DE-102014209742-B4 - Kraftmaschinenverfahren und Kraftmaschinensystem zum Entleeren von Kondensat aus einem Ladeluftkühler

Abstract

Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: in Reaktion auf einen Kondensatpegel in einem Ladeluftkühler (80, 166), Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung, während die Kraftmaschinen-Luftströmung auf ein Ausmaß erhöht wird, das größer ist als durch einen Fahrzeugbediener (132) angefordert wird, wobei Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung Umstellen von einer ersten Einspritzzeitsteuerung, die eine homogene Zylinder-Luft-Kraftstoff-Ladung bereitstellt, die mit einem Funken gezündet wird, zu einer zweiten Einspritzzeitsteuerung, die eine geschichtete Zylinder-Luft-Kraftstoff-Ladung bereitstellt, die mit einem Funken gezündet wird, umfasst.

Inventors

• Chris Paul Glugla
• Kristofor Robert Norman
• Shuya Shark Yamada

Assignees

• FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20140522

Priority Date

20130529

Claims (18)

1. Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: in Reaktion auf einen Kondensatpegel in einem Ladeluftkühler (80, 166), Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung, während die Kraftmaschinen-Luftströmung auf ein Ausmaß erhöht wird, das größer ist als durch einen Fahrzeugbediener (132) angefordert wird, wobei Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung Umstellen von einer ersten Einspritzzeitsteuerung, die eine homogene Zylinder-Luft-Kraftstoff-Ladung bereitstellt, die mit einem Funken gezündet wird, zu einer zweiten Einspritzzeitsteuerung, die eine geschichtete Zylinder-Luft-Kraftstoff-Ladung bereitstellt, die mit einem Funken gezündet wird, umfasst.
2. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste Einspritzzeitsteuerung eine Einlasstakt-Einspritzung umfasst und wobei die zweite Einspritzungszeitsteuerung eine Verdichtungstakt-Einspritzung umfasst.
3. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 2 , wobei die Einlasstakt-Einspritzung eine frühe Einlasstakt-Einspritzung oder eine mittlere Einlasstakt-Einspritzung oder eine späte Einlasstakt-Einspritzung umfasst und wobei die Verdichtungstakt-Einspritzung eine späte Verdichtungstakt-Einspritzung umfasst.
4. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 3 , wobei das Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung ferner Einstellen einer Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungsereignis umfasst.
5. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 4 , wobei das Einstellen der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen Wechseln von einer einzigen Einlasstakt-Kraftstoffeinspritzung zu einer geteilten Kraftstoffeinspritzung, die wenigstens eine Verdichtungstakt-Einspritzung umfasst, umfasst.
6. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 1 , wobei das Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Kraftmaschinenzyklus, wenn der Kondensatpegel einen Schwellenwert (901) übersteigt, und Vergrößern des Verhältnisses von in einem Verdichtungstakt zugeführten Kraftstoff bezüglich eines Einlasstakts umfasst.
7. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 1 , wobei der erhöhte Kraftmaschinen-Luftströmungspegel auf dem Kondensatpegel im Ladeluftkühler (80, 166) basiert.
8. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 1 , wobei in Reaktion auf einen Kondensatpegel im Ladeluftkühler (80, 166) in Reaktion darauf, dass der Kondensatpegel größer ist als ein Schwellenpegel (901), umfasst.
9. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 1 , wobei das Einstellen zum Erhöhen des Kraftmaschinen-Luftströmungspegels Einstellen zum Erhöhen des Kraftmaschinen-Luftströmungspegels auf einen zum Entleeren von Kondensat aus dem Ladeluftkühler (80, 166) erforderlichen Abblasepegel umfasst.
10. Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: Entleeren von Kondensat aus einem Ladeluftkühler (80, 166), während die Zylinderverbrennung vorübergehend zu einem mageren geschichteten Modus umgestellt wird, wobei ein Grad der Abmagerung auf einer Kondensatmenge in dem Ladeluftkühler (80, 166) und einer Zündreihenfolge der Zylinder (30) während des Entleerens basiert, wobei das vorübergehende Umstellen in den mageren geschichteten Modus Umstellen aus einem homogenen Modus, in dem der Kraftstoff wenigstens in einem Einlasstakt eingespritzt wird, zu dem mageren geschichteten Modus, in dem der Kraftstoff wenigstens in einem Verdichtungstakt eingespritzt wird, umfasst.
11. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 10 , wobei vorübergehendes Umstellen der Zylinderverbrennung zu einem mageren geschichteten Modus Umstellen der Verbrennung in einem ersten Zylinder, der eine geringere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweist, zu dem mageren geschichteten Modus umfasst.
12. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 11 , ferner umfassend, während die Verbrennung in dem ersten Zylinder zu dem mageren geschichteten Modus umgestellt wird, Umstellen der Verbrennung in einem zweiten Zylinder, der eine höhere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweist, zu einem fetten Modus, so dass ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um Stöchiometrie aufrechterhalten wird.
13. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 12 , wobei der Grad der Abmagerung dazu eingestellt werden kann, eine Kraftmaschinen-Luftströmung bereitzustellen, die höher als ein Schwellenpegel (901) ist, wobei der Schwellenpegel (901) auf der Kondensatmenge in dem Ladeluftkühler (80, 166) basiert.
14. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 13 , wobei der Grad der Abmagerung ferner auf einer Magerkeitsgrenze des mageren geschichteten Modus basiert, wobei der Grad der Abmagerung so eingestellt wird, dass er innerhalb der Grenze liegt, und wobei der Grad der Anreicherung basierend auf dem Grad der Abmagerung dazu eingestellt wird, ein stöchiometrisches Abgas bereitzustellen.
15. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 11 , wobei der Grad der Abmagerung und/oder eine Dauer des Betriebs in dem mageren geschichteten Modus mit Zunahme der Kondensatmenge über eine Schwellenmenge zunimmt.
16. Kraftmaschinenverfahren nach Anspruch 13 , wobei das vorübergehende Umstellen auf den mageren geschichteten Modus ferner Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung und Erhöhen einer Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Kraftmaschinenzyklus basierend auf der Kondensatmenge am Ladeluftkühler (80, 166) umfasst.
17. Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine (10), die einen oder mehrere Zylinder (30) enthält; einen Kompressor (162), der stromaufwärts einer Einlass-Drosselklappe (21) angekoppelt ist; einen Ladeluftkühler (80, 166), der stromabwärts des Kompressors (162) angekoppelt ist; eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse (66) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Kraftmaschinenzylinder (30); und einen Controller (12) mit computerlesbaren Anweisungen zum: während eine Fahrpedalposition aufrechterhalten wird, in Reaktion auf einen Kondensatpegel am Ladeluftkühler (80, 166), der höher als ein Schwellenwert ist (901), Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung der Kraftmaschine (10) dahingehend, einen oder mehrere Zylinder (30) in einem mageren geschichteten Modus zu betreiben, bis der Kondensatpegel unter dem Schwellenwert (901) liegt.
18. Kraftmaschinensystem nach Anspruch 17 , wobei das Einstellen Betreiben der Zylinder (30), die eine geringere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweisen, in dem mageren geschichteten Modus, während die Zylinder (30), die eine höhere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweisen, in einem stöchiometrischen Modus betrieben werden, umfasst, wobei ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager gehalten wird, oder Betreiben der Zylinder (30), die eine geringere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweisen, in dem mageren geschichteten Modus, während die Zylinder (30), die eine höhere Wasseraufnahmeempfindlichkeit aufweisen, in einem fetten Modus betrieben werden, wobei ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um Stöchiometrie gehalten wird.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Entleeren von Kondensat aus einem Ladeluftkühler ohne Verschlechterung der Verbrennungsstabilität. Turbolader- und Lader-Kraftmaschinen können konfiguriert sein, um die in die Kraftmaschine eintretende Umgebungsluft zu komprimieren, um die Leistung zu erhöhen. Die Komprimierung der Luft kann eine Erhöhung der Lufttemperatur verursachen, wobei folglich ein Ladeluftkühler verwendet werden kann, um die erwärmte Luft zu kühlen und dadurch ihre Dichte zu erhöhen und ferner die potentielle Leistung der Kraftmaschine zu erhöhen. Die Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs bewegt sich über den CAC, um die Einlassluft zu kühlen, die durch das Innere des CAC hindurchgeht. Wenn die Temperatur der Umgebungsluft abnimmt oder während feuchter oder regnerischer Wetterbedingungen, kann sich in dem CAC Kondensat bilden, wenn die Einlassluft unter den Taupunkt des Wassers abgekühlt wird. Das Kondensat kann sich am Boden des CAC oder in den inneren Kanälen und den Kühlungs-Turbulenzgeneratoren ansammeln. Wenn das Drehmoment erhöht wird, wie z. B. während der Beschleunigung, kann der erhöhte Luftmassendurchfluss das Kondensat aus dem CAC abziehen, es in die Kraftmaschine ziehen und die Wahrscheinlichkeit der Kraftmaschinen-Fehlzündung erhöhen. Beispielhafte Herangehensweisen, um Verbrennungsprobleme (z. B. Fehlzündungen), die sich aus der Aufnahme von Kondensat ergeben, zu behandeln, enthalten die Vermeidung des Aufbaus von Kondensat. Die Erfinder haben hier jedoch die potentiellen Probleme bei derartigen Verfahren erkannt. Während spezifisch einige Verfahren die Kondensatbildung in dem CAC verringern oder verlangsamen können, kann sich dennoch mit der Zeit Kondensat aufbauen. Falls dieser Aufbau nicht gestoppt werden kann, kann die Aufnahme des Kondensats während der Beschleunigung eine Kraftmaschinen-Fehlzündung verursachen. Außerdem können sowohl basierend auf der Drehzahl-Last-Bedingung der Kraftmaschine als auch basierend auf der Konfiguration der Kraftmaschine (z. B. basierend darauf, ob die Kraftmaschine eine V-Kraftmaschine mit unterschiedlichen Reihen oder eine Reihen-Kraftmaschine ist) einige Zylinder mehr Kondensat als andere empfangen, was sie anfälliger für Verbrennungsprobleme als andere macht. Andere beispielhafte Herangehensweisen zum Behandeln der Verbrennungsprobleme umfassen das Auffangen und/oder das Ablassen des Kondensats aus dem CAC. Während dies die Kondensatpegel in dem CAC verringern kann, wird das Kondensat an einen alternativen Ort oder Behälter bewegt, der anderen Kondensatproblemen, wie z. B. Gefrieren und Korrosion, ausgesetzt sein kann. Ferner kann der Behälter Komponentenkosten und Komplexität hinzufügen. Bei noch weiteren Herangehensweisen wird Kondensat opportunistisch aus dem CAC entleert, wenn die Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt, wie zum Beispiel während eines Tip-in-Ereignisses seitens des Fahrers. Zu der Zeit, zu der eine Kondensatentleerung angefordert wird, kann es jedoch nicht zu einem Tip-in kommen. In der Zwischenzeit kann Kondensat weiter in der Kraftmaschine aufgenommen werden, wodurch die Verbrennung beeinträchtigt wird. DE 10 2013 111 112 A1 beschreibt einen Ladeluftkühler-Kondensatspülzyklus. DE 10 2013 111 118 A1 offenbart ein Motorsteuersysytem und -verfahren. DE 10 2014 203 425 A1 offenbart ein Reduzieren von einer Motorfehlzündung aufgrund von Ladeluftkühlerkondensat unter Verwendung von einer zylinderinterner Anreicherung und einer positiven Ventilüberlappung. Eine Verbesserung des Standes der Technik wird durch ein Kraftmaschinenverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und dem unabhängigen Anspruch 10 sowie durch ein Kraftmaschinensystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 17 erzielt. Bevorzugte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben. In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum Entleeren des Kondensats aus dem CAC während der Bedingungen des Betreibens des Fahrzeugs behandelt werden. Das Verfahren kann Folgendes umfassen: in Reaktion auf einen Kondensatpegel in einem Ladeluftkühler, Einstellen der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung, während die Kraftmaschinen-Luftströmung auf einen Pegel erhöht wird, der höher ist als durch einen Fahrzeugbediener angefordert wird. Auf diese Weise können ein oder mehrere Kraftmaschinenzylinder vorübergehend in einem mageren geschichteten Modus betrieben werden, um das Kondensat zu entleeren, während der Betrieb anderer Kraftmaschinenzylinder dazu eingestellt wird, ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aufrechtzuerhalten. In einem Beispiel kann ein Kraftmaschinensystem einen Ladeluftkühler enthalten, der stromabwärts eines Kompressors und stromaufwärts einer Einlassdrosselklappe angekoppelt ist. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann sich Kondensat in dem Ladeluftkühler ansammeln. In Reaktion auf Kondensatpegel, die höher als ein Schwellenwert sind, kön