstoffart ermitteln, die bei Zufuhr zum Motor bei den aktuellen Bedingungen das Solldrehmoment erzeugt, sofern ausreichend Luft vorhanden ist. Die Kraftstoffmengen können in verschiedenen Einheiten sein, einschließlich einer entsprechenden Kraftstoffimpulsbreite (PW) angesichts der Einspritzventileigenschaften für die Kraftstoffart, wodurch zum Beispiel eine Steigung und ein Offset der Einspritzung berücksichtigt werden.
  • Als Nächstes fügt die Routine bei 1720 Rückmeldungsanpassungen des Kraftstoff-/Luftverhältnisses zu einer oder beiden Kraftstoffmengen hinzu. Wie hierin beschrieben können die Rückmeldungsanpassungen auf Kraftstoff-/Luftverhältnissensoren im Abgas basieren, und Anpassungen können sich unter unterschiedlichen Bedingungen zwischen unterschiedlichen Kraftstoffarten ändern. Die Anpassungen können wieder in verschiedenen Einheiten sein, einschließlich Impulsbreite (PW).
  • Weiter mit 17 ermittelt die Routine bei 1722, ob die Impulsbreite von Art 2 unter einem Mindestwert liegt (min_pw_2 für das Einspritzventil Art 2). Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1724, um die Kraftstoffmenge der Art 2 anzuheben (z.B. PW) und die Kraftstoffmenge der Art 1 um einen entsprechenden Betrag zu senken. Bei dem Beispiel, bei dem Kraftstoffart 2 zum Mindern einer Klopfneigung verwendet wird, irrt das System auf diese Weise beim Vorsehen zusätzlichen Kraftstoffs der Art 2, so dass Klopfen gemindert wird und das Arbeiten bei niedrigen Impulsbreitenwerten ebenfalls reduziert oder vermieden wird.
  • Wenn alternativ die Antwort auf 1722 nein lautet, geht die Routine weiter zu 1726, um zu ermitteln, ob die Impulsbreite der Art 1 unter einem Mindestwert (min_pw_1) für das Einspritzventil Art 1 liegt. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1728, um die Kraftstoffmenge der Art 1 auf Null zu senken (z.B. PW) und die Kraftstoffmenge der Art 2 um einen entsprechenden Betrag anzuheben. Bei dem Beispiel, bei dem Kraftstoffart 2 zum Mindern einer Klopfneigung verwendet wird, irrt das System auf diese Weise wiederum beim Vorsehen zusätzlichen Kraftstoffs der Art 2, so dass Klopfen gemindert wird und das Arbeiten bei niedrigen Impulsbreitenwerten ebenfalls reduziert oder vermieden wird.
  • Von 1728 oder im Falle der Antwort Nein auf 1726 geht die Routine weiter zu 1730, um eine Luftmenge basierend auf dem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis und dem stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnis des tatsächlichen Gemisches, das mittels Einspritzventilen der Art 1 und 2 vorgesehen wird, zu ermitteln. Der Luftdurchsatz kann dann mittels einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe, mittels Ventilsteuerzeiten oder einem anderen derartigen Stellantrieb vorgesehen werden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, sich verändernde relative Mengen von Kraftstoffarten und sich verändernde Kraftstoffgesamtmengen zu berücksichtigen, während Kraftstoffmindestgrenzwerte kompensiert und ein Sollmotordrehmoment bei einem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis vorgesehen wird.
  • Unter Bezug nun auf 18 wird eine Routine zum Ausgleichen der Grenzen der Möglichkeit, verschiedene Kraftstoffarten unter verschiedenen Bedingungen zu nutzen und die Möglichkeit von Motorklopfen auszugleichen, beschrieben. Bei Verwendung zum Beispiel einer Einspritzung der Art 2 zum Senken der Wahrscheinlichkeit von Klopfen (z.B. direkt eingespritztes Ethanol oder eine Ethanolmischung) kann das Beschränken der Verwendung eines solchen Kraftstoffs unter ausgewählten Bedingungen zusammen mit anderen Bedingungen (z.B. erhöhtes Kompressionsverhältnis, Ladedruck, etc.) zum Eintreten von Klopfen führen. In dem Beispiel, in dem Ethanol beschränkt wird, bis der Motor warmgelaufen ist, kann mit anderen Worten die Steuerstrategie die Wirkung verringerten Ethanols auf den Motorbetrieb berücksichtigen. Und wenn ein Zweck von Ethanol darin besteht, ein erhöhtes Kompressionsverhältnis und/oder höheren Ladedruck (aufgrund der höheren Oktanzahl und der höheren Verdampfungswärme von Ethanol) zu ermöglichen, wenn Ethanolverwendung beschränkt wird (EF_MUL < 1), kann es erforderlich sein, weitere Steuermaßnahmen zu ergreifen, um Klopfen (trotz der geringeren Klopfneigung bei niedrigeren Temperaturen) zu vermeiden oder zu reduzieren. In einer Ausführung kann eine Klopfregelung verwendet werden, bei der die Zündsteuerzeiten als Reaktion auf einen Klopfsensor angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine rückführungslose Klopfvermeidung wünschenswert sein, um einen Ausgangspunkt für die Klopfregelung und/oder als Backup-System für Zeiten, in denen die Klopfregelung schlechter ist, zu bieten.
  • Ein Ansatz zur rückführungslosen Klopfvermeidung bei EF_MUL unter Eins kann mit einer Kombination aus zusätzlicher Verstellung der Zündung auf spät, zusätzlicher Anreicherung, Herunterschalten des Getriebes (zum Erhöhen der Motordrehzahl, da Klopfen bei höheren Drehzahlen weniger wahrscheinlich ist), Lastbeschränkung mit elektronischer Drosselklappe und/oder Ladebeschränkung mittels Anpassungen von Ladedruckregelventil oder des Turboladers variabler Geometrie vorgesehen werden. Abhängig von Betriebsbedingungen (z.B. Kompressionsverhältnis und/oder Ladedruck) könnten verschiedene Steuerstrategien verwendet werden.
  • In einer ersten Ausführung kann das Ansprechvermögen der klopfbeschränkten Verstellung der Zündung auf früh auf eine Reihe von Variablen wie RPM, Drehmoment, Kraftstoff-/Luftverhältnis, Motoransauglufttemperatur und auf die Menge der Ethanolreduzierung (z.B. EF_MUL) oder des Ethanolanteils als zusätzliche Variable abgebildet werden.
  • In einer zweiten Ausführung, bei der die Verstellung der Zündung auf spät allein zum Vermeiden von Klopfen nicht ausreichend sein kann (z.B. kann ein zu großes Verstellen der Zündung auf spät einen Anstieg und/oder hohe Abgastemperatur bewirken), können zusätzliche Abwandlungen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Routine zunächst die Zündung so weit wie möglich auf spät verstellen, dann das Kraftstoff- /Luftverhältnis der Verbrennung anreichern, um Klopfen zu vermeiden oder zu reduzieren. Bei Erreichen der maximal machbaren Anreicherung kann dann ein Herunterschalten des Getriebes angeordnet werden.
  • In einer dritten Ausführung kann die Routine zunächst die Zündung so weit wie möglich auf spät verstellen, dann ein Getriebeherunterschalten anordnen. Wenn immer noch Klopfmöglichkeit besteht, kann die Routine dann ausreichend anreichern, um Klopfen zu vermeiden oder zu reduzieren.
  • In einer vierten Ausführung kann die Routine die maximale Last mit elektronischer Drosselsteuerung beschränken. Ein solcher Ansatz kann allein oder in Kombination mit einer der obigen ersten, zweiten und/oder dritten Ausführung verwendet werden, wenn diese Ansätze eine ungenügende Klopfsteuerung vorsehen (da Beschränken maximaler Last ein schlechteres Fahrgefühl bewirken kann). Die maximal zulässige Last kann als Funktion von EF_MUL oder Ethanolanteil, Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, relativem Kraftstoff-/Luftverhältnis oder anderen Variablen abgebildet werden. Zum Beispiel kann die folgende Funktion verwendet werden: MAX_LOAD = f(EF_MUL oder EF, RPM, ECT, a/f, etc.)
  • In einer fünften Ausführung kann die Routine den maximalen Ladedruck mit dem Ladedruckregelventil und/oder Kompressor-Bypassventil beschränken. Diese Maßnahme kann wiederum allein oder zusätzlich zu einer der vier obigen Ausführungen verwendet werden, wenn diese Strategien eine ungenügende Klopfsteuerung bieten (wiederum da das Beschränken maximalen Ladedrucks zu unbefriedigendem Fahrgefühl führen kann). Der maximal zulässige Ladedruck kann als Funktion von EF_MUL oder EF_MUL oder Ethanolanteil, Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, relativem Kraftstoff-/Luftverhältnis oder anderen Variablen abgebildet werden. Zum Beispiel kann die folgende Funktion abgebildet werden als: MAX_BOOOST = f(EF_MUL oder EF, RPM, ECT, a/f, etc.)
  • Es sind zahlreiche Abänderungen dieser Ausführungen möglich, zum Beispiel könnten die zweite und die dritte Ausführung entweder auf Herunterschalten oder Anreicherung verzichten.
  • Unter Bezug nun eigens auf 18 vergleicht die Routine bei 1810 die endgültigen Einspritzmengen von Art 1 und 2 mit den anfänglichen Mengen von 16. Zum Beispiel kann die Routine eine Differenz ermitteln, um die die Kraftstoffarten angepasst wurden, was eine Klopfneigung basierend auf den aktuellen Betriebsbedingungen erhöhen kann. Dann ermittelt die Routine bei 1812, ob diese Differenz zu groß für die aktuellen Bedingungen ist (z.B. kann die Routine eine ungeregelte Schätzung vornehmen, ob Klopfen eintreten kann). Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1814, um einen Betriebsparameter anzupassen, um die Kopfneigung zu senken, beispielsweise die hier unmittelbar vorstehend erläuterten fünf Ausführungen.
  • Auf diese Weise kann, selbst wenn die Sollmenge der Einspritzung der Art 2 zum Reduzieren von Klopfen nicht verfügbar ist, ein Klopfen immer noch in effizienter Weise verringert werden.
  • Unter Bezug nun auf 19 wird eine Routine zum Umgang mit verschiedenen Kraftstoffständen oder Einspritzarten während eines Motorstarts beschrieben, und insbesondere, wenn eine Kraftstoffart nicht verfügbar wird, da der Speicher leer ist. Zum Beispiel kann ein vorheriger Motorbetrieb zu einem Aufbrauchen einer Kraftstoffart führen. Aufgrund des hierin beschriebenen Ansatzes kann es aber möglich sein, eine Kraftstoffart nicht mehr verfügbar zu haben, ohne ein Motorabschalten zu erzwingen. Dann kann die Routine von 19 verwendet werden, um zu entscheiden, wann der Motor laufen (oder starten) darf, wenn ein Kraftstofftank leer ist oder wenn eine Kraftstoffart aufgebraucht ist. Die Routine von 20 kann verwendet werden, um den aktuellen Motorbetrieb anzupassen, wenn eine Kraftstoffart während des Motorbetriebs aufgebraucht wird.
  • Zurück zu 19 ermittelt die Routine zunächst, ob ein Motorstart gefordert wurde (z.B. durch Überwachen von Schlüsselstellung, etc.). Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1912, um zu ermitteln, ob der Fahrer versucht, den Motor zustarten, wenn eine erste Kraftstoffart aufgebraucht ist (z.B. ob ein Benzin-Kraftstofftank leer ist). Wenn ja, geht die Routine weiter zu 1914, um zu ermitteln, ob mit einer Kraftstoffart 2 gestartet werden soll (z.B. Ethanol, eine Ethanolmischung, ein anderer alkoholhaltiger Kraftstoff bzw. Mischung, eine andere Einspritzventilposition, etc.). Die Entscheidung von 1914 kann auf einer Wahrscheinlichkeit erfolgreichen Startens mit Hilfe von Kraftstoffart 2 und/oder einer Wahrscheinlichkeit des Erreichens annehmbarer Abgasemissionen beruhen. Diese beiden Faktoren können von Faktoren wie Temperatur (von Motorkühlmittel und/oder Motoröl und/oder Motoransaugluft) abhängen und lassen sich ermitteln aus: START_PROB = f(ECT, EOT, ACT) EMIS_OK_PROB = f(ECT, EOT, ACT)
  • Wenn die Wahrscheinlichkeit erfolgreichen Startens unter einem Grenzwert liegt (d.h. die Antwort auf 1914 ist nein), dann kann der Motor ohne Kraftstoffeinspritzung (oder nur mit Betreiben von Einspritzventilen für Kraftstoffart 1) angelassen werden. Wenn die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Starts den Grenzwert überschreitet, dann kann ein Start mit Kraftstoffart 2 bei 1918 versucht werden. Wird ein Start versucht, aber die Wahrscheinlichkeit annehmbarer Abgasemissionen ist gering, dann kann eine Anzeigelampe aktiviert werden, die den Fahrer warnt, und ein Fehlercode kann gesetzt werden.
  • Auf diese Weise kann es möglich sein, einen Motorstart vorzusehen, selbst wenn eine Kraftstoffart aufgebraucht ist, während Startversuche unter Bedingungen vermieden werden, bei denen die verbleibende Kraftstoffart eine schlechtere oder unannehmbare Leistung verursachen kann.
  • Wenn in einer Ausführung die Antwort auf 1914 ja lautet, kann die Routine weiter zu 1920 gehen, um zu ermitteln, ob ein Starten sowohl von Kraftstoff Art 1 als auch Kraftstoff Art 2 ausgeführt werden kann. Ein solcher Betrieb kann unter ausgewählten Bedingungen wünschenswert sein, zum Beispiel basierend auf ECT, EOT, ACT, Luftdruck oder Kombinationen derselben. Wenn ja, kann die Routine zu 1922 vorrücken, um mit beiden Kraftstoffarten anzulassen. Wenn nicht, rückt die Routine wie vorstehend gezeigt zu 1918 vor.
  • Unter Bezug nun auf 20 wird eine Routine zum Anpassen von Betrieb beschrieben, wenn eine Einspritzart aufgebraucht ist, beispielsweise wenn ein mit einem ersten Einspritzventil verbundener erster Behälter Benzin oder eine Benzinmischung enthält und ein mit einem zweiten Einspritzventil verbundener zweiter Behälter eine Alkoholmischung, beispielsweise eine Ethanolmischung oder einfach Ethanol, enthält. Zu beachten ist aber, dass die Routine bei verschiedenen anderen Situationen anwendbar ist, beispielsweise wenn der zweite Behälter Wasser oder eine Wassermischung enthält.
  • Zunächst ermittelt die Routine bei 2010 die jeweiligen Behälterstände mindestens eines ersten und eines zweiten Behälters. Wie hierin vermerkt, können die Behälter separat verschiedene Kraftstoffmischungen halten, wobei ein Behälter größer als ein anderer Behälter ist, welche als primärer bzw. sekundärer Behälter bezeichnet werden können. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 2012, ob der primäre Behälter leer ist. Zum Beispiel kann die Routine ermitteln, dass der Behälter leer ist, wenn der Fluidstand unter einem Leer-Grenzwert liegt oder wenn eine Schätzung der verwendeten Fluidmenge ohne Nachfüllvorgang einen vorgewählten Wert erreicht. Wenn nicht, geht die Routine weiter zu 2014, um zu ermitteln, ob der sekundäre Behälter leer ist. Dies kann wiederum unterschiedllch ermittelt werden. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 2024, andernfalls geht die Routine weiter zu 2016. In einem Beispiel könnten die Werte, die für jeden Behälterstand als „niedrig" eingestuft werden könnten, kalibrierbar sein, so dass eine unmodifizierte Einspritzung und Motorfunktion für einen Großteil des Betriebs beibehalten werden könnten, oder könnten so festgelegt werden, dass diese solange wie möglich beibehalten werden.
  • Bei 2016 ermittelt die Routine, ob der primäre Behälterstand niedrig ist. Die Routine kann zum Beispiel ermitteln, dass der Behälter leer ist, wenn der Fluidstand unter einem Leer-Grenzwert liegt oder wenn eine Schätzung der verwendeten Fluidmenge ohne Nachfüllvorgang einen zweiten vorgewählten Wert erreicht. Wenn nicht, geht die Routine weiter zu 2014, um zu ermitteln, ob der sekundäre Behälter leer ist. Dies kann wiederum unterschiedlich ermittelt werden. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 2028. Wenn nicht, geht die Routine weiter zu 2018, um zu ermitteln, ob der Stand des zweiten Behälters niedrig ist. Dies kann wiederum unterschiedlich ermittelt werden. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 2020, andernfalls geht die Routine weiter zu 2022.
  • Bei 2020 ermittelt die Routine, ob der Ansaugunterdruckwert und/oder der Ladedruckwert ohne Anreicherung gehalten werden können, wenn die sekundäre Einspritzung nicht verwendet wird. Die Routine ermittelt mit anderen Worten, ob die sekundäre Einspritzung erforderlich ist, um Klopfen zu vermeiden, ohne das Verwenden von Anreicherung und/oder Verstellen der Zündung auf spät zum Beispiel anzupassen. Wenn die Antwort auf 2020 ja lautet, geht die Routine weiter zu 2022. Bei 2022 fährt die Routine mit der Verwendung der hierin ermittelten Einspritzmengen ohne Abwandlung fort. Ansonsten geht die Routine weiter zu 2024, um die sekundären Einspritzventile zu einem oder mehreren Zylinder zu deaktivieren und die primäre Einspritzmenge bei 2026 anzupassen. Im Einzelnen wird die primäre Einspritzung angepasst, um die Verringerung der sekundären Einspritzung bezüglich Kraftstoff-/Luftverhältnis, Drehmomenterzeugung, etc. auszugleichen. Ferner können zusätzliche Anpassungen verwendet werden, beispielsweise Zündverstellungen, Drosselklappenwinkel, Ladedruck oder Kombinationen derselben.
  • Weiter mit 20 reduziert die Routine bei 2028 und 2030 die primäre Einspritzung und erhöht die sekundäre Einspritzung, wenn der Stand des primären Behälters niedrig ist. Im Einzelnen passt die Routine die sekundäre Einspritzung an, um die Verringerung der primären Einspritzung bezüglich Parameter wie Kraftstoff-/Luftverhältnis, Drehmoment, etc. zu kompensieren. Auf diese Weise ist es möglich, das Nutzen des primären Behälters zu reduzieren, ohne eine Klopfneigung zu verstärken. Anzumerken ist, dass die Menge der Anhebung/Senkung in 2028 auf verschiedenen Faktoren basieren kann, beispielsweise Motordrehzahl und Last, Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. Ferner können zusätzliche Anpassungen zum Ausgleichen der Anhebung/Senkung verwendet werden, beispielsweise Ladedruck, Verstellen der Zündung auf spät, Drosselklappenwinkel, etc. Wenn zum Beispiel die sekundäre Einspritzung zunimmt, kann der zulässige Ladedruck (ohne Auftreten von Klopfen) angehoben werden.
  • Allgemein gesagt kann die Routine von 20 dazu dienen, zumindest in einer Ausführung zunächst den sekundären Behälter zu leeren, bevor der primäre Behälter geleert wird. Ein solcher Ansatz kann wünschenswert sein, wenn der primäre Behälter einen Kraftstoff enthält, der der zum Starten verwendete Kraftstoff ist (z.B. enthält der zweite Behälter einen Kraftstoff mit niedrigerer Flüchtigkeit). Wenn das Fahrzeug ohne Nachtanken abgeschaltet wird, kann das Motorstarten auf diese Weise immer noch unter einem größeren Bereich von Bedingungen vorgesehen werden.
  • Sobald ferner ermittelt wurde, dass die sekundäre Versorgung knapp wird, könnte das Ziel des Steuersystems darin bestehen, den stöchiometrischen Betrieb solange wie möglich zu halten, um Emissionsleistung zu wahren. Die Betriebsbedingungen könnten beurteilt werden, um zu ermitteln, ob das Solldrehmoment (oder ein Wert nahe dem Solldrehmoment) mit Verstellen der Zündung auf spät und ohne (oder mit verringerter) Kraftstoffanreicherung verwirklicht werden könnte. Wenn das Solldrehmoment durch Anheben von Ladedruck und Verstellen der Zündung auf spät erhalten werden könnte, dann könnte die sekundäre Einspritzung (z.B. Ethanol oder eine Ethanolmischung) deaktiviert werden. Wenn aber Anreicherung erforderlich ist, dann könnte die sekundäre Einspritzung verwendet werden. Bei einem solchen Umstand könnten annehmbare Betriebsbedingungen, bei denen die sekundäre Einspritzung deaktiviert ist, abgebildet werden, um annehmbare Einstellungen für Zündung, Kraftstoff, Drosselklappe und Ladedruck ohne sekundäre Einspritzung (z.B. ohne Ethanol oder mit weniger Ethanol) zu ermitteln. Sobald dann der sekundäre Behälter geleert ist, könnte der Motor immer noch arbeiten, aber mit möglicherweise reduzierter maximaler Motorleistung und/oder reduzierter Kraftstoffwirtschaftlichkeit (aufgrund der möglichen Notwendigkeit zusätzlicher Kraftstoffanreicherung und Verstellen der Zündung auf spät, um einem Klopfen entgegenzuwirken).
  • Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Behälter mit verschiedenen Kraftstoffmischungen zu nutzen, um den Motorbetrieb und die Leistung und/oder Wirkungsgradgewinne über einen größeren Bereich auszuweiten.
  • Unter Bezug nun auf 21 zeigt eine Kurve verschiedene Einspritzventileigenschaften für zwei beispielhafte Einspritzventile mittels Linien 2110 und 2112. In einem Beispiel kann die Einspritzventillinie 2110 für eine Einspritzung der Art 2 (z.B. Ethanol, Direkteinspritzventil, Wassereinspritzung, etc.) sein, während Linie 2112 für eine Einspritzung der Art 1 (z.B. Benzin, Kanaleinspritzventil, Benzinmischung, etc.) sein kann. Während dieses Beispiel jedes Einspritzventil mit der gleichen minimalen Impulsbreite (minpw1) zeigt, können sie in einer anderen Ausführung unterschiedliche minimale Impulsbreiten aufweisen. Die Kurve zeigt auch, wie die Einspritzventile für unterschiedliche maximale Kraftstoffströme, mit unterschiedlichen Einspritzventilsteigungen bemessen sind. Wie hierin angemerkt, können die Gewinne aus Regelung von Kraftstoff-/Luftverhältnis und/oder adaptivem Lernen für die verschiedenen Einspritzventile unterschiedlich sein, um die Veränderung der Einspritzventilsteigung und/oder Offset (minimaler Strömwert) sowie unterschiedliche Kraftstoffeigenschaften zu berücksichtigen.
  • Unter Bezug nun auf 22 wird eine Kurve gezeigt, die eine beispielhafte Ermittlung einer Menge der Einspritzung der Art 2 (z.B. Ethanol, eine Ethanolmischung, Direkteinspritzung, Kanaleinspritzung bei offenem Ventil, etc.) als Reaktion auf eine Ermittlung von Klopfneigung (z.B. wenn Drehmoment zunimmt, wenn Drehzahl sinkt, wenn Temperatur steigt, wenn Feuchtigkeit sinkt und/oder Kombinationen derselben) darstellt. Die Kurve zeigt mit Linie 2210 (gegenüber 2212), dass zum Beispiel beim ersten Einleiten von Ethanol (zusätzlich zu Benzin) bei mittlerer bis hoher Last eine Ethanoleinspritzung nahe null nicht machbar sein kann. Daher addiert das Steuersystem einen gewählten Ethanolbetrag bei oder nahe der minimalen Impulsbreite. Auf diese Weise ist es möglich, ausreichend Ethanol zum Reduzieren von Klopfneigung zu liefern, ohne die minimale stabile Impulsbreite der Ethanoleinspritzdüsen zu verletzen.
  • Zu beachten ist, dass in den in den 21 und 22 beschriebenen Beispielen eine einzige Steigung im Einspritzventil-Reaktionsdiagramm verwendet wurde. Die Kurve kann aber nicht linear sein und kann zum Beispiel zwei lineare Segmente haben, jedes mit eigener Steigung und Offset. Ferner kann die Kurve auch eine gebogene Reaktion aufweisen.
  • Unter Bezug nun auf 23 wird eine alternative Ausführung zum Steuern von Kraftstoffeinspritzung einer ersten und zweiten Einspritzart beschrieben, wobei Belange der minimalen Impulsbreite und unterschiedliche Kraftstoffarteigenschaften berücksichtigt werden. Zunächst ermittelt die Routine bei 2310 einen Sollanteil einer Kraftstoffart, beispielsweise einen Ethanolanteil (EF). Als Nächstes wird bei 2312 ein erwünschtes Gesamt-Kraftstoff-/Luftverhältnis bzw. ein relatives Kraftstoff-/Luftverhältnis ermittelt. Das erwünschte relative Gesamt-Kraftstoff-/Luftverhältnis kann als Funktion von Drehzahl, Last gefolgerter Abgastemperatur, etc. ermittelt werden. Der Sollethanolanteil kann vorrangig als Funktion von Drehzahl und Last ermittelt werden, wie hierin beschrieben wird, mit zusätzlicher Logik für Starten und Warmlaufen, variable Umgebungsbedingungen, niedrige Kraftstoffwerte für Ethanol oder Benzin etc.
  • Als Nächstes berechnet die Routine bei 2314 ein gesamtes stöchiometrisches Kraftstoff-/Luftverhältnis für den EF von 2310 als: AF_stoich_total = (1-EF)·(AF_stoich_gas)+(EF)·(AF_stoich_eth) wobei AF_stoich_total das gesamte stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis, AF_stoich_gas das stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis für eine erste Kraftstoffart (z.B. Benzin etwa 14,6), AF_stoich_eth = das stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis für eine zweite Kraftstoffart (z.B. 9,0 für reines Ethanol, etwa 9,8 für E85) und EF = Sollethanolanteil von 2310 (oder im Allgemeinen Sollanteil der zweiten Kraftstoffart) ist. Zu beachten ist, dass die stöchiometrischen Werte für Benzin und Ethanol basierend auf adaptivem Lernen mit Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren abgewandelt werden könnten.
  • Als Nächstes berechnet die Routine bei 2316 ein erwünschtes Kraftstoffmasseströmen für das Benzineinspritzventil (das ein Kanaleinspritzventil sein kann) und für das Ethanoleinspritzventil (das ein Direkteinspritzventil) sein kann, als: fuel_mass_total = air_mass/[(AF_stoic_total)·(lambda)] fuel_mass_gasoline = (1-EF)·(fuel_mass_total) fuel_mass_ethanol = (EF)·(fuel_mass_total)wobei
    Lambda ein relatives Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis aus 2312, AF_stoic_total ein gesamtes stöchiometrisches Kraftstoff-/Luftverhältnis aus Schritt 2314 und air_mass eine in den mit Kraftstoff zu versorgenden Zylinder eindringende Luftmasse ist, die gemessen oder gefolgert werden kann.
  • Weiter mit 23 berechnet die Routine bei 2318 dann die Kraftstoffeinspritz-Impulsbreitenbefehle für die beiden Einspritzventile basierend auf Kraftstoffmassen, die in 2316 berechnet wurden. Ferner umfasst die Routine Anpassungen, um die Ethanoleinspritzung mindestens bei der minimalen Impulsbreite zu halten (ggf. durch Reduzieren der Benzinimpulsbreite oder durch Abstellen der Benzineinspritzung, wenn sie eine minimale Impulsbreite erreicht, und Erhöhen der Ethanolimpulsbreite entsprechend, wie hier vorstehend unter Bezug auf 17 und 22 zum Beispiel erwähnt wurde).
  • Unter Bezug nun auf 24 und folgende werden Routinen und Kurven für ein Beispiel gezeigt, bei dem eine erste Einspritzart Benzin oder Dieselkraftstoff ist und eine zweite Einspritzart Wasser, beispielsweise reines Wasser, ein Wasser und eine Alkoholmischung oder ein Wasser und Ethanolmischung oder ein Wasser und Methanolmischung oder andere umfasst, wie hierin erwähnt wurde. Ferner ist in einer Ausführung die Einspritzung der Art 1 zu einem Zylinder kanaleingespritzter Kraftstoff, während die Einspritzung der Art 2 zu einem Zylinder direkt eingespritzter Kraftstoff ist.
  • In einer anderen Ausführung können beide Arten von Einspritzung Kanaleinspritzung sein, wie in den 4 oder 5 gezeigt wird.
  • Wie hierin erläutert besteht ein möglicher Vorteil mehrerer Kraftstoffarten, wie das Verwenden von Benzin und Ethanol, darin, dass Klopfen unter Bedingungen unterbunden werden kann, bei denen es andernfalls aufgrund einer Kombination höherer Kraftstoffoktanzahl und höherer Ladungskühlung auftreten kann (z.B. aufgrund der höheren Verdampfungswärme von Ethanol). Die Ladungskühlungswirkung kann auch durch Vorsehen der Ladungskühlungswirkung überwiegend durch die Luft, mit wenig oder keiner Verdampfung von den Metallflächen wie Ansaugkrümmer, mittels Direkteinspritzung oder gezielter Kanaleinspritzung mit Einspritzung bei offenem Ventil verbessert werden.
  • Ethanol (oder andere auf Alkohol basierende Kraftstoffe) können aber teuer und manchmal und/oder an manchen Orten nicht erhältlich sein. Wenn man auf solche Kraftstoffe setzt, können somit Motordrehmoment und/oder Leistung beschränkt sein, wenn diese nicht verfügbar sind. Zum Reduzieren oder Beseitigen solcher Beschränkungen bei Drehmoment und/oder Leistung könnte ein Ansatz zusätzliche Hardware und/oder Steuerlogik umfassen, um die Verwendung von Wasser (oder Wasser/Ethanol oder Wasser mit einem alkoholhaltigen Gemisch oder andere Gemische) in der zweiten Kraftstoffanlage (z.B. Ethanol) zu ermöglichen.
  • Zum Beispiel könnte Wasser oder ein Wassergemisch einen Teil oder alle der Klopfvorteile von Ethanol bei hohen Lasten verwirklichen. Wenngleich Wasser keinen spezifischen Oktanwert hat, hat es eine höhere Verdampfungswärme (etwa 2256 kJ/kg verglichen mit etwa 840 für Ethanol und etwa 350 für Benzin). Daher können durch Aktivieren von Einspritzung (Direkt oder Kanal) von Wasser (oder einem Wasser-Alkohol-Gemisch) ähnliche Klopfverbesserungen erreicht werden. Weiterhin kann ein zusätzlicher Vorteil von Wasser-Ethanol-Flexibilität die Fähigkeit sein, eine sehr späte Einspritzung von Wasser zu verwenden (wenn der Tank mit überwiegend Wasser gefüllt ist). Eine späte Einspritzung könnte für die Abgastemperatursteuerung und/oder erhöhten Ladedruck bei niedriger RPM und/oder reduziertem Turboloch.
  • Bei einem Ansatz kann es bei Aktivieren einer zweiten Einspritzquelle, um ein sich veränderndes Verhältnis von Wasser und einer Alkoholmischung zu haben (z.B. Wasser und Ethanol oder Wasser und eine Ethanol/Benzinmischung) haben, vorteilhaft sein, den Wasseranteil (WF) in dem Ethanol/Wasser-Kraftstofftank oder umgekehrt den Ethanolanteil zu messen oder zu folgern. WF kann in diesem Beispiel von Null (reines Ethanol) zu eins (reines Wasser) variieren. Diese Informationen können dann für verschiedene Merkmale genutzt werden, einschließlich Ermitteln der Sollmenge von Benzin und der Wasser/Ethanolmischung, um ein Solldrehmoment vorzusehen, während Klopfen reduziert wird, und auch um die präzise Steuerung des Gesamt-Kraftstoff-/Luftverhältnisses der Verbrennung zu wahren.
  • In einer Ausführung könnte ein Sensor eine oder mehrere Eigenschaften messen, die zwischen Wasser und Ethanol differieren, zum Beispiel können folgende oder Kombinationen derselben verwendet werden: relative Dichte (etwa 1 für Wasser und etwa 0,789 für Ethanol), Viskosität (etwa 21 Ib-s/ft2 für Wasser und etwa 25 für Ethanol), Kapazität, Widerstand und andere. Sensormessungen können ggf. einen Ausgleich für Temperatur und andere Änderungen verwenden, die die Eigenschaften von Wasser und/oder Ethanol beeinflussen.
  • In einer anderen Ausführung kann eine gefolgerte Schätzung des Wasseranteils (WF) oder ein gleichwertiger Parameter verwendet werden. Ein Prozess zum Folgern von WF kann das Ausführen der Schätzung bei bestimmten Zeiten, zum Beispiel nach jedem Motorstart und/oder nach Detektieren eines Nachtankvorgangs mittels eines Kraftstoffstandsensors, umfassen. Der WF-Folgerungsprozess kann erfolgen, wenn der Motor mit Benzin in einer Kraftstoff-/Luft-Regelung läuft (z.B. stöchiometrische Rückmeldungssteuerung), bei der Dampfreinigen deaktiviert ist.
  • Der WF-Folgerungsprozess kann das allmähliche Anheben der Impulsbreite an Wasser-/Ethanoleinspritzventil(en) umfassen, während ein gesamtes stöchiometrisches Kraftstoff-/Luftverhältnis basierend auf Regelung unter Verwendung von Abgassauerstoffsensoren mittels entsprechender Reduzierung der Benzineinspritz- Impulsbreite gewahrt wird. Die Impulsbreitenwerte und/oder Änderungen der Benzin- und Wasser-/Ethanoleinspritzventile können dann zum Berechnen von WF verwendet werden. Wenn zum Beispiel die Impulsbreite der Wasser-/Ethanoleinspritzventile stark vergrößert und/der gesenkt werden kann, ohne oder mit minimaler Abnahme und/oder Zunahme der Benzineinspritzventil-Impulsbreite, dann beträgt WF eins (reines Wasser).
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Kombination aus Rückmeldungsinformationen und anderen Informationen verwendet werden, um WF zu schätzen. Zum Beispiel kann eine den Luftdurchsatz (z.B. von dem MAF-Sensor) und das Kraftstoff-/Luftverhältnis (z.B. von einem Abgassensor) nutzen, um eine Gesamtmenge des durch die Einspritzventile vorgesehenen Kraftstoffs zu ermitteln, und kann dann die Einspritzventilsteigungen und Offsets verwenden, um eine menge und ein Verhältnis von Wasser in dem Wasser-/Ethanolgemisch zu ermitteln.
  • In einer Ausführung können verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter können Einspritzventil-Übertragungsfunktionen (Kraftstoffmassenströmen ./. Impulsbreite) einen Ausgleich für Änderungen relativer Dichte und Viskosität umfassen, die selbst eine Funktion des Wasseranteils sein können. Dadurch kann der Wasseranteil (WF) als Anteil an Wasser in einem Ethanol/Wassergemisch bezeichnet werden, wenngleich andere Anteile verwendet werden können, wie der Anteil von Wasser in der gesamten Ethanol-/Wasser-/Benzin-Masse. In einem Beispiel, bei dem der Wasseranteil der Anteil an Wasser in einem Ethanol-/Wassergemisch ist, kann das folgende Vorgehen zum Berechnen/Schätzen des Wasseranteils (WF) während des Motorbetriebs verwendet werden.
    • (1) Zunächst kann das Verfahren aktiviert werden, sobald das System Annäherung um die Stöchiometrie erreicht hat, mit Rückmeldung von einem oder von mehreren Abgassauerstoffsensoren, wobei nur Einspritzventile der Art 1 verwendet werden (z.B. in diesem Fall Benzineinspritzventile).
    • (2) Als Nächstes kann eine Einschalt-Impulsbreite nahe einer minimalen Impulsbreite an den Einspritzventilen der Art 2 (z.B. Ethanol-/Wassereinspritzventile in diesem Beispiel) gesetzt werden. Eine kleinere Impulsbreite ist erwünscht, um Abweichungen des Kraftstoff-/Luftverhältnisses zu reduzieren, wenn ein unbekanntes oder relativ unbekanntes Wassergemisch eingespritzt wird (wobei das Gemisch in einem Beispiel ein Ethanol-/Wassergemisch sein kann). Die minimale Impulsbreite kann die Impulsbreite sein, die eine stabile und wiederholbare Strömratensteuerung ergibt, und kann mit den Betriebsbedingungen veränderlich sein. In einem Beispiel kann zur Verbesserung der Genauigkeit beim Ermitteln eines Wasseranteils (WF) eine größere Impulsbreite verwendet werden, um das Nutz-Rauschsignal-Verhältnis anzuheben (d.h. eine größere zu detektierende Wassermenge zu erzeugen). Die Einschalt-Impulsbreite kann auf mindestens zweierlei Weise ermittelt werden: (a) Abbilden repräsentativer Hardware und Ermittlung einer minimalen Impulsbreite für präzise WF-Berechnungen (dies kann eine Funktion von Drehzahl, Last, Temperatur, etc. sein) oder (b) Starten mit der minimalen stabilen Impulsbreite und allmähliches Vergrößern der Impulsbreite der Ethanol-/Wassereinspritzventile während (3) unten, bis die Impulsbreite der Benzineinspritzventile sich ausreichend ändert, um eine präzise WF-Berechnung sicherzustellen.
    • (3) Als Nächstes kann das Steuergerät eine Impulsbreite der Einspritzventile der Art 1 (z.B. in diesem Fall Benzin) anpassen, um basierend auf einem oder mehreren Abgassauerstoffsensoren eine geregelte Stöchiometrie wieder zu gewinnen.
  • Dann kann das Steuergerät durch Verwenden der Anpassungsmenge der Impulsbreite der Benzineinspritzventile eine Masse von Benzin pro Zylinder pro Verbrennungsvorgang oder fuel_mass_gas berechnen. Dies kann unter Verwenden einer Umrechnung erfolgen, die die Einspritzventilsteigungen umfasst, wie sie bezüglich 35 beschrieben werden.
  • Unter Verwendung der Benzinmasse von (4), der gemessenen oder gefolgerten Luftmasse und der bekannten stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnisse der gerade verbrannten Kraftstoffe (z.B. Benzin und Ethanol) kann das Steuergerät einen Ethanolanteil (EF) mit Hilfe der nachstehenden Gleichung berechnen. Das Steuergerät kann dann das stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis des Benzins während des obigen Schritts (1) basierend auf gemessener oder gefolgerter Luftmasse und auf Einspritzventil-Massenstrom gegenüber Impulsbreite berechnen (wodurch Veränderungen aufgrund von mit Sauerstoff angereichertem Benzin etc. berücksichtigt werden). Im Einzelnen kann ein beispielhafter Ethanolanteil (EF) berechnet werden als:
    Figure 00560001
    wobei
    • EF
    = Ethanolanteil des gesamten Bezins und Ethanols (nicht Wasser)
    air_mass
    = Masse an Luft pro Zylinder pro Verbrennungsvorgang
    fuel_mass_gas
    = Masse an Benzin pro Zylinder pro Verbrennungsvorgang
    AF_stoich_gas
    = stöchiometrischer Kraftstoff/Luft für Benzin (etwa 14,6 oder aus (1))
    AF_stoich_eth
    = stöchiometrischer Kraftstoff/Luft für Ethanol (etwa 9,0 für reines Ethanol oder etwa 9,8 für E85 oder aus dem vorherigen geregelten Betrieb bei Ethanol ähnlich wie bei (1))
    • (6) Unter Verwenden der Benzinmasse aus (4) und des Ethanolanteils aus Schritt (5) kann das Steuergerät die Ethanolmasse mit Hilfe nachstehender Gleichung berechnen. fuel_mass_ethanol = (EF·fuel_mass_gas)/(1 – EF)wobei fuel_mass_ethanol = Masse an Ethanol pro Zylinder pro Verbrennungsvorgang.
    • (7) Unter Verwenden der Ethanolmasse aus (6) und der Impulsbreite der Ethanol-/Wassereinspritzventile kann das Steuergerät den Wasseranteil (WF) mit Hilfe einer der nachstehenden Gleichungen berechnen.
  • Wenn die Einspritzventileigenschaften (Steigungen) nicht eine Funktion des Wasseranteils sind, lautet die Gleichung: WF = 1 – {fuel_mass_ethanol/[(PW-OFFSET1)·ALOSL]}wobei
    • WF
    = Wasseranteil des gesamten Ethanols und Wassers (in diesem Beispiel nicht Benzin)
    PW
    = Impulsbreite der Ethanol-/Wassereinspritzventile
    OFFSET1
    = Ethanol-/Wassereinspritzventil-Offset (anfängliche Verzögerung) als Funktion von Spannung
    AL
    OSL = Steigung von Ethanol-/Wassereinspritzventilen (Masse pro Zeit) bei niedriger PW
  • Wenn die Einspritzventileigenschaften eine Funktion des Wasseranteils sind, lautet die Gleichung:
    Figure 00570001
    wobei
    • ALOSL_eth
    = Steigung der Ethanol-/Wassereinspritzventile bei niedriger PW mit Ethanol
    ALOSL_water
    = Steigung der Ethanol-/Wassereinspritzventile bei niedriger PW mit Wasser
    k
    = ALOSL_water/ALOSL_eth
    sqrt[]
    = Quadratwurzel des Ausdrucks in Klammern
  • Während die obigen Gleichungen einen Ansatz zum Ausführen der Berechnungen und Ermittlungen zeigen, können sie abgewandelt werden, um alternative Kraftstoffarten, Gleichungen alternativer Einspritzventileigenschaften (zum Beispiel kann Massenströmen zu Impulsbreite gekrümmt sein) etc. einzubinden. Ferne können verschiedene Abwandlungen der Gleichungen vorgenommen werden, um bei Bedarf Genauigkeit zu verbessern oder die Einfachheit der Berechnung zu verbessern.
  • Um den Ursprung der obigen Gleichungen zu zeigen und somit Einzelheiten für die Abwandlung der Gleichungen zu liefern, kann die Beziehung zwischen der Benzinmasse, der gemessenen oder gefolgerten Luftmasse, den bekannten stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnissen der gerade verbrannten Kraftstoffe (z.B.
  • Benzin und Ethanol) und des Ethanolanteils (EF) abgeleitet werden, indem zuerst beachtet wird, dass: fuel_mass_gas = (1-EF)·fuel_mass_total, und dann diese Gleichung so manipuliert wird, dass für die Kraftstoffmasse bezüglich der Luftmasse und des gesamten Kraftstoff-/Luftverhältnisses wie folgt ersetzt wird: fuel_mass_gas = (1-EF)·air_mass/AF_stoich_total. Dann können die individuellen Kraftstoff-/Luftverhältnisse der Kraftstoffarten eingefügt werden als: fuel_mass_gas = (1-EF)·air_mass/[(1-EF)·AF_stoich_gas + EF·AF_stoich_eth]. Daraus kann die Gleichung umgestellt werden, so dass sich ergibt: fuel_mass_gas·AF_stoich_gas – EF·fuel_mass_gas·AF_stoich_gas + EF·fuel_mass_gas·AF_stoich_eth = air_mass – EF·air_mass, was zu der in (5) aufgeführten Gleichung führt.
  • Analog kann die Ethanolmasse durch Beachten, dass fuel_mass_ethanol = EF·fuel_mass_total, abgeleitet werden. Dann kann durch Manipulieren dieser Gleichung die in (6) aufgeführte Gleichung erhalten werden.
  • Ferner kann der Wasseranteil (WF) abgeleitet werden (wenn eine Interaktion zwischen WF und Änderungen der Steigung/des Offset ignoriert wird), indem mit der folgenden Gleichung 1 begonnen wird: PW = OFFSET1 + LBM_INJ_TOT/ALOSL [Gleichung 1]wobei
    • PW
    = Impulsbreite der Ethanol-/Wassereinspritzventile
    OFFET1
    = Ethanol-/Wassereinspritzventil-Offset (anfängliche Verzögerung) zu Batteriespannung
    LBM_INJ_TOT
    = gesamte Masse des Ethanol-/Wassergemisches, eingespritzt pro Zylinder pro Verbrennungsvorgang
    ALOSL
    = Steigung der Ethanol-/Wassereinspritzventile (Masse pro Zeit) bei niedrigerer PW
  • Zu beachten ist, dass der Prozess der Wasseranteilermittlung mit den Ethanol-/Wassereinspritzventilen bei niedrigen Impulsbreiten erfolgt, daher basieren diese Gleichungen auf dem steilen Teil der Kurve bei Steigung ALOSL. (Es versteht sich, dass ähnliche Gleichungen bei Bedarf für höhere Impulsbreiten leicht abgeleitet werden können).
  • Dann ergibt das Verwenden einer Definition von WF und das Umstellen zum Lösen für LBM_INJ_TOT: WF = fuel_mass_water/LBM_INJ_TOT = (LBM_INJ_TOT – fuel_mass_ethanol)/LBM_INJ_TOT
  • Zu beachten ist, dass in diesem Beispiel WF der Anteil an Wasser in dem Ethanol-/Wassergemisch ist, nicht die gesamte Ethanol-/Wasser-/Benzinmasse, auch wenn ein solcher Parameter zur Motorsteuerung ermittelt und verwendet werden kann. Die obige Gleichung kann umgestellt werden, um Gleichung 2 zu ergeben: LBM_INJ_TOT = fuel_mass_ethanol/(1-WF) [Gleichung 2]
  • Das Umstellen von Gleichung 1 und das Ersetzen von LBM_INJ_TOT aus Gleichung 2 ergibt: (PW – OFFSET1)·ALOSL = fuel_mass_ethanol/(1-WF), was umgestellt werden kann, um zu ergeben: WF = 1 – {fuel_mass_ethanol/[(PW-OFFSET1)·ALOSL]}
  • In einer anderen Ausführung können die Gleichungen für den Fall abgeleitet werden, dass die Einspritzventilsteigung (und/oder Offset) eine Funktion des Wasseranteils ist. In diesem Beispiel können die Eigenschaften von 35 erneut verwendet werden. Wie vorstehend kann in einem Beispiel der Wasseranteil-Ermittlungsprozess mit den Ethanol-/Wassereinspritzventilen bei Impulsbreiten unter einem Grenzwert erfolgen (beispielsweise unter PW_BP), und somit können die folgenden Gleichungen auf dem steileren Teil der Einspritzventilkurve mit Steigung ALOSL beruhen, auch wenn ähnliche Gleichungen bei Bedarf für höhere Impulsbreiten abgeleitet werden könnten.
  • In diesem Beispiel wird angenommen, dass der Offset (OFFSET1) nicht eine Funktion des Wasseranteils ist, weil der Offset die erforderliche Zeit zum Überwinden von Trägheit des Einspritzventildüsenzapfens und elektrischer Trägheit des Treiberschaltkreises ist, wenngleich er eine Funktion anderer Parameter sein kann, beispielsweise Batteriespannung und Temperatur. Unter der Annahme, dass sich die Einspritzventilsteigung linear proportional zum Wasseranteil ändert, würde die Steigung mit reinem Wasser und mit reinem Ethanol (oder E85(gemessen und wie folgt ausgedrückt werden: ALOSL_total = WF·ALOSL_water + (1-WF)·ALOSL_ethwobei
    • ALOSL_water
    = Steigung von Ethanol-/Wassereinspritzventilen bei niedriger PW mit Wasser
    ALOSL_eth
    = Steigung von Ethanol-/Wassereinspritzventilen bei niedriger PW mit Ethanol
    ALOSL_total
    = Steigung von Ethanol-/Wassereinspritzventilen bei niedriger PW mit Ethanol-/Wassergemisch
  • Ersetzen von ALOSL_total in Gleichung 1 ergibt: PW = OFFSET1 + LBM_INJ_TOT/[WF·ALOSL_water + (1-WF)·ALOSL_eth] [Gleichung 3]
  • Ersetzen von LBM_INJ_TOT aus Gleichung 2 ergibt: PW = OFFSET1 +[fuel_mass_ethanol/(1-WF)]/[WF·ALOSL_water + (1-WF)·ALOSL_eth], was umgestellt werden kann, um zu ergeben: WF·WF·(ALOSL_eth – ALOSL_water) + WF·(ALOSL_water – 2·ALOSL_eth) + ALOSL_eth – fuel_mass_ethanol/(PW-OFFSET1) = 0
  • Das Ausdrücken der Wassersteigung des Einspritzventils als Konstante multipliziert mit ihrer Ethanolsteigung ergibt ALOSL_water = k·ALOSL_eth, was dann in die vorherige Gleichung eingesetzt werden kann als: WF·WF·(ALOSL_eth – k·ALOSL_eth) + WF·(k·ALOSL_eth – 2·ALOSL_eth) + ALOSL_eth – fuel_mass_ethanol/(PW-OFFSET1) = 0
  • Das Lösen der quadratischen Funktion ergibt zwei mögliche Ergebnisse, wobei die physikalisch sinnvolle Lösung WF größer als oder gleich Null hat. Ferner sollte in diesem Beispiel k größer als Eins sein, da Wasser eine höhere Dichte und eine niedrigere Viskosität als Ethanol hat. Durch Annähern des Einspritzventilstroms mit der Gleichung für Düsenstrom wird klar, dass k in diesem Beispiel auch kleiner als zwei sein kann. Daraus kann die geeignete Auswahl der Gleichung für WF erhalten werden, was hierin vorstehend in (7) dargelegt wurde.
  • Unter Bezug nun eigens auf 24 wird eine Routine zum Schätzen eines Wasseranteils unter Verwendung der hierin erwähnten Gleichungen beschrieben. Bei 2410 ermittelt die Routine, ob ein Motorstart und/oder ein Nachfüllvorgang im Tank für das Wasser (oder die Wassermischung) eingetreten ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 2412 (wenn nicht ist keine Neuberechnung von WF erforderlich). Bei 2412 sind die Systeme zur Einspritzung der Art 2 (z.B. Wasser-/Ethanoleinspritzung) und zum Kraftstoffdampfreinigen deaktiviert und es wird Stöchiometrie für die Einspritzung der Art 1 (z.B. Benzin) beruhend auf einer gemessenen oder gefolgerten Luftmasse und auf Rückmeldung von dem Abgassauerstoffsensor berechnet. Dann ermittelt die Routine bei 2414 weiter, ob die Menge und/oder das Verhältnis der Einspritzung der Art 2 ausreichen, um ein präzises Lernen/Schätzen eines Wasseranteils zu liefern.
  • Wenn nicht, erhöht die Routine die Menge und/oder Häufigkeit der Einspritzung der Art 2 bei 2416, um das Ansprechvermögen und/oder die Genauigkeit der Messung zu verbessern. Ferner kann die Routine bei 2416 auch nach einem Nachfüllvorgang ein Wasser-/Ethanolgemisch durch die Kraftstoffleitungen spülen, um sicherzustellen, dass der gefolgerte WF-Wert eine ausreichende Genauigkeit und Korrelation zum Gemisch in dem Tank aufweist. Das Spülen könnte das Umgehen der Wasser/Ethanol-Kraftstoffverteilerrohrs an einem System zur Kraftstoffrückführung umfassen. In dem Beispiel einer rückführungslosen Kraftstoffanlage kann der oben beschriebene WF-Folgerungsprozess ausreichend lang oder über eine Reihe von Einspritzungen andauern, um sicherzustellen, dass das Wasser-/Ethanolgemisch in den Kraftstoffleitungen verwendet wurde, und dem Motor das neue Gemischverhältnis geliefert wird, wodurch präzise Schätzungen geliefert werden. Diese Zeit kann bei Bedarf aus dem bekannten Volumen der Kraftstoffleitung um der Summenbildung des während des WF-Folgerungsprozesses verwendeten Wassers/Ethanols berechnet werden. Schließlich geht die Routine weiter zu 2418, um die Schätzung von WF basierend auf den erfassten Informationen mit Hilfe eines Filters für gleitenden Mittelwert oder eines anderen solchen Filters zu aktualisieren.
  • Während die obigen Ansätze zum Schätzen eines Wasseranteils beschrieben wurden, können verschiedene Abwandlungen und/oder Änderungen und/oder Hinzufügungen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Schätzung bei regelmäßigen Abständen oder während des gesamten Motorbetriebs statt nur als Reaktion auf einen Motorstart oder einen Nachfüllvorgang erfolgen. Weiterhin kann die Einspritzung der Art 2 eigens zur Schätzung vorgesehen werden, selbst wenn sie nicht zum Reduzieren von Klopfen erforderlich ist, so dass eine Schätzung aktualisiert werden kann, oder die Schätzung könnte nur aktualisiert werden, wenn die Einspritzung der Art 2 erforderlich ist, um Klopfen zu mindern.
  • Durch Vorsehen einer präzisen Schätzung des Wasseranteils ist es möglich, eine präzisere Zufuhr mittels der Einspritzung der Art 2 zu liefern und somit eine verbesserte Klopfbeständigkeit und eine effiziente Nutzung der Ressourcen der Art 2 zu bieten. Ein Beispiel einer Routine zur vorteilhaften Nutzung solcher Informationen wird nachstehend unter Bezug auf 25 vorgesehen.
  • Unter Bezug nun eigens auf 25 wird eine Routine zum Steuern von Motorbetrieb basierend auf einem Wasseranteil einer Ethanol-/Wassermischung in einem Tank beschrieben, die mittels Direkteinspritzventil oder Kanaleinspritzventil zusätzlich zum Benzineinspritzventil (Port oder Direkt) zum Motor geliefert wird.
  • In diesem Beispiel werden verschiedene Parameter angepasst, wenn der Wasseranteil in einer Wasser-/Ethanolmischung schwankt. Zum Beispiel kann der gemessene oder gefolgerte Wasseranteil zum Steuern der Menge der Benzineinspritzung und der Menge an Wasser-/Ethanoleinspritzung bei einem vorgegebenen Satz an Betriebsbedingungen verwendet werden. Ferner kann er zum Anpassen eines Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnisses und/oder eines Sollethanolanteils aufgrund von Änderungen von Kühl- und Oktanzahlwirkungen verwendet werden. Er kann zum Anpassen von Einspritzimpulsbreite des Wasser-/Ethanoleinspritzventils verwendet werden, um das Sollmassseströmen von Wasser und/oder Ethanol zu erreichen. Er kann auch zum Beschränken des maximalen Drehmoments und/oder der Leistung und/oder des Ladedrucks zum Senken von Motorverschlechterung zumindest unter einigen Bedingungen verwendet werden.
  • Der gemessene oder gefolgerte Wasseranteil kann auch zum Verändern von Einspritzsteuerzeiten verwendet werden. Insbesondere wenn der WF nahe Eins ist, dann kann eine sehr späte Einspritzung (während des Arbeits- und/oder Abgastakts) zum Steuern von Abgastemperatur verwendet werden. Ein solcher Ansatz kann verwendet werden, wenn sich wenig oder kein Ethanol im Gemisch befindet, wodurch potentielle Emissionen vermieden werden (z.B. HC, Aldehyde, CO, etc.), die durch die späte Einspritzung von Ethanol erzeugt werden können. Auf diese Weise kann unter bestimmten Bedingungen eine späte Wassereinspritzung zur Abgastemperatursteuerung verwendet werden.
  • Ferner kann bei einem turbogeladenen Motor die späte Einspritzung auch zum Vergrößern des Massestroms zur Turbine genutzt werden, was den Ladedruck bei niedriger RPM vergrößert und/oder das Turboloch reduziert. Während es durch sinkende Temperatur/Energie zur Turbine (was den Vorteil zusätzlichen Massestroms ausgleichen kann) zu einer Einbuße kommen kann, kann es möglich sein, diese Einbuße durch Einspritzen zu einem Zeitpunkt, da der Wasserstrahl wahrscheinlich auf den Kolben und/oder die Zylinderwände trifft, zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Ein solcher Betrieb kann eine übermäßige Kühlung des Abgases vermeiden.
  • Bei 2510 liest die Routine die Motorbetriebsparameter, beispielsweise Motordrehzahl, Motorlast etc. Dann liest die Routine bei 2512 einen geschätzten Wasseranteil (WF) in einem Ethanol-/Wassergemisch, wie vorstehend unter Bezug auf 24 beschrieben. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 2514 eine Sollladungskühlung oder Klopfreduzierung basierend auf aktuellen Betriebsbedingungen und optional basierend auf einer Rückmeldung von einem Klopfsensor oder einem anderen Sensor, der Klopfen anzeigt.
  • Dann ermittelt die Routine bei 2516 eine Sollmenge der Einspritzung der Art 2 basierend auf der erforderlichen Reduzierung von Klopfen und dem Wasseranteil. Wie zum Beispiel in 26 gezeigt wird kann aufgrund der größeren Ladungskühlungswirkung von Wasser bei Zunahme des Wasseranteils eine kleinere Menge (bzw. PW) der Einspritzung der Art 2 erwünscht sein. Ferner ist bei Zunahme des Wasseranteils weniger Anpassung bei der Einspritzung der Art 1 (z.B. Benzineinspritzung) erforderlich, da weniger brennbarer Kraftstoff mittels der Einspritzung der Art 2 geliefert wird, wobei dieser Ausgleich mittels 2518 und 2520 vorgesehen wird. Diese Ermittlungen identifizieren basierend auf der in 2516 ermittelten Menge, wie viel Ethanol (oder Ethanolmischung oder ein anderer Alkohol oder eine Alkoholmischung) vorgesehen wird, und ermitteln dann die Anpassungsmenge der Einspritzung der Art 1. Dann ermittelt die Routine bei 2522 die Einspritzsteuerzeiten für die Einspritzung der Art 2 basierend auf dem Wasseranteil und dem Wert aus 2516. Schließlich werden die PW-Grenzwerte bei 2524 geprüft und bei Bedarf Anpassungen vorgenommen, wie hier vorstehend beschrieben wurde.
  • Durch diesen Betrieb können verschiedene Vorteile verwirklicht werden. In einem Beispiel ist es möglich, das Wissen des Wasseranteils dafür zu nutzen, eine korrekte Menge an Ladungskühlung zur Verringerung von Klopfen vorzusehen, selbst wenn sich der Wasseranteil ändert. Ferner ist es möglich, eine präzise Kraftstoff-/Luftverhältnissteuerung des Motors und der Drehmomentabgabe aufrechtzuerhalten, indem die Veränderlichkeit des Wasseranteils durch geeignete Anpassung des Einspritzventils der Art 1 basierend auf dem Wasseranteil ausgeglichen wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, Wassereinspritzung oder eine Mischung aus Wassereinspritzung zum Vergrößern des Kompressionsverhältnisses und/oder des Ladedrucks aufgrund verminderten Klopfens bei hohen Lasten zu nutzen, während auch die Veränderlichkeit des Wasseranteils und Alkoholanteils (z.B. Ethanol) des Gemisches kompensiert wird. Ferner kann ein Fahrzeugkunde mit Hilfe eines oder beides von Wasser und auf Alkohol basierendem Kraftstoff als sekundäre Einspritzung im Motor einen verbesserten Motorbetrieb verwirklichen. Weiterhin können eine späte Einspritzung zur Abgastemperatursteuerung und/oder ein verstärkter Ladedruck bei niedriger RPM und/oder ein reduziertes Turboloch mit der Wassereinspritzung, zum Beispiel direkt eingespritztes Wasser bzw. Wassermischung, vorgesehen werden.
  • Wie vorstehend erwähnt zeigt 26 die Menge der Einspritzung der Art 2 für einen vorgegebenen Ladungskühlungsbetrag. Zu beachten ist, dass zwar eine lineare Kurve gezeigt wird, dies aber nur ein Beispiel ist, und die Kurve nichtlinear sein kann. Ferner ist zu beachten, dass dies nur eine für einen einzelnen Sollbetrag der Ladungskühlung gezeigte Kurve ist. Es kann für jeden Betrag der Ladungskühlung eine andere Kurve verwendet werden, was wie in 27 gezeigt eine Familie von Kurven liefert.
  • Unter Bezug nun auf 28 wird eine Routine zum Reagieren auf eine Angabe zu einem Motorklopfen beschrieben, beispielsweise von einem Klopfsensor, einem Zylinderdrucksensor, oder auf eine andere Angabe, dass Klopfen vorliegt oder demnächst eintreten wird. Bei 2810 liest die Routine aktuelle Betriebsbedingungen, beispielsweise Drehzahl, Last etc. Dann ermittelt die Routine bei 2812, ob eine Klopfmessung des Klopfsensors 182 einen Grenzwert erreicht hat, wodurch ein Hinweis auf Klopfen geliefert wird. Wie vorstehend erwähnt, können bei Bedarf verschiedene andere Angaben verwendet werden.
  • Wenn bei 2812 Klopfen angezeigt wird, geht die Routine weiter zu 2814, um zu ermitteln, ob die Einspritzung der Art 2 aktiviert ist und ob eine zusätzliche Einspritzung/Kraftstoffzufuhr der Art 2 machbar ist. Die Routine ermittelt mit anderen Worten, ob die Bedingungen zur Verwendung einer Einspritzung der Art 2 annehmbar sind, beispielsweise Kühlmitteltemperatur, ob Kraftstoffart 2 aufgebraucht ist und verschiedene andere hierin erwähnten Bedingungen und ob die Impulsbreite der Art ist unter dem Maximalwert liegt, Wenn nicht, rückt die Routine zu 2816 vor, um die Zündsteuerzeiten auf spät zu verstellen, um Klopfen zu verringern, und nimmt dann optional bei Bedarf bei 2818 weitere Maßnahmen vor, beispielsweise Verringern des Luftdurchsatzes, etc.
  • Wenn die Antwort auf 2814 ja lautet, rückt die Routine zu 2820 vor, um die Einspritzung der Art 2 zu erhöhen (z.B. Ethanoleinspritzung) und die Einspritzung der Art 1 entsprechend zu senken, um eine Klopfneigung zu mindern, vorausgesetzt, dass es möglich ist, die Einspritzung der Art 2 anzuheben und/oder die Kraftstoffeinspritzung der Art 1 zu senken. Alternativ kann der Sollethanolanteil (EF) erhöht werden, um einen relativen Betrag von Ethanol zu Benzin anzuheben, vorausgesetzt, dass es möglich ist, den Anteil weiter zu erhöhen. Es kann mit anderen Worten Zugriff auf Verstellen der Zündung auf spät und andere hierin erwähnte Betriebe zum Mindern von Klopfen verwendet werden, wenn sich die Einspritzung der Art 2 nahe einem maximal verfügbaren Betrag befindet. Somit kann die Zündung optional relativ zu ihrer aktuellen Steuerzeit vor oder gleichzeitig mit der Zunahme der Einspritzung der Art 2 bei 2822 auf spät verstellt werden und dann rückgeführt werden, sobald die Kraftstoffanpassungen wirksam sind. Zu beachten ist, dass die Kombination aus Zündsteuerung und Kraftstoffanpassung vorteilhaft sein kann, da unter bestimmten Bedingungen die Änderung der Zündsteuerzeiten eine schnellere Reaktion auf Klopfen als eine Kraftstoffänderung haben kann. Sobald die Kraftstoffanpassung aber ausgeführt wurde, kann die Zündsteuerung rückgeführt werden, um Verluste an Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu vermeiden. Auf diese Weise können eine schnelle Reaktion und niedrige Verluste verwirklicht werden. Unter anderen Bedingungen können nur Zündanpassungen oder Kraftstoffanpassungen ohne Zündanpassungen verwendet werden, so dass selbst eine zeitweilige Verstellung der Zündsteuerzeiten auf spät reduziert wird.
  • In den Kurven von 29 werden verschiedene Beispiele eines solchen alternativen Betriebs gezeigt, wobei sie in der oberen Kurve einen Hinweis auf Klopfen (wo die Strichlinie ein Grenzwert ist, über dem Klopfen festgestellt wird, wobei der Grenzwert mit den Betriebsbedingungen veränderlich sein kann), in der zweiten Kurve eine Zündsteuerung relativ zu einem Bezugswert (Strichlinie), in der dritten Kurve einen Einspritzungsbetrag der Art 1 (z.B. Kanalkraftstoffbetrag) und in der unteren Kurve einen Einspritzungsbetrag der Art 2 (z.B. Direktzylinder, alkoholhaltige Kraftstoffmenge) zeigen.
  • In diesem Beispiel steigt bei Zeit t1 eine Klopfangabe über einen Grenzwert und die Zündsteuerzeit wird auf spät verstellt, während die Einspritzmengen der Art 1 und der Art 2 ebenfalls angepasst werden. In diesem Fall heben sich die Kraftstoffanpassungen in der Richtung auf und weisen unterschiedlicher Beträge auf, um die unterschiedliche Leistungsdichte und das stöchiometrische Kraftstoff-/Luftverhältnis zwischen den Kraftstoffarten zu berücksichtigen. Die Zündsteuerzeiten werden dann rückgeführt, um weitere Verluste der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu vermeiden.
  • Dann wird bei t2 das Motorausgabedrehmoment allmählich durch Erhöhen von Luftdurchsatz und jeweiliger Kraftstoffmengen erhöht, bis bei t3 erneut ein Hinweis auf Klopfen erzeugt wird. Bei t3 passt die Routine die Einspritzmengen der Art 1 und der Art 2 ohne zusätzliches Verstellen der Zündsteuerzeiten auf spät zum Mindern von Klopfen an, während sie noch die Gesamtenergie der Kraftstoffeinspritzung erhöht. Dann steigen Kraftstoffeinspritzungen und Luftdurchsatz und sinken dann bis bei Zeit t4 ein Klopfen wieder einen Grenzwert erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Zündsteuerzeit bis zu t5 auf spät verstellt, an welchem Punkt die Kraftstoffeinspritzmengen angepasst werden, während die Gesamtmenge der Kraftstoffenergie weiter reduziert wird. Bei t5 greift die Wirkung der relativen Kraftstoffanpassung zwischen den Kraftstoffarten und die Zündsteuerzeiten können allmählich auf die Sollposition zurückgeführt werden, um weitere Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverluste aufgrund der auf spät verstellten Zündsteuerzeiten zu vermeiden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, sich ändernde Werte der Gesamtmengen der Kraftstoffeinspritzung vorzusehen, während die relativen Beträge der Kraftstoffarten und die Zündsteuerzeiten verändert werden, um Klopfen zu vermindern.
  • Unter Bezug auf 30 nun wird eine andere Motorstartroutine beschrieben, die verwendet werden kann. In diesem Beispiel steuert die Routine basierend auf einer Ereignisstrategie für einen mit Kraftstoff versorgten Zylinder die Art der Kraftstoffeinspritzung und die Menge. Es können verschiedene Verfahren zum Erkennen eines Zylinderereignisses verwendet werden, beispielsweise durch Entschlüsseln von Motorstellung basierend auf Nockensensor- und Kurbelsensorsignalen. Ein Zylinderereignissignal stellt in einem Beispiel fest, wann ein vorgegebener Motorzylinder einen oberen Totpunkt des Verdichtungstakts erreicht. Alternativ können andere Zylinderereignisse verwendet werden.
  • Bei Schritt 3010 werden Motorbetriebsbedingungen gelesen. Es können gemessene oder gefolgerte Betriebsbedingungen wie Motorkühlmitteltemperatur, Katalysatortemperatur, Zeit seit letztem Betrieb des Motors (Haltezeit) und andere Parameter verwendet werden. Diese Parameter können zum Ausgleichen der Motorkraftstoffforderung bei 3024, die nachstehend beschrieben wird, verwendet werden. Diese Parameter können die Motorbetriebsbedingung auf verschiedene Weise abhängig von deren Zustand beeinflussen. Zum Beispiel können niedrige Motorkühlmitteltemperaturen zu einer Kraftstoff-/Luft-Anreicherung führen, normale Motorkühlmitteltemperaturen können aber zu stöchiometrischem Kraftstoff/Luft führen.
  • Bei 3012 entscheidet die Routine basierend darauf, ob der Motor dreht, ob sie vorrückt. Wenn sich der Motor nicht dreht, wartet die Routine bis ein Kurbelstellungssensor eine Motordrehung detektiert. Wenn der Motor dreht, rückt die Routine zu 3014 vor. Bei 3014 ermittelt das Steuergerät, ob ein Zylinderereignis eingetreten ist, falls ja, rückt die Routine zu Schritt 3016 vor. Wenn keine neuen Zylinderereignisse eingetreten sind, wartet die Routine, bis ein Zylinderereignis beobachtet wird. Bei Schritt 3016 ermittelt die Routine, ob eine Synchronisierung zwischen dem Steuergerät 12 und dem Motor 10 eingetreten ist. Eine Synchronisierung kann eintreten, wenn die Motorsteuerung mit einem Motorsteuergerätbetrieb ausgerichtet ist. Wenn Synchronisierung eingetreten ist, rückt die Routine zu Schritt 3018 vor, wenn nicht, rückt die Routine zu Schritt 3020 vor.
  • Bei 3018 wird die Anzahl der Ereignisse von Zylinderkraftstoffversorgung erhöht, da ein Zylinderereignis detektiert wurde und Motor und Steuergerät 12 synchron sind, was anzeigt, dass eine Kraftstoffversorgung eintreten kann. Die Anzahl der Ereignisse von Zylinderkraftstoffversorgung kann dann zur Ermittlung einer dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge oder der aktuell mit Kraftstoff versorgten Zylinder verwendet werden. Weiterhin kann sie, wie nachstehend erwähnt, auch verwendet werden, um zu wählen, wo der Kraftstoff zugeführt wird und/oder einer Art von zuzuführendem Kraftstoff und/oder wann Kraftstoff während eines Zyklus zugeführt werden soll. Zum Beispiel können die Einspritzsteuerzeiten basierend auf einer Anzahl an Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen verändert werden. Analog kann eine Wahl von Kraftstoff der Art 1 und/oder der Art 2 auf einer Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen beruhen, wie nachstehend bei 3023 erwähnt wird. Weiterhin kann eine Wahl eines Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnisses (oder eines relativen Kraftstoff-/Luftverhältnisses) auf einer Anzahl an Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen beruhen.
  • Anzumerken ist, dass alternativ oder zusätzlich zu einer Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen eine Anzahl von Verbrennungszylinder und/oder andere Faktoren verwendet werden können.
  • Weiter mit 30 beobachtet die Routine bei 3020 Nocken- und Kurbelsignale, die eine Ermittlung von Motorstellung zulassen. Wenn eine Motorstellung festgestellt ist, richtet das Motorsteuergerät 12 Betriebe, Zündung und Kraftstoffzufuhr auf Motorsteuerung aus, wodurch diese synchronisiert werden. Die Kraftstoffzufuhr kann in diesem Beispiel bis zum Eintreten von Synchronisierung ausgesetzt werden. Bei Synchronisieren wird der Zähler für Zylinderkraftstoffversorgungsereignisse auf Null gesetzt und die Routine geht weiter zu 3022, wo ein Vorhersage zur Motorluftmenge aus einem Motorluftmengenalgorithmus gewonnen wird. Alternativ kann ein Luftmengenmesser verwendet werden, um die Motorluftmenge zu ermitteln. Durch Integrieren des Luftmengensignals über einem Zylinderereignis und dann Vorhersagen von künftigen Motorluftmengen durch Extrapolation, Verwenden früherer Motorluftmengen kann eine vorhergesagte Motorluftmenge berechnet werden.
  • Bei 3023 wählt die Routine eine Kraftstoffart basierend auf der Anzahl an Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen. Wenn zum Beispiel verschiedene Kraftstoffe eingespritzt werden (z.B. Kanal Benzin und Direkteinspritzung Ethanol) kann ein Kanaleinspritzventil verwendet werden, um auf Ereignisbasis Benzin in jeden Zylinder einzuspritzen (d.h. jedem Zylinder wird eine einzigartige Menge an Kraftstoff basierend auf der Verbrennungsereignisanzahl eingespritzt). Nach einer vorbestimmten Anzahl an Ereignissen, gefolgerter Zylindertemperatur, Zeit und/oder anderen Faktoren könnte der Motor zu Direkteinspritzung übergehen. Zum Beispiel können beide Einspritzarten nach einer ausgewählten Anzahl an Ereignissen aktiviert werden oder es kann nach einer ausgewählten Anzahl an Ereignissen nur Direkteinspritzung verwendet werden.
  • Bei 3024 wird ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis für das anstehende Zylinderkraftstoffversorgungsereignis basierend auf einer Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen und anderen Faktoren wie Kühlmitteltemperatur etc. ermittelt.
  • Bei 3026 wird eine individuelle Zylinderkraftstoffmasse basierend auf dem Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis, das in 3024 berechnet wurde, der aus 3022 hervorgeholten vorhergesagten Motorluftmenge und der in 3023 gewählten Kraftstoffart berechnet.
  • Wenn zwei Kraftstoffarten gewählt sind, wird die Berechnung für jede Kraftstoffart durch weiteres Verwenden eines Sollverhältnisses oder eines Sollanteils von Kraftstoffarten ausgeführt, was eine Funktion von Motordrehzahl, Last und/oder anderen Betriebsparametern sein kann. Weiterhin können andere Abwandlungen basierend auf Kraftstoff-Wandfilmdynamik für einen mittels eines Kanaleinspritzventils eingespritzten Kraftstoff verwendet werden.
  • Bei 3028 wird/werden die Kraftstoffimpulsbreite(n) aus der/den ermittelten Kraftstoffmasse(n) und einer Funktion, die die Zeit zum Zuführen einer vorgegebenen Kraftstoffmasse darstellt, und den jeweiligen Steigungen/Offsets der Einspritzventile ermittelt. Die Routine geht dann weiter zu 3030, wo Einspritzventile aktiviert werden, um die Sollkraftstoffmassen zuzuführen. Dann rückt die Routine zu 3032 vor. Bei 3023 geht die Ereignisanzahl der Zylinderkraftstoffversorgung auf eine Zündfunkenzufuhr-Routine über, die Zündsteuerzeiten basierend auf der Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen und Zylinderbrenngeschwindigkeit anpassen kann. Typischerweise werden Zündsteuerzeiten auf früh verstellt, wenn die Brenngeschwindigkeit langsamer ist, und auf spät verstellt, wenn sie schneller ist. Die Brenngeschwindigkeit kann durch die Zylinderkonstruktion und die Kraftstoffart, z.B. Benzin, Ethanol, Methanol oder eine Mischung, ermittelt werden. Aus in einer Tabelle gespeicherten vorbestimmten Werten werden Grundzündsteuerzeiten hervorgeholt. Die Grundzündsteuerzeittabelle weist x Kennziffern von Motorkühlmitteltemperatur und y Kennziffern von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen auf. Wenn sich die Brenngeschwindigkeit des gerade verwendeten Kraftstoffs ändert, ändert eine Funktion FNBUR_SPK die Zündforderung durch Addieren eines Offset zu der Grundzündsteuerzeit. FNBUR_SPK wird empirisch ermittelt und gibt Zündoffset als Funktion der Brenngeschwindigkeit aus. Wenn sich die Brenngeschwindigkeit ändert, wird abhängig von der Kraftstoffart die Zündsteuerzeit zweckmäßigerweise auf früh oder spät verstellt. Der Grundzündwinkel, der auf der Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen beruht, wird mit anderen Worten basierend auf der Zylinderverbrennungsgeschwindigkeit abgewandelt. Durch Verbinden des Zündwinkels mit der Zylinderbrenngeschwindigkeit und Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen können Motoremissionen bei verschiedenen Kraftstoffarten reduziert werden. Dann geht die Routine weiter zu 3034.
  • Bei 3034 werden die Motorbetriebsbedingungen beurteilt, um zu ermitteln, ob eine Kraftstoffregelung erwünscht ist. Übliche Signale, die zum Ermitteln eines erwünschten geregelten Motorbetriebs verwendet werden, umfassen Zeit seit Start, Abgassensortemperatur, Motorkühlmitteltemperatur und Motorlast. Wenn Kraftstoffregelung erwünscht ist, rückt die Routine zu 3036 vor, wo die Kraftstoffsteuerung durch Hochfahren von Kraftstoff auf das Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis, das Stöchiometrie sein kann, von Kraftstoffsteuerung zu Kraftstoffregelung wechselt. Ist keine Kraftstoffregelung erwünscht, endet die Routine, bis sie wieder aufgerufen wird, um Kraftstoff für den nächsten Zylinder zu ermitteln. Die Regelung kann wie hierin vorstehend beschrieben ausgeführt werden.
  • Alternativ führt eine andere Ausführung Kraftstoff basierend auf der Anzahl von Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen zu und wechselt dann zu auf Zeit basierender Kraftstoffzufuhr. Dieses Verfahren profitiert von den Vorteilen der Kraftstoffversorgung basierend auf der Anzahl an Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen während des Startens, schränkt dann die Berechnungen der auf Zeit basierenden Kraftstoffzufuhr ein. In einer anderen Alternative wird eine gleichzeitige Verwendung von Kraftstoffversorgung basierend auf Zylinderkraftstoffversorgungsereignissen und Zeit vorgesehen. Auf Ereignis basierende Kraftstoffversorgung bietet die oben erwähnten Vorteile. Auf Zeit basierende Kraftstoffversorgung erlaubt eine vereinfachte Kalibrierung von Kraftstoffkompensation für sich langsamer ändernde Bedingungen, beispielsweise Kraftstoffverdampfung. Durch Verwenden beider Verfahren kann die Kraftstoffmenge für Motorbedingungen, die sich langsam ändern, und Motorbedingungen, die sich schnell ändern, kompensiert werden.
  • In einer noch anderen Ausführung kann auch eine nicht sequentielle Kraftstoffversorgung auf einer Ereignisbasis verwendet werden.
  • Die obige Routine kann verschiedene Vorteile verwirklichen, da die Routine eine selektive Kraftstoffzufuhr auf individueller Zylinderbasis vorsehen kann. Durch Ermitteln individueller Zylinderkraftstoffmengen und -arten können individuelle Zylindergemische und die Verbrennung besser gesteuert werden.
  • Unter Bezug nun auf die 31-34 werden Routinen zum Steuern und Anpassen an Kraftstoffdampfreinigung sowie Einspritzventil- und Luftdurchsatzsensorfehler beschrieben. Im Einzelnen wird in 31 eine Routine zum Steuern einer einzelnen Quelle (z.B. eines Ventils) von Kraftstoffdämpfen (wie z.B. in 8 oder 10 gezeigt), die von einem oder von mehreren Tanks oder Speicherbehältern stammen können, beschrieben. Im Einzelnen ermittelt die Routine bei 3110, ob ein Kraftstoffdampfreinigen erforderlich ist. Die Forderung kann auf verschiedenen Betriebsbedingungen beruhen, beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur, etc. Als Nächstes passt die Routine bei 3112 ein Reinigungsventil an, um eine Sollmenge an Strömen in den Ansaugkrümmer vorzusehen. Die Strömsollmenge kann das allmähliche Hochfahren des Strömens bis hin zum ersten Zulassen von Reinigen und das Verändern des Strömens mit den Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Drehzahl und Last, umfassen.
  • Bei 3114 passt die Routine Kraftstoffeinspritzungen von einem oder von mehreren Einspritzventilen pro Zylinder basierend auf Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren an, um ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis zu halten. Zusätzlich kann bei Bedarf eine Kompensation basierend auf Vorwärtsschätzung von Dämpfen im Reinigungsstrom verwendet werden. Die Anpassung von Kraftstoffeinspritzung kann verschiedene Arten von Kraftstoff-/Luftverhältnissteuerung verwenden, beispielsweise den hierin unter Bezug auf 11 beschriebenen Ansatz. Der Ansatz kann die Einspritzventilauswahl basierend auf verschiedenen zusätzlichen Faktoren umfassen, beispielsweise ob die Einspritzventile aktiv sind, oder basierend auf einem Anteil an Dämpfen im Reinigungsstrom, wie unter Bezug auf 33 eingehender beschrieben wird. Ferner kann die Wahl auf Mindest- und/oder Höchst-Impulsbreitenwerten von Einspritzventilen sowie auf anderen Betriebsbedingungen beruhen. In einer Ausführung kann ein Kanaleinspritzventil, das Benzin einspritzt, angepasst werden, wenn sich der Reinigungsstrom und/oder die Konzentration verändert. In einer anderen Ausführung kann ein Direkteinspritzventil, das eine alkoholhaltige Mischung einspritzt, angepasst werden, wenn sich der Reinigungsstrom und/oder die Konzentration verändert. In einer noch anderen Ausführung können Kombinationen aus Veränderung sowohl des Kanalals auch des Direkteinspritzventils verwendet werden.
  • Weiter mit 31 erlernt die Routine bei 3116 eine Dampfkonzentration und/oder – zusammensetzung in dem Reinigungsstrom und erlernt dann Einspritzventil(e) und Luftmesseralterungswerte, wie hierin unter Bezug auf 34 beschrieben wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, einen robusten Ausgleich für das Kraftstoffdampfreinigen vorzusehen, selbst wenn sich der Anteil an Dampf verändert, während immer noch eine Sollgesamtmenge der Kraftstoffart während der Verbrennung gehalten wird. Wenn zum Beispiel der Dampf sich verändernde Mengen an Benzin und Ethanol enthalten kann, kann die Routine zweckmäßigerweise eine Kompensation von Benzin- und Ethanoleinspritzung nutzen, um die Sollgesamtmenge von Verbrennungsbenzin und -ethanol unter sich verändernden Betriebsbedingungen zu wahren. Ferner ist es möglich, eine Kompensation vorzusehen, selbst wenn eine Kraftstoffart nicht aufgebraucht oder während den aktuellen Betriebsbedingungen nicht aktiviert ist, wodurch eine bessere Gelegenheit zum Reinigen von Kraftstoffdämpfen geboten wird.
  • Unter Bezug nun auf 32 wird eine Routine ähnlich der von 31 beschrieben, wobei lediglich mehr als ein Reinigungssteuerventil vorgesehen sein kann. In diesem spezifischen Beispiel sind zwei Ventile vorgesehen. In einem Beispiel können die Ventile Dämpfe von verschiedenen Kraftstoffquellen steuern, wie unter Bezug auf 9 gezeigt wird. Zunächst ermittelt die Routine bei 3210, ob eine Kraftstoffdampfreinigung gefordert wird. Die Forderung kann auf verschiedenen Betriebsbedingungen beruhen, beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur, etc. Als Nächstes wählt die Routine bei 3212 eine zu betreibende Anzahl aktiver Reinigungsventile. Zum Beispiel kann unter gewissen Bedingungen ein erstes Ventil verwendet werden, um Kraftstoffdampfreinigen nur einer ersten Kraftstoffart zu aktivieren, und unter anderen Bedingungen kann ein zweites Ventil verwendet werden, um Kraftstoffdampfreinigen nur einer zweiten Kraftstoffart zu aktivieren. Diese Bedingungen können die in den jeweiligen Anlagen erzeugten Dampfmengen, Temperatur, Drehzahl, Last, Sollethanolanteil usw. umfassen. In einem anderen Beispiel kann die Routine Reinigen von beiden Ventilen während gemeinsamer Betriebsbedingungen und gleichzeitig miteinander aktivieren. Somit ermittelt die Routine bei 3214, ob ein einzelner Reinigungsventilbetrieb oder ein Betrieb mit mehreren Reinigungsventilen gewählt ist.
  • Ist ein einziger Betrieb gewählt, geht die Routine weiter zu 3216, um zu wählen, welches Ventil aktiv sein sollte, Zum Beispiel kann Reinigen von verschiedenen Ventilen alternativ aktiviert werden, so dass beide Anlagen Kraftstoffdämpfe reinigen können. Die relativen Mengen und Dauer der Aktivierung können sich mit den Betriebsbedingungen und/oder dem Sollethanolanteil verändern. Zum Beispiel kann ein Reinigen von der Ethanolanlage bevorzugt sein, wenn ein höherer Ethanolanteil erwünscht ist. Ferner benötigen Anlagen mit Kraftstoffen höherer Flüchtigkeit zusätzliche Reinigungsmengen (zum Beispiel größere Ströme, längere Dauer etc.). Als Nächstes passt die Routine bei 3218 das gewählte Reinigungsventil an, um eine Sollströmmenge vorzusehen.
  • Wenn alternativ ein dualer Reinigungsventilbetrieb gewählt ist, geht die Routine weiter zu 3220, um ein erstes Reinigungsventil anzupassen, um eine erste Sollströmmenge vorzusehen, und dann zu 3222, um ein zweites Reinigungsventil anzupassen, um eine zweite Sollströmmenge vorzusehen. Dann geht die Routine von entweder 3222 oder 3218 weiter zu 3224, um die Kraftstoffeinspritzung eines oder mehrerer Einspritzventile pro Zylinder anzupassen, um die Kraftstoffdämpfe basieren auf einer Abgassauerstoffsensor-Rückmeldung und optional Vorwärtsschätzungen auszugleichen. Wie vorstehend erwähnt kann ein solcher Betrieb die Wahl und Abänderung, welches Einspritzventil Anpassung basierend auf Betriebsbedingungen liefert, sowie unter Bezug auf 11 und 33 beschriebene Auswahlkriterien umfassen.
  • Weiter mit 32 erlernt die Routine bei 3226 eine Dampfkonzentration und/oder Zusammensetzung im Reinigungsstrom und erlernt dann bei 3228 ein oder mehrere Einspritzventile und Luftmesseralterungswerte, wie hierin unter Bezug auf 34 beschrieben wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, einen robusten Ausgleich für Kraftstoffdampfspülen vorzusehen, selbst wenn sich der Anteil an Dämpfen ändert, während immer noch eine Sollgesamtmenge de Kraftstoffarten während der Verbrennung gewahrt wird. Wenn zum Beispiel der Dampf sich verändernde Mengen an Benzin und Ethanol enthalten kann, kann die Routine zweckmäßigerweise einen Ausgleich für die Einspritzung von Benzin und Ethanolnutzen, um die Sollgesamtmenge an Verbrennungsbenzin und -ethanol unter sich verändernden Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten. Ferner ist es möglich, einen Ausgleich vorzusehen, selbst wenn eine Kraftstoffart aufgebraucht ist oder während der aktuellen Betriebsbedingungen nicht aktiviert ist, wodurch eine bessere Gelegenheit zum Reinigen von Kraftstoffdämpfen geboten wird. Schließlich ist es möglich, erwünschtes Strömen von mehr als einer Kraftstoffart vorzusehen.
  • Unter Bezug nun auf 33 wird eine Routine zum Wählen von Einspritzventilen zum Vorsehen von Ausgleich für Kraftstoffdampfreinigen von einem oder mehreren Kraftstoffdampf-Reinigungssteuerventilen vorgesehen, und/oder eine oder mehrere Kraftstoffarten enthalten im Kraftstoff Dämpfe. In diesem Beispiel wählt die Routine ein oder mehrere Einspritzventile pro Zylinder, um Anpassung an Kraftstoffdämpfe basierend auf dem Anteil der Dämpfe sowie auf anderen Faktoren vorzusehen, um ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis zu wahren. In einer Ausführung sieht ein solcher Betrieb die Fähigkeit zum Aufrechterhalten einer erwünschten relativen Gesamtmenge bzw. Verhältnisses unterschiedlicher Kraftstoffarten vor. Im Einzelnen ermittelt die Routine bei 3310, ob ein Ausgleich für Kraftstoffdampfreinigung aktiviert ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 3312, um zu ermitteln, ob ein Ausgleich für Kraftstoff der Art 1, der in dem Reinigungsstrom enthalten ist, gefordert wird. In einer Ausführung ermittelt die Routine, ob Kraftstoff der Art 1 in den Dämpfen enthalten ist, die in den Motor gespült werden. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 3314, um zu ermitteln, ob eine Einspritzung der Art 1 bei den aktuellen Bedingungen aktiviert ist. Wenn ja, passt die Routine die Einspritzung der Art 1 an, um einen Ausgleich für den Kraftstoff der Art 1 in den Kraftstoffdämpfen basierend auf Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren und möglicherweise unter Verwenden von Vorwärtsschätzen von Dampfanteilen bei 3316 zu schaffen. Auf diese Weise kann eine Zunahme der Kraftstoffart 1, die dem Kraftstoffdampfreinigen zugeschrieben wird, durch eine entsprechende Abnahme von Kraftstoffart 1, die in den Zylinder eingespritzt wird, ausgeglichen werden, wodurch eine präzise Kraftstoff-/Luftsteuerung und ein Aufrechterhalten einer Sollmenge von Kraftstoffart 1 bei den vorgegebenen Betriebsbedingungen vorgesehen wird.
  • Wenn alternativ die Antwort auf 3314 nein lautet, geht die Routine weiter zu 3318, um die Einspritzung der Art 2 anzupassen, um einen Ausgleich für die Kraftstoffart 1 in den Kraftstoffdämpfen basierend auf Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren und möglicherweise unter Verwendung von Vorwärtsschätzungen von Dampfanteilen vorzunehmen. Während dies die Menge der Kraftstoffarten in dem Zylinder verändern kann, ist es immer noch möglich, ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis aufrechtzuerhalten und somit die Schadstoffbegrenzung zu verbessern, selbst wenn eine Einspritzung der Art 1 deaktiviert sein kann, beispielsweise aufgrund von Verschlechterung.
  • Dann geht die Routine von entweder 3316 oder 3318 oder einem Nein bei 3312 weiter zu 3320. Bei 3320 ermittelt die Routine, ob ein Ausgleich für den in dem Reinigungsstrom enthaltenen Kraftstoff der Art 2 gefordert wird. In einer Ausführung ermittelt die Routine, ob Kraftstoffart 2 in den in den Motor gespülten Dämpfen enthalten ist. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 3322, um zu ermitteln, ob eine Einspritzung der Art 2 bei den aktuellen Bedingungen aktiviert ist. Wenn ja, passt die Routine die Einspritzung der Art 2 an, um einen Ausgleich für den Kraftstoff der Art 2 in den Kraftstoffdämpfen basierend auf Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren und möglicherweise unter Verwenden von Vorwärtsschätzen von Dampfanteilen bei 3324 zu schaffen. Auf diese Weise kann eine Zunahme der Kraftstoffart 2, die dem Kraftstoffdampfreinigen zugeschrieben wird, durch eine entsprechende Abnahme von Kraftstoffart 2, die in den Zylinder eingespritzt wird, ausgeglichen werden, wodurch eine präzise Kraftstoff-/Luftsteuerung und ein Aufrechterhalten einer Sollmenge von Kraftstoffart 2 bei den vorgegebenen Betriebsbedingungen vorgesehen wird.
  • Wenn alternativ die Antwort auf 3322 nein lautet, geht die Routine weiter zu 3326, um die Einspritzung der Art 1 anzupassen, um einen Ausgleich für die Kraftstoffart 2 in den Kraftstoffdämpfen basierend auf Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren und möglicherweise unter Verwendung von Vorwärtsschätzungen von Dampfanteilen vorzunehmen. Während dies die Menge der Kraftstoffarten in dem Zylinder verändern kann, ist es immer noch möglich, ein Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis aufrechtzuerhalten und somit die Schadstoffbegrenzung zu verbessern, selbst wenn eine Einspritzung der Art 2 deaktiviert sein kann, beispielsweise aufgrund von Verschlechterung.
  • Anzumerken ist, dass in einer alternativen Ausführung die Routine unterschiedliche Einspritzventilmengen für einen Zylinder basierend auf der Art von gerade gereinigten Dämpfen und/oder basierend auf einer Menge von Arten von gerade gereinigten Dämpfen verändern kann.
  • Unter Bezug nun auf 34 wird eine Routine zum adaptiven Erlernen von Korrekturen des Luft- und Kraftstoffmesssystems, beispielsweise von Einspritzventilkorrekturen, für Systemkonfigurationen mit mehreren Einspritzventilen pro Zylinder beschrieben, beispielsweise die verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele, oder für Systeme mit mehreren Kraftstoffbemessungsvorrichtungen für verschiedene Kraftstoffarten, beispielsweise 36 oder 37.
  • In einer bestimmten Ausführung, bei der eine Einspritzart ein Kraftstoff, beispielsweise Benzin (der kanaleingespritzt oder direkt eingespritzt sein kann), ist und eine zweite Einspritzart einen alkoholhaltigen Kraftstoff (beispielsweise Ethanol oder eine Ethanolmischung, die kanaleingespritzt oder direkt eingespritzt sein kann) umfasst, wird ein Verfahren vorgesehen, das Regressionsverfahren zum unabhängigen Ermitteln der Eigenschaften der Elemente des Luft- und Kraftstoffbemessungssystems nützt. In einem Beispiel kann eine Routine verwendet werden, die die Einspritzung der Einspritzungsart 2 als Funktion eines Motorparameters vorsieht, beispielsweise einer Luftmasse oder Lasst, und dann eine Luft- und Kraftstoffkorrektur als Funktion dieses Motorparameters erlernt. Wenn somit die Einspritzung von Alkohol mittels der Zylindereinspritzventile streng als Funktion von Luftmasse vorgesehen wird, kann ein adaptives System, das eine Luft-Kraftstoff-Korrektur als Funktion von Luftmasse ermittelt, zum Korrigieren eines Luft-Kraftstoff-Fehlers von einer Anlage mit Luftmesserfehlern (Steigung) und primären und sekundären Einspritzventilfehlern (Steigung und Offset) verwendet werden.
  • Wenn aber die Menge der Einspritzart 2 sich mit anderen Parametern ändert, beispielsweise als Reaktion auf Temperatur und/oder Klopfsensorrückmeldung oder Rückmeldung eines Abgassauerstoffsensors, kann ein anderer Ansatz verwendet werden. In diesem Beispiel kann im Einzelnen der in U.S: Patent 6,138,655 (das hiermit durch Erwähnung Bestandteil dieser Erfindung wird) beschriebene Ansatz adaptiert und abgewandelt werden. Das Verfahren kann basierend auf Fahrzeugerfahrung die Terme Luftmasse zum Quadrat und Reinigungsvolumen zum Quadrat enthalten. Ferner können abhängig von numerischen Stabilitätsbelangen verschiedene Algorithmen verwendet werden, beispielsweise der Algorithmus Potters Quadratwurzel oder der Algorithmus der kleinsten Fehlerquadrate.
  • Insbesondere kann durch Ermitteln der Koeffizienten der folgenden Gleichung ein verbessertes adaptives Lernen von Luft- und Kraftstofffehlern verwirklicht werden: Kraftstoffkorrektur = a0 + a1·Luftmasse + a2·Luftmasse2 + a3·RPM + a4·Reinigungsvolumen + a5·Reinigungsvolumen2 + a6· ImpulsbreiteSekundäresEinspritzventil
  • Wobei „ImpulsbreiteSekundäresEinspritzventil" sich zum Beispiel auf die Impulsbreite eines Einspritzventils der Art 2 bezieht. Der Koeffizient in diesem Term würde nur aktualisiert werden, wenn die sekundäre Einspritzung aktiv ist, indem eine Reihe von linearen Regressionen ausgeführt werden, die separat aktiviert werden können. Alternativ kann auch anstelle der Verwendung von Impulsbreite ein Strömen des sekundären Einspritzventils verwendet werden. Ferner kann es vorteilhaft sein, Terme wie Strömen des sekundären Einspritzventils oder Impulsbreite zum Quadrat und/oder sekundäre Einspritzungen pro Minute hinzuzufügen, um Nichtlinearitäten wie Fehler in dem Einspritzventil-Offset zu berücksichtigen. Ferner können in einer noch anderen Alternative die Terme Luftmasse und Luftmasse zum Quadrat durch Kraftstoffströme der Art 1 und Kraftstoffströme der Art 1 zum Quadrat ersetzt werden. Somit kann bei einem anderen Ansatz folgendes verwendet werden: Kraffstoffkorrektur = A1 + A2·StromprimärenKraftstoffs + A3·StrömenprimärenKraftstoffs2 + A4·RPM + A5·StromsekundärenKraftstoffs + A6·Reinigungsvolumen
  • Unter Bezug nun auf 34 beschreibt eine Routine eine beispielhafte Ausführung für adaptives Lernen von Fehlern.
  • Zunächst ermittelt die Routine bei 3440, ob das Fahrzeug unter nahezu Dauerleistungsbedingungen fährt, beispielsweise basierend auf einer Änderungsrate von Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Pedalstellung, Kraftstoffstrom, Einspritzventil-Impulsbreite(n), Drosselklappenstellung oder Kombinationen derselben. Wenn zum Beispiel die Veränderung der Eingangsparameter unter einem annehmbaren Wert liegt (z.B. Motordrehzahl, Kraftstoffstrom) können Aktualisierungen von Koeffizienten bezüglich Drehzahl und Kraftstoffstrom einen vermehrten Fehler aufweisen. Daher rückt die Routine im Dauerleistungszustand zu 3432 vor. Wenn genügend Aktivität vorliegt (angetrieben von transienten Betriebsbedingungen), rückt die Routine zu 3412 vor. Bei 3412 ermittelt die Routine, ob genügend Zeit verstrichen ist, um eine Aktualisierung vorzunehmen. Auf diese Weise ist es möglich, die Gelegenheit zum Verlangsamen oder Beschleunigen der adaptiven Routine vorzusehen, indem eine vorbestimmte Verzögerung nur zwischen Koeffizientenaktualisierungen vorgesehen wird. Wenn es noch nicht Zeit ist, Aktualisierungen der Parameter vorzunehmen, springt die Routine zu Schritt 3432. Andernfalls geht sie weiter zu 3414.
  • Bei 3414 aktualisiert die Routine die adaptiven Koeffizienten b1, b2, b3 und b4 durch Verwenden einer Regression in der Gleichung. FuelErr = b1 + b2·PriFuel + b3·PriFuel^2 + b4·RPMwobei: FuelErr die Differenz zwischen dem angeordneten Kraftstoffstrom und dem „gemessenen" Kraftstoffstrom ist (gleich dem gemessenen Kraftstoffstrom dividiert durch das im Abgas gemessene Kraftstoff-/Luftverhältnis); PriFul ist der angeordnete Kraftstoff, der durch die primären Einspritzventile einzuspritzen ist – zum Beispiel Benzin, der in die Einlasskanäle eingespritzt wird; PriFul^2 gleich PriFul zum Quadrat ist; und RPM die gemessene Motordrehzahl ist.
  • Ein Verfahren, das zum Ausführen der Regression verwendet werden könnte, ist das allgemein bekannte Verfahren „der kleinsten Fehlerquadrate". Alternativ kann auch der Algorithmus „Potters Quadratwurzel" verwendet werden. Nach Beenden der Aktualisierung der Koeffizienten geht die Routine weiter zu 3416, um zu ermitteln, ob die sekundäre Einspritzung (z.B. die Zylindereinspritzung von Alkohol oder einer Ethanolmischung) aktiv ist oder kürzlich aktiv war. In diesem Beispiel wird eine Regression sekundärer Einspritzdaten nicht aktiviert, bis die sekundäre Einspritzung aktiviert ist oder kürzlich aktiviert wurde. Sobald die sekundäre Einspritzung deaktiviert ist, kann die Routine die Regression für eine kurze, vorbestimmte Dauer fortsetzen, um Daten bei null oder geringem sekundären Kraftstoffstrom zu sammeln. Wenn somit die sekundäre Einspritzung nicht aktiv ist, geht die Routine weiter zu 3430. Andernfalls geht die Routine weiter zu 3418.
  • Die folgenden von der Routine ausgeführten Handlungen sind auf die Ermittlung der Koeffizienten der hierin beschriebenen Kraftstoffkorrekturgleichung gerichtet. Da aber Teile dieser Regression nur zu gewissen Zeiten oder unter ausgewählten Bedingungen (z.B. wenn eine ausreichende Modulation der unabhängigen Variablen (primärer und sekundärer Kraftstoffstrom, Motordrehzahl, Reinigungsströmen usw.) verfügbar ist) ausgeführt werden können, kann die Regression mittels einer Reihe von Regressionen der verschiedenen Terme ausgeführt werden. Ferner kann es bezüglich der Ermittlung der Terme bezüglich der sekundären Einspritzung in einem Ansatz vorteilhaft sein, die sekundäre Einspritzung unabhängig von den obigen Parametern zu steuern, z.B. durch Wählen von Werten, die von der Motordrehzahl und primärem Kraftstoffstrom und anderem statistisch unabhängig sind. Der sekundäre Strom kann aber auf einem oder mehreren dieser Parameter beruhen, um die Sollmotorreaktion vorzusehen. Dadurch besteht das Potential für ein gewisses Maß an Korrelation zwischen der sekundären Einspritzung und diesen Termen. Daher kann es in einem Ansatz vorteilhaft sein, zu ermitteln, wie die sekundäre Einspritzung mit den Termen korreliert, und die korrelierten und bereits kompensierten Wirkungen der sekundären Einspritzung zu subtrahieren. Hierfür kann ein ähnlicher Ansatz wie vorstehend in 3414 verwendet zum Aktualisieren der Koeffizienten der Gleichung verwendet werden: Seclnj = c1 + c2·PriFul + c3·PriFul^2 + c4·RPMwobei: Seclnj der angeordnete sekundäre Kraftstoffstrom ist; und c1, c2, c3 und c4 die gerade aktualisierten Koeffizienten sind. Da ferner einige der gleichen unabhängigen Variablen erneut verwendet werden, können einige der Zwischenmatrixen, die für die kleinsten Fehlerquadrate oder Potters Quadratwurzelalgorithmus berechnet wurden, von oben verwendet werden und müssen nicht erneut berechnet werden.
  • Nach Ermitteln der Koeffizienten für den korrelierten sekundären Kraftstoffstrom bei 3418 ermittelt die Routine bei 3420, wie viel des aktuellen sekundären Kraftstoffstroms bei den aktuellen Betriebsbedingungen bereits durch Anwenden dieser Koeffizienten berücksichtigt wurde. Das Subtrahieren des korrelierten sekundären Kraftstoffstroms von dem tatsächlichen sekundären Kraftstoffstrom bei Schritt 3422 ergibt die sekundären Kraftstoffstromreste, die bei 3428 verwendet werden können.
  • Bei 3424 ermittelt die Routine, wie viel des Kraftstofffehlers bereits durch die Regression in 3414 berücksichtigt wurde, indem sie die aktualisierten Werte der Koeffizienten b1 bis b4 und die aktuellen Betriebsbedingungen verwendet. Bei 3426 ermittelt die Routine den nicht berücksichtigten Kraftstofffehler (Kraftstofffehlerreste), der nicht für die Regression in 3428 verfügbar ist. Bei 3428 aktualisiert die Routine den Koeffizienten für die Gleichung: FueIResid = d·SecFIResid wobei: FueIResid der Restkraftstofffehler ist, der in 3426 berechnet wurde; SecFIResid der restliche sekundäre Kraftstoff von Schritt 3422 ist; und d der zu ermittelnde Koeffizient ist. Ein ähnlicher Ansatz wie in 3414 kann mit einer anderen unabhängigen Variablen verwendet werden und somit werden frühere Zwischenmatrixen nicht erneut verwendet.
  • Es kann vorteilhaft sein, die in 3428 ausgeführte Regression um weitere Terme wie sekundärer Kraftstoffstrom zum Quadrat auszuweiten, um Nichtlinearität in dem sekundären Kraftstoffstromfehler zu berücksichtigen. In diesem Fall könnten die Gleichung und die Koeffizienten, die zu aktualisieren sind, in folgender Form vorliegen: FueIResid = d1·SecFIResid + d2·SecFIResid^2wobei: SecFIResid^2 die sekundären Kraftstoffreste zum Quadrat sind.
  • Nach Ermittlung der Korrelation zwischen Kraftstofffehlern, primärem und sekundärem Kraftstoffstrom und Motordrehzahl kombiniert die Routine nun die Terme aus den früheren Regressionen bei Schritt 3430 wie folgt: e1 = b1 – (c1·d) e2 = b2 – (c2·d) e3 = b3 – (c3·d) e4 = b4 – (c4·d) e5 = dum die Koeffizienten für die Gleichung zu erhalten, die den erwarteten Kraftstofffehler enthält, ohne die Wirkung der Aktivkohlebehälterspülung zu berücksichtigen: FuINoP = e1 + e2·PriFul + e3·PriFul^2 + e4·RPM + e5·Seclnj
  • Diese Gleichung wird in Schritt 3434 verwendet und die Koeffizienten werden erneut in 3456 verwendet.
  • Die Routine aktualisiert die Koeffizienten wiederum für eine Gleichung, wenn die unabhängigen Variablen sich wesentlich ändern. Bei der Aktivkohlebehälterspülung kann aber bei Bedarf nach dessen Aktivieren und Stabilisieren nach dem ersten Öffnen der Strom moduliert werden, um Regressionsergebnisse zu verbessern. Zum Beispiel kann er unabhängig von einer Variablen wie Einspritzventilstrom, Drehzahl etc. moduliert werden.
  • Weiter mit 34 ermittelt die Routine bei 3432, ob der Reinigungsstrom aktiviert ist und derzeit moduliert wird. Wenn die Reinigung noch nicht aktiviert wurde (z.B. nach einem Kaltstart), rückt die Routine zu 3456 vor. Andernfalls geht die Routine weiter zu 3434 bis 3454, um zu ermitteln, wie die Aktivkohlebehälterspülung zu den gemessenen Kraftstoffstromfehlern beiträgt.
  • Bei 3434 ermittelt die Routine, wie viel des Kraftstofffehlers bereits oben berücksichtigt wurde. Dann ermittelt die Routine bei 3436 die verbleibenden Kraftstofffehler, die durch Behälterspülstrom verursacht werden können. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 3438, 3440 und 3442, wie die Behälterspülung zu dem primären Kraftstoffstrom und der Motordrehzahl korreliert und berechnet die restliche (unberücksichtigte) Behälterspülung. Diese Schritte ähneln einigen der obigen und können somit bei Bedarf einige Zwischenberechnungen nochmals verwenden.
  • Wenn die sekundäre Einspritzung aktiv ist, ermittelt die Routine, wie die Behälterspülung mit dem sekundären Kraftstoffstrom korreliert, wobei die Entscheidung zum Vornehmen dieser Ermittlung bei Schritt 3444 getroffen wird. Als Nächstes führt die Routine bei 3446 eine Korrelation zwischen den Spülresten und den sekundären Kraftstoffstromresten aus, um den Koeffizienten g zu aktualisieren. Wenn bei 3428 eine Regression mit einem zusätzlichen Term, wie sekundärer Kraftstoffstrom zum Quadrat, verwendet wurde, würde dieser Term hier ebenfalls eingefügt werden. Da wiederum die Eingaben in die Regression ähnlich denen in 3428 sind, können einige in der Regression verwendete Zwischenwerte erneut verwendet werden. Wenn eine sekundäre Einspritzung nicht aktiv ist, rückt die Routine zu 3446 vor, und in jedem Fall zu 3448.
  • Bei 3448 kombiniert die Routine die Koeffizienten bezüglich des Behälterspülstroms unter Verwendung der Technik, um auf die in 3450 verwendete Gleichung zu kommen: CorPgVol2 = h1 + h2·PriFul + h3·PriFul^2 + h4·RPM + h5·Seclnj
  • Diese Gleichung ergibt das Spülvolumen, des mit den Regressionen der Schritte 3414 bis 3430 korreliert und in diesen bereits berücksichtigt wurde.
  • Weiter mit 34 ermittelt die Routine in 3450 bis 3454 in ähnlicher Weise wie oben, wie die Kraftstofffehlerreste mit den Behälterspülstromresten korrelieren. Wiederum kann es vorteilhaft sein, bei manchen Beispielen einen Term Spülvolumen zum Quadrat zur Regression hinzuzufügen. Dieser Term würde Änderungen des Kraftstoffanteils des Spülstroms berücksichtigen, wenn sich der Spülstrom ändert, und kann auch dazu neigen, Fehler beim geschätzten Spülstrom zu berücksichtigen, die bei niedrigen Spülstromgeschwindigkeiten wahrscheinlich sind.
  • Nach Ermittlung der Wirkungen der verschiedenen unabhängigen Parameter in der obigen Reihe von Regressionen kombiniert die Routine bei 3456 die Koeffizienten, um die in Schritt 3458 verwendete endgültige Kraftstoffkorrekturgleichung zu ermitteln. Die Koeffizienten werden wie folgt kombiniert: A1 = e1 – (h1·d) A2 = e2 – (h2·d) A3 = e3 – (h3·d) A4 = e4 – (h4·d) A5 = e5 – (h5·d) A6 = 1 um die endgültige Kraftstoffkorrekturgleichung vorzusehen: Korrektur = A1 + A2·PortFul + A3·PortFul^2 + A4·RPM + A5·Seclnj + A6·PrgVol
  • Diese Kompensation kann dann zum Beispiel wie hierin beschrieben zum Abwandeln des eingespritzten Kraftstoffstroms verwendet werden.
  • Zu beachten ist, dass in dem obigen Algorithmus unter Verwenden eines Potters Quadratwurzelalgorithmus dieser ausgeführt werden kann, wobei Werte für die Algorithmuskoeffizienten in einem Speicher gespeichert werden können. Die gespeicherten Werte können vorbestimmte Anfangswerte sein, die verwendet werden, wenn der batteriestromgestützte Speicher rückgesetzt wurde, oder die Werte sind, die in der letzten Iteration dieses Algorithmus aktualisiert werden.
  • Unter Bezug nun auf 35 wird eine Kurve einer beispielhaften Einspritzventil-Transferfunktion gezeigt, welche eine Beziehung zwischen Kraftstoffmasse pro Einspritzventilimpuls und Impulsbreite (PW) darstellt. Die Kurve zeigt eine beispielhafte Annäherung mit zwei Steigungen, die sich am Knick (BP) ändert.
  • Unter Bezug nun auf 36 wird eine beispielhafte Kraftstoffzufuhranlage für ein Beispiel gezeigt, bei dem ein einziges Einspritzventil pro Zylinder verwendet werden kann, wobei das einzige Einspritzventil ein Direkteinspritzventil oder ein Kanaleinspritzventil sein kann. in diesem Beispiel werden ein erster Kraftstofftank 3610 und ein zweiter Kraftstofftank 3612 zum Halten einer ersten und einer zweiten Kraftstoffart gezeigt, beispielsweise Benzin und eine Alkoholmischung. Jeder Kraftstofftank weist eine innere Kraftstoffpumpe (3614 bzw. 3616) auf, wenngleich auch eine externe Pumpe verwendet oder eine duale Pumpenanlage verwendet werden kann. Jeder Kraftstofftank führt zu einem Mischventil 3620, das mittels Steuergerät 12 angepasst werden kann, um eine relative Menge jeder der Kraftstoffarten von nur Art 1 zu nur Art 2 und zu einer relativen Menge dazwischen zu verändern. Das Misch-/Steuerventil führt zu einem Kraftstoffverteilerrohr 3630 mit einem oder mehreren Einspritzventilen 3626, die damit verbunden sind. Auf diese Weise kann dem Motor eine relative Menge von Kraftstoffarten zugeführt werden, ohne dass zwei Einspritzventile erforderlich sind.
  • Unter Bezug nun auf 37 wird eine alternative Ausführung einer Kraftstoffzufuhranlage gezeigt, bei der zwei Kraftstofftanks mit einer Kraftstoffpumpe und einem einzigen Einspritzventil pro Zylinder verwenden werden, um die Kosten der Anlage weiter zu senken. In diesem Beispiel führen Kraftstofftanks 3710 und 3712 (die jeweils eine jeweilige Kraftstoffart wie Benzin und ein Ethanol- oder Alkoholgemisch speichern) mittels jeweiliger Einwegventile 3722 und 3724, die optional enthalten sein können, um ein Rückströmen zu reduzieren, zu einem Misch-/Steuerventil 3720. Dann führt das Ventil 3720 zu einer Pumpe 3740 und dann zu einem Kraftstoffverteilerrohr 3730 mit einem oder mehreren Einspritzventilen 3736. Wiederum können eine mehrstufige Pumpe bzw. mehrstufige Pumpen zum Steigern von Ladedruck verwendet werden, wobei jede Pumpe ein Gemisch der Kraftstoffarten verdichtet.
  • Unter Bezug nun auf 38 wird eine alternative Ausführung einer Kraftstoffzufuhranlage gezeigt, bei der zwei Kraftstofftanks mit Kraftstoffpumpen und zwei Einspritzventilen pro Zylinder verwendet werden, um bei der Zufuhr von Kraftstoffarten mittels verschiedener Einspritzventile Flexibilität zu bieten. Zum Beispiel kann ein Einspritzventil ein Direkteinspritzventil für einen Zylinder sein und das andere Einspritzventil kann ein Kanaleinspritzventil für den Zylinder sein oder beide können Kanal- oder Einspritzventile für den gleichen Zylinder mit unterschiedlichem Zielen, Sprühmustern etc. sein.
  • In diesem Beispiel sind Kraftstofftanks 3810 und 3812 (die jeweils eine jeweilige Kraftstoffart wie Benzin und ein Ethanol- oder Alkoholgemisch speichern) mittels eines Satzes von drei steuerbaren Ventilen/Mischventilen 3820, 3822 und 3824 jeweils mit einer ersten und zweiten Kraftstoffpumpe 3830 und 3832 gekoppelt. Im Einzelnen ist das Ventil 3820 direkt mit Tank 3810 gekoppelt und Ventil 3824 ist direkt mit Tank 3812 gekoppelt. Jedes dieser Ventile kann durch ein optionales Rückschlagventil (3826 bzw. 3812) zu jeweiligen Pumpen 3830 und 3832 führen. Eine Leitung zwischen den beiden Pumpen kann mittels Ventil 3822 gesteuert werden, das an Stelle oder zusätzlich zu den Ventilen 3820 und 3824 verwendet werden kann. Jede der Pumpen führt zu einem jeweiligen Kraftstoffverteilerrohr 3834 bzw. 3836, wobei sie eine oder mehrere Einspritzventile 3840 bzw. 3842 aufweist. In einem Beispiel hält Tank 3810 Kraftstoffart 1 und Einspritzventil 3840 ist ein Kanaleinspritzventil, und Tank 3812 hält Kraftstoffart 2 und Einspritzventil 3842 ist ein Zylinderdirekteinspritzventil für den gleichen Zylinder wie Einspritzventil 3840.
  • Diese beispielhafte Konfiguration kann entweder die einem beliebigen Einspritzventil zuzuführende Kraftstoffart oder Kombinationen von Kraftstoffarten zu jedem Einspritzventil ermöglichen. Ferner können die Steuerventile stromaufwärts der Pumpen angeordnet sein, so dass eines jeden Kraftstoff bei jedem Druck zuführen kann, wenn die Pumpen unterschiedliche Kraftstoffdrücke erzeugen. Anzumerken ist aber, dass die Ventile stromabwärts der Pumpen angeordnet sein können, wenn die Kraftstoffpumpen ähnliche Drücke/Ströme erzeugen, was entweder eine Hochdruck-Kraftstoffanlage oder eine Niederdruck-Kraftstoffanlage sein könnte.
  • In einem Beispiel kann Ventil 3820 geschlossen sein und die Ventile 3822 und 3824 offen, um ein Strömen vom Tank 3812 zu beiden Pumpen/Einspritzventilen zu erlauben. Alternativ könnten alle Ventile offen sein, wobei die jeweiligen Mengen jedes Ventils angepasst werden, um eine Menge unterschiedlicher Kraftstoffarten zu verschiedenen Einspritzventilen zu verändern, wobei die Ventile basierend auf Betriebsbedingungen, ob Kraftstoffe aktiviert sind, etc. angepasst werden können. Auf diese Weise kann durch Maßschneidern der Kraftstoffarten und relativen Mengen zu verschiedenen Einspritzventilen für verschiedene Betriebsbedingungen ein verbesserter Betrieb verwirklicht werden. In einer anderen Ausführung kann auf die Ventile 3820 und 3824 verzichtet werden und beide Tanks können mit dem Einlass von Ventil 3822 gekoppelt sein, wodurch eine Steuerung der relativen Mengen der Kraftstoffarten zu beiden Einspritzanlagen möglich wird (wenngleich eventuell nur eine Einspritzanlage zu einem gegebenen Zeitpunkt arbeitet).
  • Bei dem Betrieb der beispielhaften Systeme der 36-38 kann aber die Reaktion der relativen Kraftstoffmengenanpassung auf Bedingungen wie Klopfen langsamer sein, da es länger dauert, bis sich Kraftstoff vom Ventil zu den Einspritzventilen für die Zufuhr bewegt. Somit kann es bei Verwenden von Anpassungen der Mengen oder relativen Mengen von Kraftstoffarten zur Verringerung von Klopfen vorteilhaft sein, zuerst ein Verstellen der Zündung auf spät und/oder Luftstromsteuerung und/oder Ladedrucksteuerung als Reaktion auf Motorklopfen zu nutzen. Dann können, nachdem eine Anpassung an eine relative Menge von Kraftstoffarten erfolgt ist und im Brennraum Wirkung zeigt, die Verstellung der Zündung in Richtung spät und/oder die Luftstromsteuerung und/oder die Ladedrucksteuerung reduziert werden, so dass eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder Leistung erreicht werden kann, während immer noch Klopfen mittels einer geeigneten Anpassung relativer Mengen von Kraftstoffarten, wie erhöhte Ethanoleinspritzung, reduziert wird.
  • Unter Bezug nun auf 39 wird eine Routine zum Handhaben eines Wechsels im Hinblick auf den Mindestimpulsbreitenbetrieb von Einspritzventilen beschrieben, wenn erstmals eine Einspritzung der Art 2 (z.B. Ethanol) vorgesehen wird. Im Einzelnen erkennt die Routine bei 3910 eine Forderung zur Aktivierung bzw. zum Beginnen mit Kraftstoffart 2 (z.B. mittels eines zweiten Einspritzventils in einem Zylinder) basierend auf einer Forderung, die zum Beispiel durch 16 ermittelt wurde. Wenn eine solche Forderung vorliegt, geht die Routine weiter zu 3912, um ein Einspritzventil der Art 2 zu einer Impulsbreite bei oder über einer Mindestimpulsbreite zu schalten, die für stabilen und wiederholbaren Betrieb erforderlich ist, was durch eine Menge Δ1 festgestellt werden kann. Dann reduziert die Routine bei 3914 die Einspritzung de Art 1 um eine Menge (Δ2), um ein stöchiometrisches Gesamtverhältnis zu wahren. Die Größe von Δ2 kann basierend auf Δ1, den Eigenschaften des ersten und zweiten Einspritzventils (z.B. Steigungen, Offsets) und dem stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnis der Kraftstoffarten 1, wie für 23 beschrieben wurde, berechnet werden. Wenn zum Beispiel Kraftstoffart 1 Benzin ist und die Kraftstoffart 2 Ethanol ist, ist aufgrund der verschiedenen stöchiometrischen Verhältnisse die Menge der gesamten Massenreduzierung in Benzin kleiner als die Größe der Massenzunahme in Ethanol.
  • Zu bemerken ist, dass die obigen Anpassungen für zwei Einspritzventile in einem einzigen Zylinder beschrieben werden, aber bei einem Mehrzylindermotor jeder Zylinder in ähnlicher Weise in Folge einen Wechsel vollziehen kann. Ferner kann in einem anderen Beispiel nur einer oder eine Untergruppe der Zylinder wechseln, um mit beiden Kraftstoffarten zu arbeiten. Ferner kann der Wechsel in Reihe erfolgen oder alle Zylinder können im Wesentlichen zur gleichen Zeit wechseln.
  • Ferner ist zu bemerken, dass der obige Ansatz annimmt, dass die relative Leistungsdichte in den Kraftstoffen einen Ausgleich für die Änderung der gelieferten Gesamtkraftstoffmasse bietet. Wenn mit anderen Worten das Einspritzventil der Art 2 gesteigert und der Kraftstoff der Art 1 um einen kleineren Wert Δ1 gesenkt wird, so dass eine geeignete Menge Kraftstoff zum Verbrennen mit der bereits vorhandenen Luft vorgesehen wird, kann sich aufgrund von Leistungsdichteunterschieden in den Kraftstoffen das Gesamtmoment der Verbrennung ändern. Wenn das Verhältnis der stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnisse zwischen Ethanol und Benzin ähnlich dem Verhältnis der Leistungsdichten ist, kann nur eine vernachlässigbare Drehmomentstörung vorliegen. In machen Fällen kann aber eine solche Drehmomentstörung spürbar sein. Somit ermittelt die Routine bei 3918, ob ein zusätzlicher Ausgleich verwendet werden kann. Wenn ja, rückt die Routine zu 3920 vor, um Anpassungen bei Zündung und/oder Drosselklappe und/oder Ladedruck zu verwenden, um diese Drehmomentveränderung zu kompensieren. In einem Beispiel kann, wenn das Gesamtdrehmoment nach dem Wechsel ansteigen kann, Verstellen der Zündung auf spät entsprechend der Änderung der Kraftstoffmengen verwendet werden und dann allmählich heruntergefahren werden, wenn Drosselklappe und/oder Ladedruckwert zum Senken von Luftstrom erhöht werden. In einem anderen Beispiel können, wenn das Gesamtdrehmoment nach dem Wechsel sinken kann, eine Verstellung der Zündung in Richtung spät zusammen mit Erhöhen des Luftstroms vor dem Wechsel verwendet werden, und dann kann die Verstellung der Zündung in Richtung spät entsprechend der Änderung der Kraftstoffmengen zurückgenommen werden.
  • Wenn die Antwort auf 3918 nein lautet, geht die Routine weiter zu 3922, um einen Ausgleich für die Wirkung des Änderns der relativen Mengen von Kraftstoffarten auf optimale Zündsteuerzeiten zu schaffen. Durch Hinzufügen von Kraftstoff der Art 2 kann es mit anderen Worten möglich sein, die Zündsteuerzeiten auf früh zu verstellen, ohne Motorklopfen zu verursachen, wodurch ein effizienterer Betrieb vorgesehen wird. Somit geht die Routine allmählich zu den neuen Sollzündsteuerzeiten, während sie allmählich den Luftstrom senkt, um die erhöhte Leistung zu berücksichtigen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer anderen Kraftstoffart während des Motorbetriebs zu beginnen, ohne gegen Mindestimpulsbreitenforderungen zu verstoßen, und dadurch verbesserte Leistung zu erreichen und Motorabtriebsdrehmoment aufrechtzuerhalten.
  • 40 zeigt ein Beispiel eines solchen Betriebs, bei dem Kraftstoffart 1 Benzin und Kraftstoffart 2 Ethanol oder eine Ethanolmischung ist. Die obere Kurve zeigt Motorabtriebsdrehmoment (Tq), die zweite Kurve von oben zeigt die Ethanolimpulsbreite, die dritte Kurve von oben zeigt die Benzinimpulsbreite, die vierte Kurve von oben zeigt die Drosselstellung, die fünfte Kurve von oben zeigt das relative Kraftstoff-/Luftverhältnis der Verbrennungsgase (λ) und die untere Kurve zeigt Zündwinkel. In diesem Beispiel wird bei Zeit t1 das Ethanoleinspritzventil auf eine Mindestimpulsbreite aktiviert und das Benzineinspritzventil wird entsprechend reduziert. Dann wird die Zündung von t1 zu t2 allmählich auf neue optimale Steuerzeiten gesteuert (die aufgrund der hinzugefügten Ladungskühlung des Ethanols früher sind), während die Drossel allmählich geschlossen wird, um die erhöhte Leistungsfähigkeit des Motors aufgrund der Änderung der Zündsteuerzeiten auszugleichen.
  • In diesem Beispiel werden Kraftstoffversorgungsanpassungen für eine feste Motordrehzahl und Last und ohne Verzögerungen aufgrund von Wandfilmdynamik gezeigt, wenngleich eine Kompensation für diese bei Bedarf hinzugefügt werden kann. Ferner können zusätzliche Anpassungen aufgrund anderer transienter Bedingungen vorliegen, beispielsweise Rückmeldung von Abgassauerstoffsensoren, etc.
  • Unter Bezug nun auf 41 wird eine Routine zum Anpassen von Einspritzsteuerzeiten basierend auf einer Menge der dem Motorzylinder zugeführten Kraftstoffarten beschrieben. Ferner können die Steuerzeiten zur Zufuhr von mehr als einer Kraftstoffart (z.B. der Intervall zwischen dem Start der Einspritzung der Arten, der Intervall zwischen dem Ende der Einspritzung der Arten, Überschneiden von Einsspritzung, die Steuerzeiten einer Kraftstoffart, etc.) als Reaktion auf Druck im Ansaugkrümmer des Motors, eine Dauer oder Anzahl von Zylinderereignissen seit dem Start des Motors, eine atmosphärische Bedingung, die den Motor umgibt (z.B. Luftdruck, Feuchtigkeit und Umgebungslufttemperatur), eine Temperatur des von dem ersten Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffs oder die Temperatur des von dem zweiten Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffs, Motordrehzahl, Motorlast, Kühlmitteltemperatur, Wasseranteil in der Alkohol-/Wassermischung, Sollethanolanteil, Klopfsensorangabe, Dauer der Kraftstoffeinspritzung für eine erste Einspritzventilart oder eine zweite Einspritzventilart oder Kombinationen dieser und/oder anderer Faktoren verändert werden. Beispielsweise kann sich jedes oder beides von Einspritzsteuerung eines Kanaleinspritzventils und eines Direkteinspritzventils für einen gemeinsamen Zylinder mit diesen Betriebsbedingungen ändern, um eine Einspritzüberschneidung zu verändern, Verdampfung, Mischen usw. zu verändern. Als weiteres Beispiel kann die Dauer zwischen Start der Einspritzung zwischen zwei Einspritzventilen für einen gemeinsamen Zylinder abhängig von der Menge der Fluidzufuhr durch eines oder beide Einspritzventile variieren.
  • Im Einzelnen liest die Routine bei 4110 Betriebsbedingungen wie Drehzahl, Last Kühlmitteltemperatur, Ventil- und/oder Nockensteuerzeiten, Lufttemperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck, Kraftstofftemperatur etc. Dann liest die Routine bei 4112 Sollzufuhrmengen von Kraftstoffart 1 und 2 und wählt dann die Steuerzeiten für die Kraftstoffeinspritzung der Art 1 und 2 basierend auf den Bedingungen von 4110 und den Mengen von 4112. Somit können sich die Einspritzsteuerzeiten einer oder beider Kraftstoffarten verändern, wenn sich die Bedingungen von 4110 ändern und/oder sich die Menge der Kraftstoffarten verändert. Wie hierin unter Bezug auf 42 gezeigt, können verschiedene Kombinationen von Einspritzung mit offenem Ventil mittels eines Kanaleinspritzventils und Einspritzung mit geschlossenem Ventil eines Direkteinspritzventils verwendet werden. Ferner kann, wenn nur eine einzige Einspritzquelle aktiv ist, eine andere Einspritzsteuerung verwendet werden, als wenn mehr als eine Einspritzquelle aktiv ist. Weiterhin können sich die Einspritzsteuerzeiten unter bestimmten Bedingungen überschneiden und unter anderen Bedingungen nicht überschneiden.
  • 2 zeigt somit ein Beispiel einer Kanal-Kraftstoffeinspritzung von Benzin (oder einer Mischung davon, schraffiert von unten links nach oben rechts) und Direkteinspritzung von Ethanol (oder einer Mischung davon, schraffiert von oben links nach unten rechts). Die obere Kurve zeigt ein Beispiel einer Einspritzung bei geschlossenem Ventil von Kanalkraftstoff und eine Einspritzung bei offenem Ventil von Direktkraftstoff während eines Ansaugtakts. Die nächste Kurve zeigt ein Beispiel von Einspritzung sowohl bei geschlossenem als auch offenen Ventil von Kanalkraftstoff und Einspritzung bei offenem Ventil von Direktkraftstoff während eines Ansaugtakts, wobei sich die Einspritzungen teilweise überschneiden. Die nächste Kurve zeigt ein Beispiel von Einspritzung von Kanalkraftstoff bei sowohl geschlossenem als auch offenem und geschlossenem Ventil sowie eine Einspritzung von Direktkraftstoff bei offenem Ventil während eines Ansaugtakts, wobei sich die Einspritzungen nicht überschneiden und die Kraftstoffdirekteinspritzung zumindest teilweise während Verdichtung nach dem Schließen des Einlassventils erfolgt. Schließlich zeigt die letzte Kurve ein Beispiel einer Kanaleinspritzung bei geschlossenem Ventil und eine Einspritzung von Direktkraftstoff bei offenem Ventil während eines Ansaugtakts, wobei sich die Einspritzungen nicht überschneiden und die Kraftstoffdirekteinspritzung zumindest teilweise während Verdichtung nach Schließen des Einlassventils erfolgt. In den ersten drei Beispielen ist der Kanalkraftstoff bezüglich Steuerzeiten größer als der Direktkraftstoff, wobei in der letzten Kurve das Gegenteil zutrifft.
  • In einem Beispiel kann während Leerlaufbedingungen eine Kanaleinspritzung bei offenem Ventil mit einer kleineren Menge an Direkteinspritzung zumindest teilweise während eines Verdichtungstakts verwendet werden, um Verbrennungsstabilität zu verbessern, beispielsweise während eines Kaltstarts.
  • Anzumerken ist, dass in einer Ausführung zwei Kanaleinspritzventile verwendet werden können. In einem solchen Fall kann eine Routine ähnlich der von 41 verwendet werden. In einem solchen Fall können verschiedene Kombinationen von Einspritzung bei offenem Ventil und geschlossenem Ventil mittels eines oder mehrerer Kanaleinspritzventile verwendet werden. Wenn zum Beispiel nur eine einzige Einspritzquelle aktiv ist, kann eine andere Einspritzsteuerung verwendet werden, als wenn mehr als eine Einspritzquelle aktiv ist. Ferner können sich die Einspritzsteuerzeiten unter gewissen Bedingungen überschneiden und unter anderen Bedingungen nicht überschneiden.
  • Ein beispielhafter Ansatz zum Betreiben von mehreren Kanaleinspritzventilen wird bezüglich 43 beschrieben, die einen Drehzahl-/Lastbereich mit drei Regionen (Region 1, Region 2 und Region 3) zeigt, wobei Region 1 unter der Strichlinie, Region 2 zwischen der Strichlinie und der durchgehenden Linie und Bereich bei oder über der durchgehenden Linie liegt. In einem Beispiel kann nur eine erste Kraftstoffart (z.B. Kanalbenzineinspritzung) in Region 1 mit Einspritzsteuerung bei geschlossenem oder teilweise geschlossenem Ventil verwendet werden. Ferner kann eine Kombination beider Einspritzarten in Region 2 (z.B. eine Kanalbenzineinspritzung und Ethanoleinspritzung, wobei jede eine Einspritzsteuerung mit geschlossenem und/oder offenem Ventil aufweist) verwendet werden. Im Einzelnen kann sich in Region 2 bei Zunahme von Last die Menge der eingespritzten Kraftstoffarten verändern, z.B. durch Erhöhen von Einspritzung der Art 2 und Halten oder Senken der Einspritzung der Art 1. In einem spezifischen Beispiel gehen die Einspritzungen nur zu Einspritzung der Art 2 bei Bedingungen weit geöffneter Drosselklappe (die durchgehende Linie, Region 3) mit Einspritzsteuerung bei offenem und/oder geschlossenem Ventil.
  • Unter Bezug nun auf 44 wird eine beispielhafte Routine zum Steuern von Ladungsverstärkung (z.B. mittels eines Turboladers variabler Geometrie, eines elektrisch gesteuerten Laders, eines verstellbaren Kompressor-Bypassventils oder eines Ladedruckregelventils) beschrieben. Im Einzelnen liest die Routine bei 4410 Betriebsbedingungen wie Motordrehzahl, Fluidreservestand von Kraftstoffarten (z.B. Benzin in einem ersten Tank und Ethanol in einem zweiten Tank oder Mischungen derselben), Sollmotorleistung, Temperatur etc. Dann ermittelt die Routine bei 4412 einen Sollladebetrag (z.B. Sollposition eines VGT, Solldruckverhältnis über einem Kompressor etc.). Dann ermittelt die Routine bei 4414 eine Sollfluidzufuhr der Art 1 und 2.
  • Bei 4416 ermittelt die Routine, ob eine Fluidreserve der Art 2 unter einem Grenzwert liegt (zum Beispiel fast leer oder ob das System nicht in der Lage ist, die Sollmenge bei 4414 zu liefern). Wenn ja, geht die Routine weiter zu 4418, um den Ladebetrag zu reduzieren, um eine zum Beispiel durch Fehlen einer Sollmenge von Fluid der Art 2 verursachte Klopfneigung zu mindern.
  • Von 4418 oder einem Nein in 4416 ermittelt die Routine, ob ein Klopfhinweis bei 4420 vorliegt, zum Beispiel basierend auf einem Klopfsensor oder einem anderen hierin erwähnten Ansatz. Zum Beispiel können die Bedingungen das Vorliegen hohen Ladedrucks sein, eine Temperatur liegt über einem Grenzwert oder anderes. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 4424, um einen Ladebetrag weiter zu senken. Andernfalls geht die Routine weiter zu 4426, um festzustellen, ob eine zweite Bedingung vorliegt. Wenn ja, geht die Routine weiter zu 4428, um ein zugeführtes Fluid der Art 2 zu erhöhen und ein Fluid der Art 1 anzupassen, wenn dies zum Steuern von Kraftstoff-/Luftverhältnis und/oder Motordrehmoment nötig ist. Andernfalls geht die Routine weiter zu 4430, um die Zündsteuerzeiten auf spät zu verstellen.
  • Auf diese Weise kann eine Ladeverstärkung angepasst und ein verbesserter Motorbetrieb unter sich verändernden Bedingungen verwirklicht werden.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen, Systeme und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel können die obigen Ansätze auf V-6, I-3, I-4, I-5, I-6, V-8, V-10, V-12, Gegenkolben- und andere Motorausführungen angewendet werden.
  • Als anderes Beispiel kann Motor 10 ein Motor mit variablem Hubraum sein, bei dem einige Zylinder (z.B. die Hälfte) durch Deaktivieren von Ein- und Auslassventilen für diese Zylinder deaktiviert sind. Auf diese Weise kann eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht werden. Wie aber hierin angemerkt wurde, kann in einem Beispiel Einspritzung unter Verwenden mehrer Arten von Kraftstoffzufuhr (z.B. Kraftstoffzusammensetzung oder Zufuhrstelle) verwendet werden, um eine Klopfneigung bei höheren Lasten zu senken. Somit kann es durch Betreiben mit Direkteinspritzung eines alkoholhaltigen Kraftstoffs (beispielsweise Ethanol oder eine Ethanolmischung) während eines Zylinderdeaktivierungsbetriebs möglich sein, einen Bereich der Zylinderdeaktivierung zu vergrößern, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit weiter verbessert wird.
  • Wie für den Durchschnittsfachmann ersichtlich ist, können die nachstehend in den Flussdiagrammen beschriebenen spezifischen Routinen und die Beschreibung eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Auch wenn dies nicht eigens gezeigt wird, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden können. Weiterhin können diese Figuren einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Steuergerät 12 einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen. Weiterhin können zwar die verschiedenen Routinen einen „Start-„ und einen „End-„Block zeigen, doch können die Routinen zum Beispiel in iterativer Weise wiederholt ausgeführt werden.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst weiterhin alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (22)

  1. System für einen Motor mit: einem Zylinder des Motors; einem zum Einspritzen einer ersten Substanz zu dem Zylinder ausgelegten ersten Einspritzventil; einem zum Einspritzen einer zweiten Substanz zu dem Zylinder ausgelegten zweiten Einspritzventil; und einem zum Einleiten von Verbrennung in dem Motor durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ausgelegten Steuergerät, wobei der Kraftstoff während des Starts nur durch eines von erstem und zweitem Einspritzventil eingespritzt wird.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil ein Kanaleinspritzventil ist.
  3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einspritzventil ein Direktzylindereinspritzventil ist und die zweite Substanz Ethanol umfasst.
  4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einspritzventil ein Kanaleinspritzventil ist.
  5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start ein erster Verbrennungsvorgang aus einem nicht zündenden Zustand heraus ist.
  6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start ein Motorwarmlaufen umfasst.
  7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start einen Motorkaltbetrieb umfasst.
  8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start mehrere anfängliche Verbrennungsvorgänge umfasst.
  9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start Motoranlassen mittels eines Motors umfasst.
  10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz und die zweite Substanz jeweils ein Kraftstoff sind.
  11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz Benzin umfasst und die zweite Substanz einen Alkohol umfasst.
  12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz Benzin umfasst und die zweite Substanz Wasser umfasst.
  13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz Benzin umfasst und die zweite Substanz Wasser und Ethanol umfasst.
  14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Start eine Motorneustartbedingung umfasst.
  15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät weiterhin eine Einspritzung von dem zweiten der Einspritzventile aus ausführt, nachdem die Motorkühlmitteltemperatur einen Grenzwert erreicht.
  16. Verfahren zum Steuern eines Motors, wobei der Motor einen Zylinder mit einem ersten Einspritzventil, das zum Einspritzen einer ersten Substanz zu dem Zylinder ausgelegt ist, und einem zweiten Einspritzventil, das zum Einspritzen einer zweiten Substanz zu dem Zylinder ausgelegt ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Einleiten der Verbrennung in dem Motor durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, wobei der Kraftstoff während des Starts nur von einem von erstem und zweitem Einspritzventil eingespritzt wird; und Aktivieren von Einspritzung von einem anderen von erstem und zweitem Einspritzventil als Reaktion auf eine Betriebsbedingung.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil ein Direktzylindereinspritzventil ist und das zweite Einspritzventil ein Kanaleinspritzventil ist, wobei nur das Kanaleinspritzventil zumindest während eines Teils des Starts Kraftstoff zuführt, die erste Substanz Benzin umfasst und die zweite Substanz Ethanol umfasst.
  18. System für einen Motor mit: einem Zylinder des Motors; einem zum Einspritzen einer ersten Substanz zu dem Zylinder ausgelegten ersten Direkteinspritzventil; einem zum Einspritzen eines Kraftstoffs zu dem Zylinder ausgelegten zweiten Kanaleinspritzventil; und einem zum Ausführen von Verbrennung in dem Motor durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ausgelegten Steuergerät, wobei der Kraftstoff während ausgewählter Motorstartbedingungen von dem Kanaleinspritzventil eingespritzt wird und die Einspritzung durch das Direkteinspritzventil basierend auf einer Betriebsbedingung aktiviert wird.
  19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung Temperatur ist und die erste Substanz Ethanol umfasst.
  20. System für einen Motor mit: einem Zylinder des Motors; einem zum Einspritzen eines Gemisches aus Benzin und einem Alkohol zu dem Zylinder ausgelegten Einspritzventil; und einem zum Verändern einer relativen Menge des Benzins und Alkohols ausgelegten Steuergerät zum Vergrößern einer in dem Motor während Motorstartens verbrannten Benzinmenge.
  21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil ein Direktzylindereinspritzventil ist und der Alkohol Ethanol und/oder Wasser umfasst.
  22. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil ein Kanaleinspritzventil ist und der Alkohol Ethanol und/oder Wasser umfasst und dass der Motor mit einem sich auf der Straße fortbewegenden Fahrzeug gekoppelt ist.
DE102006056574A 2005-11-30 2006-11-30 Warmlaufstrategie für Ethanoldirekteinspritzung plus Benzin-Kanalkraftstoffeinspritzung Ceased DE102006056574A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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