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Motoren können mit Abgasrückführungs(AGR)-Systemen konfiguriert sein, um wenigstens etwas Abgas aus einem Motor-Abgasdurchgang zu einem Motor-Ansaugdurchgang umzuleiten. Durch das Regeln der AGR, um eine gewünschte Motorverdünnung zu gewährleisten, können Motor-Pumparbeit, Motorklopfen sowie NOx-Emissionen verringert werden. Zum Beispiel ermöglicht bei Teilgas-Betriebsbedingungen das Bereitstellen von AGR für die Zylinder des Motors, dass die Drossel für die gleiche Motorlast in einem größeren Ausmaß geöffnet wird. Durch das Verringern der Drosselung des Motors können Pumpverluste verringert werden, was folglich den Kraftstoff-Wirkungsgrad verbessert. Ferner können durch das Bereitstellen von AGR für den Motor die Verbrennungstemperaturen verringert werden (insbesondere bei Umsetzungen, wo die AGR gekühlt wird, bevor sie für die Zylinder bereitgestellt wird). Kühlere Verbrennungstemperaturen gewährleisten eine Motor-Klopffestigkeit und steigern folglich den thermischen Motorwirkungsgrad. Darüber hinaus verringert die AGR eine Verbrennungsflammentemperatur, was eine Menge des während der Verbrennung erzeugten NOx verringert.
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Bei einigen Herangehensweisen kann das aus nur einem oder mehreren von einer Teilmenge von Zylindern ausgestoßene Gas zurückgeführt werden, um AGR für alle Zylinder des Motors bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine AGR-Leitung an einen Abgaskanal eines dedizierten AGR-Zylinders angeschlossen sein, so dass Abgas aus dem dedizierten Zylinder in den Ansaugkrümmer des Motors eingeleitet wird, um eine AGR zu gewährleisten. Auf diese Weise kann für den Motoransaugkanal eine im Wesentlichen festgelegte Menge an AGR-Durchfluss bereitgestellt werden.
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Bei solchen Herangehensweisen, die dedizierte AGR-Zylinder verwenden, um AGR für den Motor bereitzustellen, haben die Erfinder hierbei erkannt, dass es wünschenswert sein kann, den dedizierten AGR-Zylinder fett laufen zu lassen, um die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-AGR-Gemischs zu steigern. Die Zündfähigkeit kann auf Grund des Vorhandenseins von Wasserstoff, der in dem dedizierten Zylinder, wenn er fett läuft, gebildet wird, verbessert werden. Ein übermäßiges Steigern der in den dedizierten Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge kann zu einem verringerten Verbrennungswirkungsgrad und/oder Bedingungen von gesteigertem Rauch während des Motorbetriebs führen. Zum Beispiel kann das Steigern der Fettheit in dem AGR-Zylinder über die für den besten Verbrennungswirkungsgrad erforderliche hinaus eine Rauchbildung verursachen, und ein weiteres Steigern der Fettheit kann die Fähigkeit, die Ladung zu zünden, verringern. Daher kann die Kraftstoffmenge, die zu einem dedizierten AGR-Zylinder hinzugegeben werden kann, begrenzt sein.
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Folglich kann, bei einem Beispiel, einigen der obigen Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren begegnet werden, das Folgendes umfasst: vor der Verbrennung das Einspritzen einer ersten Kraftstoffmenge in einen dedizierten AGR-Zylinder, z.B. in einer Menge, die einen optimalen Verbrennungswirkungsgrad gewährleistet, und nach der Verbrennung und während eines Ausdehnungs- und/oder eines Ausstoßtaktes das direkte Einspritzen einer zweiten Kraftstoffmenge in den dedizierten AGR-Zylinder. Die erste und die zweite Einspritzung können während eines gemeinsamen Zylinderverbrennungszyklus erfolgen und können in aufeinanderfolgenden Zyklen des dedizierten AGR-Zylinders wiederholt durchgeführt werden.
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Auf diese Weise kann eine gesteigerte Kraftstoffmenge in den AGR-Strom eingeleitet werden, während eine gute Verbrennung mit niedriger Rußbildung aufrechterhalten wird. Ferner kann bei einer solchen Herangehensweise die Pumparbeit bei Teilgas für die verbleibenden Zylinder in dem Motor über Kraftstoffverdampfung in dem dedizierten AGR-Zylinder verringert werden, und die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen in den verbleibenden Zylindern können verkleinert werden, was zu Kosteneinsparungen und gesteigertem Kraftstoff-Wirkungsgrad führt. Darüber hinaus kann eine solche Herangehensweise unter Motor-Kaltstartbedingungen eingesetzt werden, während der dedizierte Zylinder in einem mageren Modus betrieben wird, wenn weniger als eine volle AGR gewünscht wird. Zum Beispiel könnte, um die Kraftstoffverdampfung zu unterstützen, eine kleine Kraftstoffmenge verbrannt werden (über eine Schichtladungseinspritzung während eines Verdichtungstaktes des dedizierten AGR-Zylinders), um die Luft/den Zylinder zu erhitzen, und danach könnte Kraftstoff später im Zyklus eingespritzt werden, um die Verdampfung des Kraftstoffs zu verbessern. Auf diese Weise kann die Kraftstoffaufbereitung, z.B. die Rauchminderung bei Direkteinspritzungsanwendungen, während des Aufwärmens des Motors verbessert werden.
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Es wird sich verstehen, dass die Kurzdarstellung oben bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung, die folgt, weiter beschrieben werden, einzuführen. Sie ist nicht dazu bestimmt, Schlüssel- oder Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, dessen Rahmen durch die Ansprüche definiert wird, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen, welche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen, begrenzt.
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1 und 2 zeigen ein beispielhaftes Motorsystem nach der Offenbarung.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Nachverbrennungseinspritzung in einem dedizierten AGR-Zylinder nach der Offenbarung.
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4 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Nachverbrennungseinspritzung in einem dedizierten AGR-Zylinder nach der Offenbarung.
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Die vorliegende Beschreibung betrifft das Steigern einer Kraftstoffmenge in einem Abgasrückführungs(AGR)-Strom in einem Motor, wie beispielsweise dem in 1 gezeigten Motorsystem. Wie in 2 gezeigt, kann ein Motorsystem einen dedizierten oder Spenderzylinder einschließen, aus dem der AGR-Strom abgezogen wird. Zum Beispiel kann ein Abgaskanal eines dedizierten AGR-Zylinders an einen Ansaugkanal des Motors angeschlossen sein, um Abgas aus dem dedizierten Zylinder für alle Zylinder in dem Motor bereitzustellen. Wie oben bemerkt, kann es wünschenswert sein, die Fettheit in dem dedizierten AGR-Zylinder zu steigern, um die Zündfähigkeit des Gemischs in jedem Zylinder, der diese AGR einschließt, zu steigern. Jedoch kann das Steigern der in den dedizierten Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge zu einem verringerten Verbrennungswirkungsgrad und Bedingungen gesteigerten Rauchs oder Rußes während des Motorbetriebs führen. Zum Beispiel kann das Steigern der Fettheit in dem AGR-Zylinder über die für den besten Verbrennungswirkungsgrad erforderliche hinaus eine Rauchbildung verursachen, und ein weiteres Steigern der Fettheit kann die Fähigkeit, die Ladung zu zünden, verringern. Daher kann die Kraftstoffmenge, die zu einem dedizierten AGR-Zylinder zur Verbrennung hinzugegeben werden kann, begrenzt sein. Wie in 3 und 4 gezeigt, kann, um diese Luft-/Kraftstoff-Begrenzungen in dem dedizierten Zylinder zu überwinden, während Nachverbrennungsbedingungen in dem Zylinder, d.h. während des Ausdehnungs- und/oder des Ausstoßtaktes, zusätzlicher Kraftstoff in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden. Der Zeitpunkt der Einspritzung wird die Temperatur und den Druck, auf die der Kraftstoff trifft, bestimmen und wird die chemischen Reaktionen, die stattfinden, beeinflussen. 1 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine 10 ab. Der Motor 10 kann Steuerungsparameter von einem Steuerungssystem, das ein Steuergerät 12 einschließt, und über ein Eingabegerät 132 eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 empfangen. Bei diesem Beispiel schließt das Eingabegerät 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP ein. Der Zylinder (hierin ebenfalls die „Verbrennungskammer“) 14 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände 136 mit einem darin angeordneten Kolben 138 einschließen. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Personenfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Ansaugluftdurchgängen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluft-Durchgang 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugdurchgänge eine Aufladungseinrichtung, wie beispielsweise einen Turbolader oder einen Lader, einschließen. Zum Beispiel zeigt 1, dass der Motor 10 mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugdurchgängen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgasdurchgangs 148 angeordnet ist, einschließt. Der Verdichter 174 kann wenigstens teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 angetrieben werden, wenn die Aufladungseinrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. Jedoch kann bei anderen Beispielen, wie beispielsweise, wenn der Motor 10 mit einem Lader versehen ist, die Abgasturbine 176 wahlweise weggelassen werden, wenn der Verdichter 174 durch mechanischen Antrieb von einem Elektromotor oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselplatte 164 einschließt, kann entlang eines Ansaugdurchgangs des Motors bereitgestellt werden, um die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den Druck der für die Motorzylinder bereitgestellten Ansaugluft zu verändern. Zum Beispiel kann die Drossel 20, wie in 1 gezeigt, stromabwärts von dem Verdichter 174 angeordnet sein oder kann alternativ dazu stromaufwärts von dem Verdichter 174 bereitgestellt werden. Ein Ladeluftkühler, z.B. der unten beschriebene Ladeluftkühler 232, der in 2 gezeigt wird, kann in dem Durchgang 144 oder 146 verwendet werden, um die Temperatur zu verringern und die Dichte der in den Zylinder eintretenden Luft zu steigern.
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Der Abgasdurchgang 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu denen von Zylinder 14 aufnehmen. Ein Abgassensor 128 wird stromaufwärts von einer Emissionsregeleinrichtung 178 an den Abgasdurchgang 148 angeschlossen gezeigt. Der Sensor 128 kann ausgewählt sein unter verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie beispielsweise einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO(universal or wide-range exhaust gas oxygen)-, einem Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO – (wie abgebildet), einem HEGO(beheizten – heated EGO) –, einem NOx-, HC-, oder CO-Sensor. Die Emissionsregeleinrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Filter, verschiedene andere Emissionsregeleinrichtungen oder Kombinationen derselben sein.
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Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensor(en) (nicht gezeigt), der/die in dem Abgasdurchgang 148 angeordnet ist/sind, gemessen werden. Alternativ dazu kann die Abgastemperatur auf der Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio – AFR), Zündverzögerung usw., abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es wird zu erkennen sein, dass die Abgastemperatur alternativ dazu durch eine beliebige Kombination von hierin aufgelisteten Temperaturabschätzungsverfahren abgeschätzt werden kann.
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Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventil(e) und ein oder mehrere Auslassventil(e) einschließen. Zum Beispiel wird gezeigt, dass der Zylinder 14 wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156, die an einem oberen Bereich des Zylinders 14 angeordnet sind, einschließt. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile, die an einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind, einschließen.
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Das Einlassventil 150 kann durch Nockenbetätigung über ein Nockenbetätigungssystem 151 durch das Steuergerät 12 gesteuert werden. Ähnlich kann das Auslassventil 156 über ein Nockenbetätigungssystem 153 durch das Steuergerät 12 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken einschließen und können eines oder mehrere von den Systemen Nockenprofil-Umschaltung (cam profile switching – CPS), variable Nockensteuerung (variable cam timing – VCT), variable Ventilsteuerung (variable valve timing – VVT) und/oder variabler Ventilhub (variable valve lift – VVL) benutzen, die durch das Steuergerät 12 betätigt werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Betrieb des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann jeweils durch Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellen-Positionssensoren 155 beziehungsweise 157 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die ein CPS- und/oder ein VCT-System einschließt, gesteuertes Auslassventil einschließen. Bei noch anderen Ausführungsformen können die Einlass- und die Auslassventile durch ein gemeinsames Ventil-Stellorgan oder -Betätigungssystem oder ein veränderliches Ventilsteuerung-Stellorgan oder -Betätigungssystem gesteuert werden.
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Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis haben, welches das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt beziehungsweise oberen Totpunkt befindet. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. Jedoch kann das Verdichtungsverhältnis bei einigen Beispielen, wenn unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, gesteigert werden. Dies kann zum Beispiel geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auf Grund seiner Wirkung auf das Motorklopfen ebenfalls gesteigert werden, falls Direkteinspritzung verwendet wird. Ferner kann die Verwendung von hohen AGR-Niveaus ebenfalls gesteigerte Verdichtungsverhältnisse ermöglichen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung einschließen. Ein Zündsystem 190 kann, unter ausgewählten Betriebsmodi, über die Zündkerze 192 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von dem Steuergerät 12 einen Zündfunken für die Verbrennungskammer 14 bereitstellen. Jedoch kann bei einigen Ausführungsformen, wie beispielsweise, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann, die Zündkerze 192 weggelassen werden.
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Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 166 wird unmittelbar an den Zylinder 14 angeschlossen gezeigt, um Kraftstoff direkt in denselben einzuspritzen, in Proportion zu der Impulsbreite eines über einen elektronischen Treiber 168 von dem Steuergerät 12 empfangenen Signals FPW. Auf diese Weise gewährleistet die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 166 das, was als Direkteinspritzung (im Folgenden ebenfalls als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 die Einspritzvorrichtung 166 als eine seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie ebenfalls über dem Kolben, wie beispielsweise nahe der Position der Zündkerze 192, angeordnet sein. Eine solche Position kann auf Grund der niedrigeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholgrundlage die Mischung und die Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholgrundlage betrieben wird. Alternativ dazu kann die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 166 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 8 zugeführt werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr einschließt. Alternativ dazu kann der Kraftstoff durch eine Einzelstufen-Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck abgegeben werden. Ferner können die Kraftstofftanks einen Druckwandler haben, der ein Signal für das Steuergerät 12 bereitstellt.
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Es wird zu erkennen sein, dass, während bei einer Ausführungsform der Motor durch das Einspritzen von Kraftstoff über eine einzige Direkteinspritzvorrichtung betrieben wird, der Motor bei alternativen Ausführungsformen durch die Verwendung von zwei Einspritzvorrichtungen (einer Direkteinspritzvorrichtung 166 und einer Saugrohr-Einspritzvorrichtung) und das Variieren einer relativen Einspritzmenge von jeder Einspritzvorrichtung betrieben werden kann.
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Der Kraftstoff kann dem Zylinder durch die Einspritzvorrichtung während eines einzigen Zyklus des Zylinders zugeführt werden. Ferner können die Verteilung und/oder die relative Kraftstoffmenge, die von der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Motortemperatur, der Umgebungstemperatur usw., variieren, wie hierin unten beschrieben. Ferner können, für ein einziges Verbrennungsereignis, mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs je Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Ansaug-, des Verdichtungs-, des Ausdehnungs- oder des Ausstoßtaktes oder einer beliebigen angemessenen Kombination derselben durchgeführt werden.
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Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. An sich kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoff-Einspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. einschließen.
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Der Motor 10 kann ferner eine AGR-Anlage 194 einschließen, die einen oder mehrere Abgasrückführungsdurchgänge zum Zurückführen eines Teils des Abgases von dem Motor-Abgaskanal zu dem Motor-Ansaugkanal einschließt. An sich kann, durch das Zurückführen von etwas Abgas, eine Motorverdünnung beeinflusst werden, was durch das Verringern von Motorklopfen, Spitzen-Zylinderverbrennungstemperaturen und -drücken, Drosselungsverlusten und NOx-Emissionen die Motorleistung steigern kann. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann das Abgas über einen AGR-Durchgang 141 von dem Abgasdurchgang 148 zu dem Ansaugdurchgang 144 zurückgeführt werden. Die für den Ansaugdurchgang 144 bereitgestellte AGR-Menge kann durch das Steuergerät 12 über ein AGR-Ventil 143 verändert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 145 innerhalb des AGR-Durchgangs angeordnet sein und kann eine Anzeige von einem oder mehreren von Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases bereitstellen. Ein AGR-Kühler (nicht gezeigt) kann entlang des AGR-Durchgangs 141 eingeschlossen sein.
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Es wird zu erkennen sein, dass, während die Ausführungsform von 1 zeigt, dass Hochdruck-AGR (HD-AGR) über einen HD-AGR-Durchgang bereitgestellt wird, der zwischen dem Motor-Ansaugkanal stromabwärts von dem Turbolader-Verdichter und dem Motor-Abgaskanal stromaufwärts von der Turbine angeschlossen ist, der Motor bei alternativen Ausführungsformen so konfiguriert sein kann, dass ebenfalls Niederdruck-AGR (ND-AGR) über einen ND-AGR-Durchgang bereitgestellt wird, der zwischen dem Motor-Ansaugkanal stromaufwärts von dem Verdichter und dem Motor-Abgaskanal stromabwärts von der Turbine angeschlossen ist. Bei einem Beispiel kann unter Bedingungen wie beispielsweise dem Fehlen von durch den Turbolader bereitgestellter Aufladung ein HD-AGR-Strom bereitgestellt werden, während unter Bedingungen wie beispielsweise dem Vorhandensein der Turboaufladung und/oder, wenn eine Abgastemperatur oberhalb einer Schwelle liegt, ein ND-AGR-Strom bereitgestellt werden kann. Wenn unterschiedliche HD-AGR- und ND-AGR-Durchgänge eingeschlossen sind, können die jeweiligen AGR-Ströme über Einstellungen an jeweiligen AGR-Ventilen geregelt werden.
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Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein Mikrorechner gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabeports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, bei diesem besonderen Beispiel als Festspeicherchip 110 gezeigt, Direktzugriffsspeicher 112, batteriestromgestützten Speicher 114 und einen Datenbus einschließt. Zum Beispiel können der ROM 110, der RAM 112 oder der KAM 114, allein oder in Kombination, repräsentativ sein für ein rechnerlesbares Medium, das programmiert werden kann, um Anweisungen zu enthalten, die durch den Prozessor 106 ausführbar sind, um den Betrieb des Motors 10 zu steuern. Das Steuergerät 12 kann verschiedene Signale von an den Motor 10 angeschlossenen Sensoren empfangen, zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen, einschließlich der Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF) von einem Luftmassenstromsensor 122, eines Zündungsprofil-Aufnehmersignals (PIP) von einem an die Kurbelwelle 140 angeschlossenen Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappen-Stellungssensor und eines Krümmer-Absolutdruck-Signals (MAP) von einem Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch das Steuergerät 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Anzeige des Unterdrucks oder Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Noch andere Sensoren können Kraftstoff-Pegelsensoren und Kraftstoff-Zusammensetzungssensoren einschließen, die an den/die Kraftstofftank(s) des Kraftstoffsystems angeschlossen sind.
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Fernerhin kann das Steuergerät 12 Signale empfangen, die auf verschiedene mit dem Motor 10 verbundene Temperaturen schließen lassen. Zum Beispiel kann eine Motor-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 118 angeschlossenen Temperatursensor 116 an das Steuergerät 12 gesendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sensor 128 eine Anzeige der Abgastemperatur für das Steuergerät 12 bereitstellen. Ein Sensor 181 kann eine Anzeige der Öltemperatur oder der Ölviskosität für das Steuergerät 12 bereitstellen. Ein Sensor 182 kann eine Anzeige der Umgebungstemperatur für das Steuergerät 12 bereitstellen. Einer oder mehrere dieser Sensoren kann/können eine Anzeige einer Motortemperatur bereitstellen, die durch das Steuergerät 12 dazu verwendet werden kann, den Betrieb des Motors zu steuern.
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2 zeigt ein anderes beispielhaftes Motorsystem 10. Gleich nummerierte in 2 gezeigte Elemente entsprechen den oben beschriebenen gleich nummerierten in 1 gezeigten Elementen. In 2 schließt das Motorsystem einen Motor mit einer Zylinderbank 216 ein, die mehrere Zylinder, z.B. einen Zylinder 204, einen Zylinder 206, einen Zylinder 208 und einen Zylinder 210, einschließt. Jeder in 2 gezeigte Zylinder kann dem oben beschriebenen in 1 gezeigten Zylinder 14 entsprechen. Jeder Zylinder schließt ein oder mehrere Einlassventile, z.B. die Einlassventile 212 im Zylinder 210 und die Einlassventile 218 im Zylinder 204, und ein oder mehrere Auslassventile, z.B. die Auslassventile 214 im Zylinder 210 und die Auslassventile 220 im Zylinder 204, ein. Ferner kann jeder Zylinder eine an denselben gekoppelte Zündkerze einschließen, so dass der Motor ein Motor mit Funkenzündung ist. Zum Beispiel schließt der Zylinder 210 eine Zündkerze 228 ein, der Zylinder 208 schließt eine Zündkerze 226 ein, der Zylinder 206 schließt eine Zündkerze 224 ein, und der Zylinder 204 schließt eine Zündkerze 222 ein.
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Das in 2 gezeigte Motorsystem 10 schließt einen dedizierten AGR-Zylinder 204 ein, der dafür verwendet wird, über eine AGR-Leitung 141 einem Ansaugkanal des Motors AGR zuzuführen. Folglich kann die AGR-Leitung 141 an einen Abgaskanal des Zylinders 204 angeschlossen sein und kann nicht an die Abgaskanäle der anderen verbleibenden Zylinder 206, 208 und 210 angeschlossen sein. Ferner kann die AGR-Leitung 141 einen Abgassensor 236 einschließen, der ausgewählt sein kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie beispielsweise einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO(universal or wide-range exhaust gas oxygen)-, einem Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO-, einem HEGO(beheizten – heated EGO)-, einem NOx-, HC-, oder CO-Sensor.
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Die AGR-Leitung 141 kann ferner einen Katalysator 238, z.B. einen Wassergas-Konvertierungskatalysator, einschließen, der dazu verwendet wird, Kohlenmonoxid und Wasser im Abgaskanal in Kohlendioxid und Wasserstoff zur Verbrennung im Motor umzuwandeln. Die AGR-Leitung 141 koppelt den Abgaskanal von dem dedizierten AGR-Zylinder 204 mit dem Ansaugdurchgang 144 an einer Position stromaufwärts von der Drossel 20. Wie in 2 abgebildet, ist die AGR an den Ansaugkrümmer angeschlossen, der alle Zylinder des Motors, einschließlich des dedizierten AGR-Zylinders, speist. Bei einer alternativen Konfiguration kann der dedizierte AGR-Zylinder seine(n) eigene(n) Drossel und Ansaugkrümmer haben und kann keine AGR aus seinem eigenen Abgasdurchgang empfangen. Bei diesem Beispiel kann das Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder 204 dem Motor-Ansaugkanal 146 zur Zuführung zu den verbleibenden Zylindern, z.B. den Zylindern 206, 208 und 210, zugeführt werden. Bei einigen Beispielen kann eine Mischeinrichtung 230 an der Verbindungsstelle, wo die AGR-Leitung 141 an den Ansaugdurchgang 144 angeschlossen ist, eingeschlossen sein, um das Mischen von AGR mit Ansaugluft zu unterstützen. Ferner kann ein Zwischenkühler oder Ladeluftkühler 232 in dem Motor-Ansaugkanal zwischen der Drossel 20 und der Mischeinrichtung 230 eingeschlossen sein, um das Kühlen der AGR-Gase, bevor sie in die über den Ansaugkanal 146 an die Motor-Zylinder angeschlossenen Ansaugdurchgänge eintreten, zu unterstützen. Die anderen oder verbleibenden Zylinder 210, 208 und 206, die keine dedizierten AGR-Zylinder sind und keine AGR für den Motor erzeugen, sind über den Abgasdurchgang 148 an die Abgasturbine 176 angeschlossen. Bei einer alternativen Konfiguration kann der Motor die Fähigkeit einschließen, das Leiten des Abgases von dem Zylinder 204 entweder zu dem Durchgang 141 für eine Rückführung oder zu dem Durchgang 148 für keine Rückführung umzuschalten. Zum Beispiel kann ein Ventil 243 wahlweise an einen Abgaskanal des dedizierten AGR-Zylinders 204 angeschlossen sein, wobei das Ventil 243 betätigt werden kann, um das Leiten des Abgases von dem Zylinder 204 entweder zu dem Durchgang 141 über eine Leitung 241 für eine Rückführung oder zu dem Durchgang 148 über eine Leitung 245 für keine Rückführung umzuschalten.
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Der Kraftstoff kann auf eine Vielzahl von Weisen in die Zylinder eingespritzt werden, z.B. kann jeder Zylinder eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, z.B. die in 1 gezeigte Einspritzvorrichtung 166, einschließen, die unmittelbar an den Zylinder angeschlossen ist, um eine Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder zu gewährleisten. Jedoch kann bei anderen Beispielen an Stelle von oder zusätzlich zu der Direkteinspritzung Saugrohreinspritzung verwendet werden. Der dedizierte AGR-Zylinder 204 hat eine Direkteinspritzvorrichtung und kann bei einigen Beispielen ebenfalls eine Saugrohr-Einspritzvorrichtung 234 einschließen. Bei anderen Beispielen kann die Saugrohr-Einspritzvorrichtung 234 jedoch weggelassen werden, so dass der Kraftstoff nur direkt in den dedizierten AGR-Zylinder 204 eingespritzt wird.
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Während des Motorbetriebs kann eine Kraftstoffmenge in den dedizierten AGR-Zylinder 204 eingespritzt werden, so dass der Zylinder geringfügig fett läuft, um die Zündfähigkeit des dem Motor über die AGR-Leitung 141 zugeführten Luft-Kraftstoff-AGR-Gemischs zu verbessern. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffmenge während eines Ansaugtaktes eines Kolbens in dem Zylinder in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden, während eines oder mehrere der Einlassventile 218 vor der Funkenzündung und der Verbrennung in dem Zylinder 204 geöffnet sind. Um die Verbrennung des dem Motor zugeführten Luft-Kraftstoff-AGR-Gemischs weiter zu verbessern, kann es wünschenswert sein, eine in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge zu steigern. Jedoch kann, wie oben bemerkt, das Steigern der vor der Verbrennung in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge zu einem verringerten Verbrennungswirkungsgrad und Bedingungen von gesteigertem Rauch oder Ruß während des Motorbetriebs führen. Zum Beispiel kann ein Steigern der Fettheit in dem AGR-Zylinder über die für den besten Verbrennungswirkungsgrad erforderliche hinaus Rauchbildung verursachen, und ein weiteres Steigern der Fettheit kann die Fähigkeit, die Ladung zu zünden, verringern. Daher kann die Kraftstoffmenge, die zu einem dedizierten AGR-Zylinder zur Verbrennung zugegeben werden kann, begrenzt sein. Wie unten in Bezug auf 3 und 4 beschrieben, kann, um diese Luft-Kraftstoff-Begrenzungen in dem dedizierten Zylinder zu überwinden, zusätzlicher Kraftstoff während Nachverbrennungsbedingungen in dem Zylinder, z.B. während des Ausdehnungs-und/oder des Ausstoßtaktes, in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zur Nachverbrennungseinspritzung in einen dedizierten AGR-Zylinder, z.B. den in 2 gezeigten Zylinder 204, um die Luft-Kraftstoff-Begrenzungen in dem dedizierten Zylinder zu überwinden und die Kraftstoffverdampfung unter Kaltstartbedingungen zu unterstützen. Wie in 2 gezeigt, kann der dedizierte AGR-Zylinder an einen Ansaugkanal des Motors angeschlossen sein. Ferner kann der Motor ein Motor mit Funkenzündung sein. Der in 4 gezeigte beispielhafte Verbrennungszyklus 400 wird gleichzeitig mit 3 beschrieben werden, um die Nachverbrennungseinspritzung in den dedizierten AGR-Zylinder während eines Verbrennungszyklus 400 unter verschiedenen Bedingungen zu illustrieren. Bei 402 zeigt 4 eine graphische Darstellung von Einlass- und Auslassventilhub gegenüber der Kolbenstellung in dem Zylinder, wenn sich der Kolben zwischen einer oberen Totpunkt-(OT-) und einer unteren Totpunkt-(UT-)Stellung hin- und herbewegt. Bei 404 zeigt 4 die Kraftstoffeinspritzung in den dedizierten AGR-Zylinder gegenüber der Kolbenstellung.
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Bei 304 schließt das Verfahren 300 das Feststellen, ob Kaltstartbedingungen vorliegen, ein. Zum Beispiel können Kaltstartbedingungen Motor-Betriebsbedingungen einschließen, wobei eine Motortemperatur geringer ist als eine Schwellentemperatur. Als ein Beispiel können Kaltstartbedingungen anschließend an ein Anlassereignis eines Fahrzeugs auftreten, wenn ein Motor aus dem Stillstand gestartet wird. Es ist üblich, einen Motor während solcher Kaltstartbedingungen mit verzögertem Zündzeitpunkt zu betreiben, um die an dem Kolben verrichtete wirksame Arbeit für eine durch Verbrennung erzeugte gegebene Wärmemenge zu vermindern. Viel von der spät im Ausdehnungstakt erzeugten Wärme tritt den Abgaskanal, um schnell den Katalysator aufzuheizen, was die Endrohremissionen verbessert. Da das Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder zum Ansaugkanal des Motors zurückgeführt werden wird, kann dieser Zylinder fett gefahren werden und kann eine Kraftstoff-Direkteinspritzung nach der Verbrennung einschließen. Der nach der Verbrennung eingespritzte Kraftstoff wird in dem heißen Gas unverzüglich verdampfen, was die Herausforderungen der Kraftstoffverdampfung während der Kaltstartbedingungen abschwächt.
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Falls bei 304 Kaltstartbedingungen vorliegen, schreitet das Verfahren 300 fort zu 306. Bei 306 schließt das Verfahren 300 das Einspritzen einer ersten Kraftstoffmenge vor der Verbrennung ein was zu einem insgesamt mageren Vorverbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis führt, das aber auf Grund der Schichtung nahe der Zündkerze nahezu stöchiometrisch sein kann. Zum Beispiel kann, wie in dem in 4 gezeigten beispielhaften Verbrennungszyklus 400 illustriert, während eines ersten Einspritzungsereignisses 408, eine erste Kraftstoffmenge vor der Verbrennung, z.B. während eines Ansaugtaktes des Kolbens in dem Zylinder, wenn sich der Kolben von einer oberen Totpunktstellung (OT1) zu einer unteren Totpunktstellung (UT1) bewegt, während ein oder mehrere Zylinder-Einlassventile, wie bei 406 in 4 angezeigt, wenigstens teilweise offen sind, in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden. Die erste Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 vor der Verbrennung eingespritzt wird, kann so gewählt werden, dass sie ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder gewährleistet, das geringer ist als die Stöchiometrie. Diese erste Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung in den dedizierten Zylinder eingespritzt wird, kann auf verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, z.B. einer Temperatur des Motors und der Motordrehzahl, Motorlast usw., beruhen. Der Zeitpunkt der Funkenzündung in dem dedizierten AGR-Zylinder kann, verglichen mit den anderen Zylindern, derart vorgezogen werden, dass die durch die kleinere Kraftstoffmenge früher in dem Zyklus in dem AGR-Zylinder verrichtete Arbeit ähnlich der später in dem Zyklus mit einem nahezu stöchiometrischen Gemisch in den anderen Zylindern an dem Kolben verrichteten Arbeit ist.
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Um die Kraftstoffverdampfung während der Kaltstartbedingungen zu unterstützen, während sich der Motor aufwärmt, kann während eines zweiten Einspritzungsereignisses 412 eine zusätzliche, zweite Kraftstoffmenge in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden, nachdem ein Verbrennungsereignis 416 in dem dedizierten Zylinder erfolgt, z. B. nach einem Funkenereignis 410 während eines Ausdehnungstaktes, wenn sich der Kolben in dem Zylinder von dem oberen Totpunkt (OT2) zu dem unteren Totpunkt (UT2) in dem Zylinder bewegt, bei oder nahe einer Öffnung 414 eines oder mehrerer Auslassventile in dem Zylinder. Diese zweite Kraftstoffmenge, die in den Zylinder eingespritzt wird, kann ebenfalls auf verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, z.B. Motortemperatur, Motordrehzahl, Motorlast usw., beruhen. Ferner kann diese zweite Kraftstoffmenge, die in den dedizierten Zylinder eingespritzt wird, auf der ersten, vor der Verbrennung eingespritzten, Kraftstoffmenge beruhen. Zum Beispiel kann als Reaktion auf eine verminderte vor der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge eine gesteigerte Kraftstoffmenge nach der Verbrennung eingespritzt werden.
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Folglich schließt das Verfahren 300 bei 307 das Bestimmen von Kraftstoff-Einspritzmengen ein. Zum Beispiel können die vor der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge (die erste Menge, die während des Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird) und die nach der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge (die zweite Menge, die während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 eingespritzt wird) auf der Grundlage von verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motortemperatur, Motorlast, Motordrehzahl, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der AGR, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer usw., bestimmt werden. Die zum Bestimmen der Kraftstoff-Einspritzmengen verwendeten Motor-Betriebsbedingungen können ferner auf verschiedenen anderen Parametern, wie beispielsweise Motor-/Zylindertemperatur, Umgebungstemperatur, Abgastemperatur, Motorverdünnung, einem Ausmaß der Aufladung usw., beruhen.
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Nach dem Bestimmen der Kraftstoff-Einspritzmengen vor und nach der Verbrennung schließt das Verfahren 300 bei 308, vor der Verbrennung, das Einspritzen von Kraftstoff in den dedizierten AGR-Zylinder ein. Zum Beispiel kann, vor der Verbrennung, die erste Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird, direkt in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden. Jedoch kann bei anderen Beispielen, vor der Verbrennung, die erste Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird, über eine Saugrohr-Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden. Bei 310 schließt das Verfahren 300, nach der Verbrennung und bei oder nahe der Auslassventilöffnung, das direkte Einspritzen von Kraftstoff in den dedizierten AGR-Zylinder ein. Zum Beispiel kann, nach der Verbrennung und bei oder nahe der Auslassventilöffnung 414, die zweite Kraftstoffmenge, die während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 eingespritzt wird, in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden. Ferner kann zwischen der Einspritzung der ersten Kraftstoffmenge während des ersten Einspritzungsereignisses 408 und der Einspritzung der zweiten Kraftstoffmenge während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 im Wesentlichen kein Kraftstoff eingespritzt werden. Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzung kann zwischen den zwei Einspritzungsereignissen nicht kontinuierlich sein.
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Bei 312 schließt das Verfahren 300 das Bereitstellen von Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder für das Ansaugsystem des Motors ein. Zum Beispiel kann das Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder 204 dem Motor-Ansaugkanal 146 zur Zuführung an alle der Zylinder, z.B. die Zylinder 204, 206, 208 und 210, zur Verbrennung in denselben zugeführt werden. Bei einigen Beispielen kann das Verfahren 300 bei 314 das Verringern einer in die verbleibenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge einschließen. Zum Beispiel können die Kraftstoff-Einspritzmengen in den anderen verbleibenden Zylindern so eingestellt werden, dass sie sich einer gesteigerten Kraftstoffmenge in der AGR anpassen, um ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den verbleibenden Motorzylindern zu erreichen, während die Verbrennungsstabilität aufrechterhalten wird. Zum Beispiel kann eine in die anderen verbleibenden Zylinder, z.B. die Zylinder 206, 208 und 210, eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden, um eine gesteigerte Kraftstoffmenge in der AGR aus dem zweiten Verbrennungsereignis 412 auszugleichen. In dem Grenzfall kann die in die verbleibenden Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge null sein, falls durch die AGR ausreichend Kraftstoff bereitgestellt wird. Ähnlich kann die bei der ersten Einspritzung, z.B. der unten beschriebenen, in 4 gezeigten ersten Einspritzung 408, in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden, um die Kraftstoffmenge in der AGR auszugleichen.
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Wie oben bemerkt, kann der Motor die Fähigkeit einschließen, das Leiten des Abgases von dem Zylinder 204 entweder zu dem Durchgang 141 für eine Rückführung oder zu dem Durchgang 148 für keine Rückführung umzuschalten. Zum Beispiel kann ein Ventil 243 wahlweise an einen Abgaskanal des dedizierten Zylinders 204 angeschlossen sein, wobei das Ventil 243 betätigt werden kann, um das Leiten des Abgases von dem Zylinder 204 entweder zu dem Durchgang 141 über die Leitung 241 für eine Rückführung oder zu dem Durchgang 148 über die Leitung 245 für keine Rückführung umzuschalten. Folglich kann bei einigen Beispielen, anschließend an das direkte Einspritzen von Kraftstoff in den dedizierten AGR-Zylinder in Schritt 310, das Bereitstellen der AGR aus dem dedizierten AGR-Zylinder für den Einlasskanal unterbrochen werden, z.B. durch das Betätigen des Ventils 243, um das Leiten des Abgases von dem Zylinder 204 zu dem Durchgang 148 über die Leitung 245 für keine Rückführung umzuschalten.
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Zu 304 zurückkehrend, schreitet das Verfahren 300, falls bei 304 keine Kaltstartbedingungen vorliegen, fort zu 316. Zum Beispiel schreitet das Verfahren 300, nachdem der Motor aufgewärmt ist und/oder falls die Motortemperatur höher ist als die oben beschriebene Schwellentemperatur, dann fort zu 316. Bei 316 schließt das Verfahren 300 das Aufrechterhalten eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des dedizierten AGR-Zylinders ein. Zum Beispiel kann eine in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge gesteigert werden, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dedizierten AGR-Zylinders fett ist, mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das größer ist als die Stöchiometrie, während des Motorbetriebs.
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Zum Beispiel kann, wie in dem in 4 gezeigten beispielhaften Verbrennungszyklus 400 illustriert, eine dritte Kraftstoffmenge während eines ersten Einspritzungsereignisses 408 vor der Verbrennung, z.B. während eines Ansaugtaktes des Kolbens in dem Zylinder, wenn sich der Kolben von einer oberen Totpunktstellung (OT1) zu einer unteren Totpunktstellung (UT1) bewegt, während ein oder mehrere Zylinder-Einlassventile, wie bei 406 in 4 angezeigt, wenigstens teilweise offen sind, in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden. Die dritte Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird, kann größer sein als die erste Kraftstoffmenge, die, wie oben beschrieben, vor der Verbrennung während der Kaltstartbedingungen eingespritzt wird. Diese dritte Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung eingespritzt wird, kann so gewählt werden, dass sie ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder gewährleistet, das größer ist als die Stöchiometrie, und kann auf verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, z.B. einer Temperatur des Motors und Motordrehzahl, Motorlast usw., beruhen.
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Um eine Kraftstoffmenge einschließlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff in der AGR zu steigern, um die Verbrennung zu verbessern, kann während eines zweiten Einspritzungsereignisses 412 eine zusätzliche, vierte Kraftstoffmenge in den dedizierten Zylinder eingespritzt werden, nachdem ein Verbrennungsereignis 416 in dem dedizierten Zylinder erfolgt, z. B. nach einem Funkenereignis 410 während eines Ausdehnungstaktes, wenn sich der Kolben in dem Zylinder von dem oberen Totpunkt (OT2) zu dem unteren Totpunkt (UT2) in dem Zylinder bewegt, bei oder nahe einer Öffnung 414 eines oder mehrerer Auslassventile in dem Zylinder. Diese vierte Kraftstoffmenge, die in den Zylinder eingespritzt wird, kann ebenfalls auf verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, z.B. Motortemperatur, Motordrehzahl und Motorlast, beruhen. Ferner kann diese vierte Kraftstoffmenge, die in den dedizierten Zylinder eingespritzt wird, auf der dritten, vor der Verbrennung eingespritzten, Kraftstoffmenge beruhen, so dass die Kraftstoffmenge in der durch den dedizierten Zylinder bereitgestellten AGR fette Betriebsbedingungen aufrechterhält. Zum Beispiel kann als Reaktion auf eine verminderte vor der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge eine gesteigerte Kraftstoffmenge nach der Verbrennung eingespritzt werden.
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Folglich schließt das Verfahren 300 bei 317 das Bestimmen von Kraftstoff-Einspritzmengen ein. Zum Beispiel können die vor der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge (die dritte Menge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird) und die nach der Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge (die vierte Menge, die während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 eingespritzt wird) auf der Grundlage von verschiedenen Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motortemperatur, Motorlast, Motordrehzahl, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der AGR, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Ansaugkrümmer usw., bestimmt werden. Die zum Bestimmen der Kraftstoff-Einspritzmengen verwendeten Motor-Betriebsbedingungen können ferner auf verschiedenen anderen Parametern, wie beispielsweise Motor-/Zylindertemperatur, Umgebungstemperatur, Abgastemperatur, Motorverdünnung, einem Ausmaß der Aufladung usw., beruhen.
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Bei einigen Beispielen kann die dritte Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 vor der Verbrennung eingespritzt wird, gesteigert werden und die vierte, zusätzliche Kraftstoffmenge, die während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 nach der Verbrennung eingespritzt wird, kann auf der Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und/oder Motorlast, eingestellt werden. Zum Beispiel kann die dritte Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung eingespritzt wird, so gewählt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem dedizierten Zylinder nach der Einspritzung der dritten Menge größer ist als die Stöchiometrie, und die vierte, zusätzliche Kraftstoffmenge, die nach der Verbrennung eingespritzt wird, kann auf der Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und/oder Motorlast, eingestellt werden. Jedoch kann, während einiger Betriebsbedingungen die dritte Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung eingespritzt wird, ausreichend sein, um einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu entsprechen, und es kann nach der Verbrennung kein zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt werden.
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Als ein anderes Beispiel kann die dritte Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung eingespritzt wird, bis zu einem Grenzwert, z.B. einer Grenze, die einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 in dem dedizierten Zylinder entspricht, gesteigert werden, und die vierte, zusätzliche Kraftstoffmenge, die nach der Verbrennung eingespritzt wird, kann auf der Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und/oder Motorlast, eingestellt werden. Als noch ein anderes Beispiel kann die dritte Kraftstoffmenge, die vor der Verbrennung eingespritzt wird, so gewählt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem dedizierten Zylinder nach der Einspritzung der dritten Menge im Wesentlichen gleich der Stöchiometrie ist, und die vierte, zusätzliche Kraftstoffmenge, die nach der Verbrennung eingespritzt wird, kann auf der Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und/oder Motorlast, eingestellt werden.
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Nach dem Bestimmen der Kraftstoff-Einspritzmengen vor und nach der Verbrennung schließt das Verfahren 300 bei 318, vor der Verbrennung, das Einspritzen von Kraftstoff in den dedizierten AGR-Zylinder ein. Zum Beispiel kann, vor der Verbrennung, die dritte Kraftstoffmenge, die während des ersten Einspritzungsereignisses 408 eingespritzt wird, direkt in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden. Bei 320 schließt das Verfahren 300, nach der Verbrennung und bei oder nahe der Auslassventilöffnung, das Einspritzen von Kraftstoff in den dedizierten AGR-Zylinder ein. Zum Beispiel kann, nach der Verbrennung und bei oder nahe der Auslassventilöffnung 414, die vierte Kraftstoffmenge während des zweiten Einspritzungsereignisses 412 in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzt werden. Ferner kann zwischen der Einspritzung der dritten Kraftstoffmenge und der Einspritzung der vierten Kraftstoffmenge im Wesentlichen kein Kraftstoff eingespritzt werden. Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzung kann zwischen den zwei Einspritzungsereignissen 408 und 412 nicht kontinuierlich sein. Die Zeitsteuerung des bei dem zweiten Einspritzungsereignis eingespritzten Kraftstoffs kann in Abhängigkeit von Motor-Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Einspritzungsmenge, Auslassventilsteuerung usw., verändert werden.
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Bei 312 schließt das Verfahren 300 das Bereitstellen von Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder für die anderen verbleibenden Zylinder in dem Motor ein. Zum Beispiel kann das Abgas aus dem dedizierten AGR-Zylinder 204 dem Motor-Ansaugkanal 146 zur Zuführung an alle der Zylinder, z.B. die Zylinder 204, 206, 208 und 210, zur Verbrennung in denselben zugeführt werden. Bei einigen Beispielen kann das Verfahren 300 bei 314 das Verringern einer in die verbleibenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge einschließen. Zum Beispiel können die Kraftstoff-Einspritzmengen in den anderen verbleibenden Zylindern so eingestellt werden, dass sie sich einer gesteigerten Kraftstoffmenge in der AGR anpassen, um ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den verbleibenden Motorzylindern zu erreichen, während die Verbrennungsstabilität aufrechterhalten wird. Zum Beispiel kann eine in die anderen verbleibenden Zylinder, z.B. die Zylinder 206, 208 und 210, eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden, um eine gesteigerte Kraftstoffmenge in der AGR aus dem zweiten Verbrennungsereignis 412 auszugleichen. Ähnlich kann die bei der ersten Einspritzung 408 in den dedizierten AGR-Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge verringert werden, um die Kraftstoffmenge in der AGR auszugleichen.
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Es ist zu bemerken, dass die hierin eingeschlossenen beispielhaften Steuerungs- und Abschätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeug-Systemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, verkörpern. Daher können verschiedene illustrierte Schritte, Operationen und/oder Funktionen in der illustrierten Folge, parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird zur einfachen Illustration und Beschreibung geliefert. Eine(r) oder mehrere der illustrierten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen kann/können in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen Code darstellen, der in den nicht-flüchtigen Speicher des rechnerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuerungssystem zu programmieren ist.
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Es wird zu erkennen sein, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Beschaffenheit sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V6-, R4-, R6-, V12-, Boxer-4- und andere Motorentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
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Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent desselben beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob weiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Rahmen gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.