DE-102015121922-B4 - Vielstoffmotorsystem

Abstract

System (100) aufweisend: einen Verbrennungsmotor (104) mit mehreren Zylindern (200), die mit einer Kurbelwelle (208) verbunden sind; einen Kurbelwellendrehzahlsensor; und eine Steuereinrichtung (110), die dazu eingerichtet ist: eine Torsionsschwingung halber Ordnung des Verbrennungsmotors (104) auf Basis von Signalen vom Kurbelwellendrehzahlsensor zu messen; eine Amplitude der Torsionsschwingung halber Ordnung zu bestimmen; wenn die Amplitude größer ist als eine Schwellenamplitude, eine Fehlzündung in mindestens einem von den mehreren Zylindern (200) anzuzeigen; einen Variationskoeffizienten (COV) der mehreren Zylinder (200) auf Basis der gemessenen Torsionsschwingung halber Ordnung zu bestimmen; und eine Kraftstoffeinspeisungsdauer für einen oder mehrere von den mehreren Zylindern (200) auf Basis des Variationskoeffizienten (COV) anzupassen.

Inventors

• Paul Lloyd Flynn
• Aninda Bhattacharya
• Ganesasubramanian MURUGESAN
• Milan Palinda KARUNARATNE
• Daniel Cullen

Assignees

• Transportation IP Holdings, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware)

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20151216

Priority Date

20141216

Claims (10)

1. System (100) aufweisend: einen Verbrennungsmotor (104) mit mehreren Zylindern (200), die mit einer Kurbelwelle (208) verbunden sind; einen Kurbelwellendrehzahlsensor; und eine Steuereinrichtung (110), die dazu eingerichtet ist: eine Torsionsschwingung halber Ordnung des Verbrennungsmotors (104) auf Basis von Signalen vom Kurbelwellendrehzahlsensor zu messen; eine Amplitude der Torsionsschwingung halber Ordnung zu bestimmen; wenn die Amplitude größer ist als eine Schwellenamplitude, eine Fehlzündung in mindestens einem von den mehreren Zylindern (200) anzuzeigen; einen Variationskoeffizienten (COV) der mehreren Zylinder (200) auf Basis der gemessenen Torsionsschwingung halber Ordnung zu bestimmen; und eine Kraftstoffeinspeisungsdauer für einen oder mehrere von den mehreren Zylindern (200) auf Basis des Variationskoeffizienten (COV) anzupassen.
2. System (100) nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinrichtung (110) außerdem dazu eingerichtet ist, dass sie, wenn eine Fehlzündung angezeigt wird, auf Basis einer Phase der Torsionsschwingung halber Ordnung feststellt, welcher Zylinder (200) von den mehreren Zylindern (200) fehlzündet.
3. System (100) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Steuereinrichtung (110) außerdem dazu eingerichtet ist, dass sie, wenn eine Fehlzündung angezeigt wird, eine Kraftstoffeinspritzmenge in den fehlzündenden Zylinder (200) erhöht.
4. System (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (110) dazu eingerichtet ist, für jeden Zylinder (200) von den mehreren Zylindern (200) eine Fehlzündungsgrenze für jeden Betriebspunkt von mehreren Betriebspunkten festzustellen, auf Basis einer Amplitude der Torsionsschwingung halber Ordnung, die über den mehreren Betriebspunkten gemessen wird.
5. System (100) nach Anspruch 4 , wobei die Fehlzündungsgrenze für einen bestimmten Zylinder (200) von den mehreren Zylindern (200) eine Mindestöffnungsdauer für einen Flüssigkraftstoffinjektor beinhaltet, der mit dem bestimmten Zylinder (200) verbunden ist.
6. System (100) nach Anspruch 4 oder 5 , wobei die Steuereinrichtung (110) außerdem dazu eingerichtet ist, dass sie die einzelnen Zylinder (200) von den mehreren Zylindern (200) mit einem jeweiligen vorgegebenen Verhältnis von gasförmigem Kraftstoff zu flüssigem Kraftstoff betreibt, wobei jedes vorgegebene Verhältnis eine Höchstmenge an gasförmigem Kraftstoff für die Abgabe einer geforderten Motorleistung beinhaltet, während über einer jeweiligen Fehlzündungsgrenze verblieben wird.
7. System (100) aufweisend: einen Verbrennungsmotor (104) mit mehreren Zylindern (200), wobei der Verbrennungsmotor (104) dazu eingerichtet ist, mit mindestens einem ersten Kraftstoff und einem zweiten Kraftstoff zu arbeiten; mehrere Kraftstoffinjektoren (226), um den ersten Kraftstoff in die mehreren Zylinder (200) einzuspritzen; und eine Steuereinrichtung (110), die dazu eingerichtet ist: bei einem Betrieb in einem Abstimmungsmodus den Verbrennungsmotor (104) sowohl mit dem ersten Kraftstoff als auch mit dem zweiten Kraftstoff zu betreiben und eine Mindestöffnungsdauer für jeden von den mehreren Injektoren (226) zu bestimmen, mit der eine Verbrennung aufrechterhalten wird; und bei einem Betrieb in einem zweiten Kraftstoffmodus jeden Injektor (226) mit seiner bestimmten Mindestöffnungsdauer zu öffnen, um eine Verbrennung zu initiieren, wobei die Mindestöffnungsdauer für jeden von den mehreren Injektoren (226) auf Basis einer Fehlzündungsüberwachungseinrichtung bestimmt wird, die eine Zylinderfehlzündung auf Basis von Signalen von einem Kurbelwellendrehzahlsensor feststellt.
8. System (100) aufweisend: einen Verbrennungsmotor (104) mit mehreren Zylindern (200), die mit einer Kurbelwelle (208) verbunden sind; einen Kurbelwellendrehzahlsensor; und eine Steuereinrichtung (110), die dazu eingerichtet ist: eine Torsionsschwingung halber Ordnung des Verbrennungsmotors (104) auf Basis von Signalen vom Kurbelwellendrehzahlsensor zu messen; einen Variationskoeffizienten (COV) der mehreren Zylinder (200) auf Basis der gemessenen Torsionsschwingung halber Ordnung und auf Basis eines Spitzenzylinderdrucks für jeden von den mehreren Zylindern (200) zu bestimmen; und eine Kraftstoffeinspeisungsdauer für einen oder mehrere von den mehreren Zylindern (200) auf Basis des Variationskoeffizienten (COV) anzupassen.
9. System (100) nach Anspruch 1 , wobei der Variationskoeffizient (COV) eine Standardabweichung einer Leistungsabgabe von den mehreren Zylindern (200) geteilt durch eine mittlere Leistungsausgabe umfasst.
10. System (100) nach Anspruch 1 oder 9 , wobei der Verbrennungsmotor (104) dazu eingerichtet ist, mindestens einen ersten Kraftstoff und einen zweiten Kraftstoff zu verbrennen, und wobei die Steuereinrichtung (110) zur Anpassung der Kraftstoffeinspeisungsdauer für einen oder mehrere von den mehreren Zylindern (200) dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffeinspeisungsdauer des ersten Kraftstoffs in Bezug auf den zweiten Kraftstoff anzupassen.

Description

GEBIET Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands betreffen zum Beispiel einen Verbrennungsmotor, Verbrennungsmotorkomponenten und ein Verbrennungsmotorsystem. STAND DER TECHNIK Angesichts seines günstigen Energiegehalts kann Erdgas als Kraftstoffquelle für einen Verbrennungsmotor verwendet werden. Um über einen breiten Bereich von Betriebsbedingungen einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erzielen und Leistungsausgabeforderungen zu erfüllen, können manche Verbrennungsmotoren so gestaltet sein, dass sie sowohl mit Erdgas als auch mit flüssigem Kraftstoff, beispielsweise Diesel arbeiten. In solchen Vielstoffmotoren kann die Mischung aus Erdgas und Ansaugluft in den einzelnen Zylindern des Verbrennungsmotors als Reaktion auf die Einspritzung von flüssigem Kraftstoff verbrannt werden. Auch wenn manche Betriebsbedingungen von einem relativ hohen Verhältnis von Erdgas zu flüssigem Kraftstoff (z.B. 90 % Erdgas oder mehr) profitieren können, kann die Menge des verwendeten Erdgases in einem bestimmten Verbrennungsmotorzyklus durch die kleinstmögliche Menge an flüssigem Kraftstoff beschränkt werden, die von den einzelnen Kraftstoffinjektoren eingespritzt werden kann. JP 2001 - 098 999 A offenbart einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, der mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Nockenimpulssignals von einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors und eines Kurbelimpulssignals von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgestattet ist. Der Verbrennungsmotor weist vier Berechnungseinrichtungen auf: zum Berechnen einer Frequenzkomponente 0,5ter Ordnung von Motordrehzahlschwankungen aus mindestens einem der Signale Nockenimpulssignal und Kurbelimpulssignal, zum Berechnen einer Grundfrequenzkomponente von Motordrehzahlschwankungen entsprechend der Zylinderzahl des Motors aus mindestens einem der Signale Nockenimpulssignal und Kurbelimpulssignal, zum Berechnen einer Fehlzündungskonstante durch Division der Frequenzkomponente 0,5ter Ordnung durch die Grundfrequenzkomponente, bzw. zum Berechnen einer Fehlzündungshäufigkeit aus dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Fehlzündung. Ferner weist der Verbrennungsmotor eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Fehlzündung für jeden Zyklus aus der Fehlzündungskonstante auf. US 2014 /0 074 380 A1 offenbart ein System zur Steuerung des Gassubstitutionsverhältnisses, das den Erdgasfluss zu einem Bi-Fuel-Motor basierend auf dem erfassten Dieselfluss variiert, um ein gewünschtes Gassubstitutionsverhältnis (GSR) aufrechtzuerhalten, ohne dass eine Motorlastmessung erforderlich ist. Das GSR wird gesteuert, ohne den Motorlastgrad zu überwachen. Ein Motor wird zunächst kalibriert, um die tatsächlichen Gas- und Dieselflüsse abzubilden und so das richtige GSR für alle Motorlasten bereitzustellen. Die Kalibrierungsdaten werden dann gespeichert und die Dieselflussrate überwacht. Die aktuell erfasste Dieselflussrate wird verwendet, um die erforderliche Gasflussrate für das richtige GSR zu bestimmen. Der Gasfluss zum Motor wird dann angepasst, um der erforderlichen Gasflussrate zu entsprechen. KURZBESCHREIBUNG In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beinhaltet ein System einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, die mit einer Kurbelwelle verbunden sind, einen Kurbelwellendrehzahlsensor und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt, eine Torsionsschwingung halber Ordnung des Verbrennungsmotors auf Basis von Signalen vom Kurbelwellendrehzahlsensor zu messen, eine Amplitude der Torsionsschwingung halber Ordnung festzustellen und, wenn die Amplitude größer ist als eine Schwellenamplitude, eine Fehlzündung in mindestens einem von den mehreren Zylindern anzuzeigen. Ferner ist die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt, einen Variationskoeffizienten der mehreren Zylinder auf Basis der gemessenen Torsionsschwingung halber Ordnung zu bestimmen und eine Kraftstoffeinspeisungsdauer für einen oder mehrere von den mehreren Zylindern auf Basis des Variationskoeffizienten anzupassen. Bei irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es von Vorteil sein, dass die Steuereinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Phase der Torsionsschwingungsordnungen halber Ordnung festzustellen, welcher Zylinder von den mehreren Zylindern fehlzündet, wenn eine Fehlzündung angezeigt wird. Bei irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es von Vorteil sein, dass die Steuereinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge in den fehlzündenden Zylinder zu erhöhen, wenn eine Fehlzündung angezeigt wird. Bei irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es von Vorteil sein, dass der Verbrennungsmotor dazu eingerichtet ist, mit mindestens einem ersten Kraftstoff und einem zweiten Kraftstoff zu arbeiten, und wobei die Steuereinrichtung zur Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge in den fehlzündenden Zylinder dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffs in