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1. (DE102016119133) Verfahren und System zum Bestimmen der Klopfregelungsflüssigkeitszusammensetzung
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Beschreibung  

Gebiet der Erfindung 

[0001]  Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme zum Bestimmen der Zusammensetzung eines in eine Kraftmaschine eingespritzten Scheibenwischwassers zur Klopfregelung.

Stand der Technik / Kurzdarstellung 

[0002]  Es sind eine Vielzahl an Klopfregelungsflüssigkeiten entwickelt worden, um ungewöhnliche Verbrennungsereignisse zu mindern, einschließlich diverser Kombinationen von Benzin, Ethanol, Methanol, sonstige Alkohole, Wasser und sonstige inerte Flüssigkeiten. Die Wassereinspritzung verringert zum Beispiel das Klopfen, stellt eine Ladekühlung bereit und verringert die Oktananforderung. Zusätzlich ist das Bedürfnis nach einer bestimmten Klopfregelungsflüssigkeit verringert, da die Wassereinspritzung auch zur Kraftmaschinenverdünnungsregelung verwendet werden kann.

[0003]  Ein weiteres Beispiel für eine Klopfregelungsflüssigkeit wird von Surnilla in US 7.533.651 gezeigt. Darin nutzt die Direkteinspritzung einer Waschflüssigkeit, welche Wasser und Alkohol enthält (z. B. ein Kraftmaschinenkühlmittel oder Methanol) die Ladekühleigenschaften sowohl der Flüssigkeit als auch der Direkteinspritzung zum Verringern des Klopfens. Zusätzlich zum Schützen des Wassers vor einem Gefrieren bietet die Einbeziehung eines Kraftmaschinenkühlmittels in der Zusammensetzung der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit einen zusätzlichen Vorteil dahingehend, dass leichte Kohlenwasserstoffe (wie zum Beispiel Methanol) verfügbar sind, welche bei dem Verbrennungsprozess behilflich sind. Der Gesamtansatz erhöht die Kraftmaschineneffizienz, während die Oktananforderung von eingespritztem Kraftstoff verringert wird, wodurch die Leistungsausgabe der Kraftmaschine erhöht wird. Hierin kann das Scheibenwischwasser für eine Klopfregelung zusätzlich zu seiner Verwendung zum Reinigen einer Fahrzeugwindschutzscheibe umfunktioniert werden.

[0004]  Die Erfinder haben hierin jedoch ein Problem bezüglich dieses Ansatzes erkannt. Es können Variationen bei der Windschutzscheibenwischwasserzusammensetzung vorhanden sein. Zum Beispiel kann eine große Variation bei dem Ethanol- oder Methanolgehalt der Flüssigkeit als solche vorhanden sein. Zusätzlich kann, wenn ein Windschutzscheibenwischwassertank aufgefüllt wird, die Zusammensetzung des verfügbaren Scheibenwischwassers auf Grundlage einer Menge und Zusammensetzung des Scheibenwischwassers, das in dem Tank zurückgelassen wurde, dem Auffüllen folgend variieren. Während dies die Fähigkeit der Flüssigkeit, einen Windschutzscheibenwischer zu reinigen, nicht beeinflusst, kann es das Klopfregelungsvermögen der Flüssigkeit beeinflussen. Zum Beispiel kann sich der Oktanwert der Flüssigkeit ändern. Von daher werden diverse Kraftmaschinenparameter auf Grundlage der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit eingestellt. Zum Beispiel kann auf Grundlage des Alkoholgehalts der eingespritzten Flüssigkeit die Zylinderkraftstoffversorgung eingestellt werden. Zusätzlich kann es notwendig sein, dass die Kraftmaschinenparameter auf Grundlage der Art von Alkohol in der Flüssigkeit (z. B. je nachdem, ob der Alkohol Ethanol oder Methanol ist) eingestellt werden müssen. Folglich können Fehler bei der Schätzung einer Scheibenwischwasserzusammensetzung zu beträchtlichen Luft-Kraftstoff-Fehlern führen, was die Kraftmaschinenleistung verschlechtert. Ferner kann die Verwendung eines Scheibenwischwassers als eine Klopfregelungsflüssigkeit beschränkt werden, wenn die Zusammensetzung des Scheibenwischwassers nicht genau bekannt ist. Andererseits kann das Hinzufügen eines Sensors, der für das Schätzen des Alkoholgehalts und der Zusammensetzung einer Klopfregelungsflüssigkeit bestimmt ist, beträchtliche Kosten und eine beträchtliche Komplexität hinzufügen.

[0005]  In einem Beispiel können die zuvor beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine gelöst werden, das Folgendes umfasst: Einspritzen einer Menge eines Wasser-Alkohol-Gemischs in einen Kraftmaschineneinlass; Modulieren einer an einen Abgassauerstoffsensor angelegten Bezugsspannung; Überwachen einer Veränderung des Pumpstroms des Sensors; Herausfinden eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts des Gemischs; und Herausfinden eines zweiten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Gemischs. Dadurch kann die Zusammensetzung einer Klopfregelungsflüssigkeit, die in eine Kraftmaschine eingespritzt wird, genau bestimmt werden unter Verwendung vorhandener Kraftmaschinensensoren.

[0006]  Beispielhaft kann auf das Auffüllen eines Scheibenwischwassertanks folgend eine Scheibenwischwasserzusammensetzung unter Verwendung eines Abgassauerstoffsensors (wie eines UEGO-Sensors) geschätzt werden. Das Scheibenwischwasser kann dann als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet werden. Als solches kann das Scheibenwischwasser ein Gemisch aus Wasser und Alkohol, jedoch kein Benzin, enthalten. Ferner kann eine Alkoholart in der Flüssigkeit von vornherein bekannt sein. Zum Beispiel kann bekannt sein, dass das Scheibenwischwasser ein Wasser-Ethanol-Gemisch oder ein Wasser-Methanol-Gemisch ist. Ein Verhältnis von Wasser zu dem bestimmten Alkohol in der Flüssigkeit kann jedoch nicht genau bekannt sein. Eine Steuerungsvorrichtung kann eine definierte Masse der Klopfregelungsflüssigkeit in den Kraftmaschineneinlass, wie zum Beispiel in den Ansaugkrümmer, stromabwärts von einer Ansaugdrossel einspritzen. Die Flüssigkeit kann während Nicht-Kraftstoffversorgungsbedingungen, wie z. B. während AGR, Kraftstoffdampfspülen und Kurbelgehäuseentlüftung deaktiviert sind, eingespritzt werden, um eine Störung der Ergebnisse von unerwünschten Kohlenwasserstoffen zu reduzieren. Nach der Einspritzung kann eine Bezugsspannung des Auslasssauerstoffsensors zwischen einer ersten niedrigeren Spannung (z. B. 450 mV) und einer zweiten höheren Spannung (z. B. 950 mV) moduliert werden. Eine Änderung beim Pumpstrom des Sensors kann verzeichnet werden. Von daher kann der Pumpstrom durch eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration an dem Sauerstoffsensor aufgrund des Wassergehalts der Klopfregelungsflüssigkeit sowie aufgrund des Alkoholgehalts der Klopfregelungsflüssigkeit beeinflusst werden. Insbesondere kann das Wasser in der Klopfregelungsflüssigkeit einen Verdünnungseffekt bezüglich des Sauerstoffsensors haben, während der Alkohol in der Klopfregelungsflüssigkeit mit Sauerstoff an dem Sensor verbrennen kann, was die Sauerstoffkonzentration an dem Sensor verringert. Eine Kraftmaschinensteuerung kann dann den Alkoholgehalt der Klopfregelungsflüssigkeit auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms sowie der Klopfregelungsflüssigkeitseinspritzmenge berechnen. Zum Beispiel kann sich die Kraftmaschinensteuerung auf eine 3D-Kalibrierkarte beziehen, um den Alkoholgehalt der Flüssigkeit zu schätzen und die Zusammensetzung der Flüssigkeit zu aktualisieren. Durch Herausfinden der Zusammensetzung der Flüssigkeit kann die Flexibilität der Verwendung des Scheibenwischwassers als eine Klopfregelungsflüssigkeit verbessert werden.

[0007]  Dadurch kann ein Auslasssauerstoffsensor verwendet werden, um die Zusammensetzung (einschließlich der Kohlenwasserstoffart und des Alkoholgehalts) einer Klopfregelungsflüssigkeit zu schätzen. Der technische Effekt des Anlegens einer Bezugsspannung an den Auslasssauerstoffsensor ist, dass ein Teil des Pumpstroms des Sensors, der der Wasserkomponente der Klopfregelungsflüssigkeit zugeschrieben wird, von dem Teil, der der Alkoholkomponente der Klopfregelungsflüssigkeit zugeschrieben wird, besser unterschieden werden kann. Dies liegt daran, dass der Verdünnungseffekt bezüglich des Sauerstoffsensors einen deutlich anderen Beitrag als der Verbrennungseffekt des Alkohols hat. Durch besseres Schätzen der Zusammensetzung einer eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit kann die Verwendung der Klopfregelungsflüssigkeit auf Kraftmaschinen verschiedener Kraftstoffarten ausgeweitet werden, wodurch die Robustheit des Systems verbessert wird. Zusätzlich kann die Genauigkeit von Kraftstoffoktanschätzungen erhöht werden, was eine Verbesserung der Zündsteuerung ermöglicht. Zum Beispiel kann eine Spätzündungsnutzung für eine Klopfregelung verringert werden, wobei Kraftstoffeinsparungsvorteile geliefert werden. Durch die Verwendung eines vorhandenen Auslasssauerstoffsensors zum Bestimmen der Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit wird das Bedürfnis nach einem bestimmten Sensor verringert, ohne die Genauigkeit der Schätzung zu beeinträchtigen.

[0008]  Es ist klar, dass die oben stehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen 

[0009]  Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kraftmaschinensystems.

[0010]  Fig. 2 zeigt ein detailliertes Diagramm einer Kraftmaschinenbrennkammer.

[0011]  Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Sauerstoffsensors.

[0012]  Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Verwendung eines Einlasssauerstoffsensors zur Klopfregelungsflüssigkeitalkoholschätzung darstellt.

[0013]  Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Verwendung eines Auslasssauerstoffsensors zur Klopfregelungsflüssigkeitalkoholschätzung darstellt.

[0014]  Fig. 6 zeigt eine Karte, die eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Alkoholgehalt einer Klopfregelungsflüssigkeit im Verhältnis und jeder einer Veränderung des Pumpstroms eines Sauerstoffsensors und einer Masse der Klopfregelungsflüssigkeit, die in eine Kraftmaschine eingespritzt wird, zeigt.

Ausführliche Beschreibung 

[0015]  Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung einer Klopfregelungsflüssigkeit, die in eine Kraftmaschine eingespritzt wird, wie zum Beispiel die Kraftmaschine aus Fig. 1Fig. 2, auf Grundlage von Ausgaben von einem Einlasssauerstoffsensor, wie zum Beispiel dem Sensor aus Fig. 3. Von daher kann der Einlasssauerstoffsensor während verschiedenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen verwendet werden, um den Alkoholgehalt eines Kraftstoffs, der während der Kraftmaschinenverbrennung der Kraftmaschine zugeführt wird, oder die Alkoholzusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit, die in Reaktion auf eine Angabe des Klopfens (Fig. 3) der Kraftmaschine zugeführt wird, zu schätzen. Eine Kraftmaschinensteuerung kann konfiguriert werden, um eine Steuerroutine, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus Fig. 4Fig. 5, durchzuführen, um die Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit einschließlich des Alkoholgehalts und des Kohlenwasserstoffgehalts der Flüssigkeit auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors nach einer Modulierung einer Bezugsspannung zu schätzen. Die Steuerungsvorrichtung kann sich auf eine Karte, wie zum Beispiel die beispielhafte Karte aus Fig. 6, beziehen, um die Veränderung des Pumpstroms und die Einspritzmasse mit dem Alkoholgehalt der eingespritzten Flüssigkeit zu korrelieren. Ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter, wie zum Beispiel ein Zündzeitpunkt und/oder eine Kraftstoffeinspritzmenge, können auf Grundlage der bestimmten Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit eingestellt werden. Dadurch kann die Kraftmaschinenklopfregelungsflüssigkeitsverwendung ausgeweitet werden.

[0016]  Fig. 1 zeigt eine schematische Abbildung eines beispielhaften turbogeladenen Kraftmaschinensystems 100, das eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine 10 und Doppel-Turbolader 120 und 130 aufweist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 als Teil eines Antriebssystems für einen Personenkraftwagen enthalten sein. Das Kraftmaschinensystem 100 kann Ansaugluft über die Ansaugpassage 140 empfangen. Die Ansaugpassage 140 kann einen Luftfilter 156 und eine AGR-Drosselklappe 131 beinhalten. Das Kraftmaschinensystem 100 kann ein System mit geteilter Kraftmaschine sein, bei dem die Ansaugpassage 140 stromabwärts der AGR-Drosselklappe 131 in eine erste und eine zweite parallele Ansaugpassage, die jeweils einen Turboladerverdichter enthalten, verzweigt ist. Insbesondere wird mindestens ein Teil der Ansaugluft über eine erste parallele Ansaugpassage 142 zum Verdichter 122 des Turboladers 120 geleitet, und mindestens ein anderer Teil der Ansaugluft wird über eine zweite parallele Ansaugpassage 144 der Ansaugpassage 140 zum Verdichter 132 des Turboladers 130 geleitet.

[0017]  Der erste Teil der Gesamtansaugluft, der durch den Verdichter 122 verdichtet wird, kann dem Ansaugkrümmer 160 über die erste parallele verzweigte Ansaugpassage 146 zugeführt werden. Derart bilden die Ansaugpassagen 142 und 146 einen ersten parallelen Zweig des Luftansaugsystems der Kraftmaschine. Auf ähnliche Art kann ein zweiter Teil der Gesamtansaugluft durch den Verdichter 132 verdichtet werden, wobei er dem Ansaugkrümmer 160 über die zweite parallele verzweigte Ansaugpassage 148 zugeführt werden kann. Derart bilden die Ansaugpassagen 144 und 148 einen zweiten parallelen Zweig des Luftansaugsystems der Kraftmaschine. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Ansaugluft aus den Ansaugpassagen 146 und 148 über eine gemeinsame Ansaugpassage 149 wieder zusammengeführt werden, bevor sie den Ansaugkrümmer 160 erreicht, wo die Ansaugluft der Maschine zugeführt werden kann.

[0018]  Eine erste AGR-Drosselklappe 131 kann im Kraftmaschineneinlass stromaufwärts der ersten und zweiten parallelen Ansaugpassage 142 und 144 positioniert sein, während eine zweite Luftansaugdrosselklappe 158 im Kraftmaschineneinlass stromabwärts der ersten und zweiten parallelen Ansaugpassage 142 und 144 und stromabwärts der ersten und zweiten parallelen verzweigten Ansaugpassage 146 und 148, zum Beispiel in der gemeinsamen Ansaugpassage 149, positioniert sein kann.

[0019]  In einigen Beispielen kann der Ansaugkrümmer 160 einen Ansaugkrümmerdrucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (MAP – manifold pressure) und/oder einen Ansaugkrümmertemperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (MCT – manifold air temperature), die jeweils mit der Steuerungsvorrichtung 12 in Verbindung stehen, enthalten. Die Ansaugpassage 149 kann einen Ladeluftkühler (CAC – charge air cooler) 154 und/oder eine Drossel (wie zum Beispiel die zweite Drosselklappe 158) enthalten. Die Stellung der Drosselklappe 158 kann durch das Steuersystem über einen (nicht gezeigten) Drosselaktuator, der mit der Steuerungsvorrichtung 12 kommunikativ gekoppelt ist, eingestellt werden. Es kann ein Pumpverhütungsventil 152 vorgesehen sein, um die Verdichterstufen der Turbolader 120 und 130 über den Bypass-Kanal 150 gezielt zu umgehen. Als Beispiel kann sich das Pumpverhütungsventil 152 öffnen, um einen Strom durch den Bypass-Kanal 150 zu ermöglichen, wenn der Ansaugluftdruck stromaufwärts der Verdichter einen Schwellenwert erreicht.

[0020]  Der Ansaugkrümmer 160 kann ferner einen Einlassgassauerstoffsensor 172 enthalten. In einem Beispiel ist der Sauerstoffsensor ein UEGO-Sensor, wie zum Beispiel der beispielhafte UEGO-Sensor aus Fig. 3. Wie hierin angeführt, kann der Einlassgassauerstoffsensor dazu konfiguriert sein, eine Schätzung des Sauerstoffgehalts der im Ansaugkrümmer empfangenen Frischluft bereitzustellen. Wenn AGR strömt, kann darüber hinaus eine Änderung der Sauerstoffkonzentration am Sensor dazu verwendet werden, eine AGR-Menge abzuleiten, und für eine genaue AGR-Stromsteuerung verwendet werden. Ferner kann während ausgewählten Kraftstoffversorgungsbedingungen die Bezugsspannung des Sensors moduliert werden und kann die entsprechende Veränderung des Stroms verwendet werden, um den Alkoholgehalt eines eingespritzten Kraftstoffs abzuleiten. Wie ebenfalls hierin angeführt ist, kann während Bedingungen, wenn eine Klopfregelungsflüssigkeit eingespritzt wird, die Bezugsspannung des Sensors moduliert werden und die entsprechende Veränderung des Stroms verwendet werden, um den Wassergehalt der eingespritzten Flüssigkeit abzuleiten und von dem Alkoholgehalt der eingespritzten Flüssigkeit zu unterscheiden. In dem gezeigten Beispiel ist der Sauerstoffsensor 162 stromaufwärts der Drossel 158 und stromabwärts des Ladeluftkühlers 154 positioniert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sauerstoffsensor jedoch stromaufwärts des CAC positioniert sein.

[0021]  Ein Drucksensor 174 kann neben dem Sauerstoffsensor zum Schätzen eines Einlassdrucks, bei dem eine Ausgabe des Sauerstoffsensors empfangen wird, positioniert sein. Da die Ausgabe des Sauerstoffsensors durch den Einlassdruck beeinflusst wird, kann bei einem Bezugseinlassdruck eine Bezugssauerstoffsensorausgabe gelernt werden. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Bezugseinlassdruck um einen Drosselklappeneinlassdruck (TIP – throttle inlet pressure), wobei der Drucksensor 174 ein TIP-Sensor ist. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Bezugseinlassdruck um einen durch den MAP-Sensor 182 erfassten Krümmerdruck (MAP).

[0022]  Die Kraftmaschine 10 kann eine Vielzahl von Zylindern 14 aufweisen. In dem gezeigten Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 sechs in einer V-Konfiguration angeordnete Zylinder. Insbesondere sind die sechs Zylinder auf zwei Bänken 13 und 15 eingerichtet, wobei jede Bank drei Zylinder aufweist. In anderen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder umfassen, wie zum Beispiel 3, 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder. Diese verschiedenen Zylinder können gleichmäßig aufgeteilt und in anderen Konfigurationen eingerichtet sein, wie zum Beispiel in einer V-, Reihen- oder Boxer-Konfiguration usw. Jeder Zylinder 14 kann mit einem Kraftstoffeinspritzventil 166 ausgelegt sein. In dem abgebildeten Beispiel ist das Kraftstoffeinspritzventil 166 ein Zylinderdirekteinspritzventil. Bei anderen Beispielen kann das Kraftstoffeinspritzventil 166 jedoch auch als ein Saugkanaleinspritzventil konfiguriert sein.

[0023]  Ansaugluft, die zu jedem Zylinder 14 (hier auch Brennkammer 14 genannt) über eine gemeinsame Ansaugpassage 149 zugeführt wird, kann zur Kraftstoffverbrennung verwendet werden und Verbrennungsprodukte können dann über bankspezifische parallele Abgaspassagen abgeleitet werden. Bei dem abgebildeten Beispiel kann eine erste Bank 13 von Zylindern der Kraftmaschine 10 Verbrennungsprodukte über eine erste parallele Abgaspassage 17 ableiten, und eine zweite Bank 15 von Zylindern kann Verbrennungsprodukte über eine zweite parallele Abgaspassage 19 ableiten. Die erste und die zweite parallele Abgaspassage 17 und 19 können ferner jeweils eine Turboladerturbine aufweisen. Insbesondere können über die Abgaspassage 17 abgeleitete Verbrennungsprodukte durch die Auslassturbine 124 des Turboladers 120 geleitet werden, wodurch dem Verdichter 122 über die Welle 126 wiederum mechanische Arbeit zugeführt werden kann, um eine Verdichtung der Ansaugluft bereitzustellen. Als Alternative dazu kann ein Teil des oder sämtliches durch den Auslasskanal 17 strömende(n) Abgas(es) die Turbine 124 über den Turbinenbypasskanal 123, wie durch das Wastegate 128 gesteuert, umgehen. Auf ähnliche Art können Verbrennungsprodukte, die über die Abgaspassage 19 abgleitet werden, zu der Abgasturbine 134 des Turboladers 130 geleitet werden, was wiederum mechanische Arbeit zu dem Verdichter 132 über die Welle 136 zuführen kann, um Verdichtung für die Ansaugluft, die durch den zweiten Zweig des Ansaugsystems der Kraftmaschine strömt, bereitzustellen. Als Alternative dazu kann ein Teil des oder sämtliches durch den Auslasskanal 19 strömende(n) Abgas(es) die Turbine 134 über den Turbinenbypasskanal 133, wie durch das Wastegate 138 gesteuert, umgehen.

[0024]  In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbine mit verstellbarer Geometrie konfiguriert sein, wobei die Steuerungsvorrichtung 12 die Position der Turbinenlaufradschaufeln (oder -leitschaufeln) einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von dem Abgasstrom erhalten und mit dem ihr jeweiliger Verdichter beaufschlagt wird. Als Alternative dazu können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit verstellbarer Düse konfiguriert sein, wobei die Steuerungsvorrichtung 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von dem Abgasstrom erhalten und mit dem ihr jeweiliger Verdichter beaufschlagt wird. Das Steuersystem kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, die Leitschaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 124 und 134 über jeweilige Aktuatoren unabhängig zu variieren.

[0025]  Abgase in dem ersten parallelen Auslasskanal 17 können über den verzweigten parallelen Abgaskanal 170 zur Atmosphäre geleitet werden, während Abgase in dem zweiten parallelen Auslasskanal 19 über den verzweigten parallelen Auslasskanal 180 zur Atmosphäre geleitet werden können. Die Abgaspassagen 170 und 180 können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel einen Katalysator, und einen oder mehrere Abgassensoren, aufweisen.

[0026]  Ferner kann die Kraftmaschine 10 einen oder mehrere Abgasrückführungs(AGR-)Kanäle oder -Kreisläufe zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem Auslasskrümmer zum Ansaugkrümmer enthalten. Dazu können Hochdruck-AGR-Kreisläufe zur Bereitstellung von Hochdruck-AGR (HD-AGR) und Niederdruck-AGR-Kreisläufe zur Bereitstellung von Niederdruck-AGR (ND-AGR) gehören. In einem Beispiel kann bei Fehlen von durch die Turbolader 120, 130 bereitgestellter Aufladung HD-AGR bereitgestellt werden, während bei Vorhandensein von Turboladeraufladung, und/oder wenn die Abgastemperatur über einem Schwellenwert liegt, ND-AGR bereitgestellt werden kann. Bei noch anderen Beispielen können sowohl HD-AGR als auch ND-AGR gleichzeitig bereitgestellt werden.

[0027]  In dem gezeigten Beispiel kann die Kraftmaschine 10 einen Niederdruck-AGR-Kreislauf 202 zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem ersten verzweigten parallelen Auslasskanal 170 stromabwärts der Turbine 124 zur ersten parallelen Ansaugpassage 142 stromaufwärts des Verdichters 122 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann ebenfalls ein (nicht gezeigter) zweiter Niederdruck-AGR-Kreislauf zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem zweiten verzweigten parallelen Auslasskanal 180 stromabwärts der Turbine 134 zur zweiten parallelen Ansaugpassage 144 stromaufwärts des Verdichters 132 bereitgestellt sein. Der ND-AGR-Kreislauf 202 kann ein ND-AGR-Ventil 204 zum Steuern eines AGR-Stroms (das heißt einer zurückgeführten Abgasmenge) durch die Kreisläufe sowie einen AGR-Kühler 206 zum Senken der Temperatur eines durch den AGR-Kreislauf strömenden Abgases vor Rückführung in den Kraftmaschineneinlass enthalten. Unter bestimmten Bedingungen kann der AGR-Kühler 206 auch verwendet werden, um das Abgas, das durch den ND-AGR-Kreislauf 202 strömt, zu erwärmen, bevor das Abgas in den Verdichter eintritt, um Wassertropfen, die auf die Verdichter auftreffen, zu verhindern.

[0028]  Die Kraftmaschine 10 kann ferner einen ersten Hochdruck-AGR-Kreislauf 208 zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem ersten parallelen Auslasskanal 17 stromaufwärts der Turbine 124 zu dem Ansaugkrümmer 160 stromabwärts der Ansaugdrossel 158 enthalten. Ebenso kann die Kraftmaschine einen (nicht gezeigten) zweiten Hochdruck-AGR-Kreislauf zum Zurückführen mindestens eines Teils des Abgases von dem zweiten parallelen Auslasskanal 18 stromaufwärts der Turbine 134 zur zweiten verzweigten parallelen Ansaugpassage 148 stromabwärts des Verdichters 132 enthalten. AGR-Strom durch die HD-AGR-Kreisläufe 208 kann über das HD-AGR-Ventil 210 gesteuert werden.

[0029]  Eine PCV-Öffnung (PCV – positive crankcase ventilation / Kurbelgehäuseentlüftung) 102 kann dazu konfiguriert sein, Kurbelgehäuseentlüftungsgase (Blow-By-Gase) entlang der zweiten parallelen Ansaugpassage 144 dem Kraftmaschinenansaugkrümmer zuzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann Strom von PCV-Luft durch die PCV-Öffnung 102 durch ein eigens vorgesehenes PCV-Öffnungs-Ventil gesteuert werden. Wenn somit das PCV-Ventil geschlossen ist, wird die Kurbelgehäuseentlüftung zu dem Kraftmaschineneinlass deaktiviert. Ebenso kann eine Spülöffnung 104 dazu konfiguriert sein, Spülgase aus einem Kraftstoffsystembehälter dem Kraftmaschinenansaugkrümmer entlang dem Kanal 144 zuzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann Spülluft durch die Spülöffnung 104 durch ein eigens vorgesehenes Spül-Öffnungs-Ventil gesteuert werden. Wenn somit das Spülventil geschlossen wird, wird der Kraftstoffdampf, der zu dem Kraftmaschineneinlass gespült wird, deaktiviert.

[0030]  Der Feuchtigkeitssensor 112 und der Drucksensor 114 können in nur einer der parallelen Ansaugpassagen (hierin in der ersten parallelen Ansaugluftpassage 142, aber nicht in der zweiten parallelen Ansaugpassage 144 gezeigt) stromabwärts der AGR-Drosselklappe 131 enthalten sein. Insbesondere können der Feuchtigkeitssensor und der Drucksensor in der Ansaugpassage enthalten sein, die die PCV- oder Spülluft nicht empfängt. Der Feuchtigkeitssensor 112 kann dazu konfiguriert sein, eine relative Feuchtigkeit der Ansaugluft zu schätzen. In einer Ausführungsform ist der Feuchtigkeitssensor 112 ein Sauerstoffsensor, der konfiguriert ist, um die relative Feuchtigkeit der Ansaugluft auf Grundlage der Ausgabe des Sensors bei einer oder mehreren Spannungen zu schätzen. Da Spülluft und PCV-Luft die Ergebnisse des Feuchtigkeitssensors störend beeinflussen können, sind die Spülöffnung und die PCV-Öffnung in einer anderen Ansaugpassage als der Feuchtigkeitssensor positioniert. Der Drucksensor 114 kann dazu konfiguriert sein, einen Druck der Ansaugluft zu schätzen. Bei einigen Ausführungsformen kann auch ein Temperatursensor in der gleichen parallelen Ansaugpassage stromabwärts der AGR-Drosselklappe 131 enthalten sein.

[0031]  Einlasssauerstoffsensoren 172 können während ausgewählten Bedingungen verwendet werden, um eine Einlasssauerstoffkonzentration zu schätzen und eine Menge an AGR-Verdünnung an der Kraftstoffmaschine auf Grundlage einer Veränderung der Einlasssauerstoffkonzentration nach dem Öffnen des AGR-Ventils 204 abzuleiten. Zum Beispiel wird bei Anlegen einer Bezugsspannung (Vs) an den Sensor ein Pumpstrom (Ip) durch den Sensor ausgegeben. Die Veränderung der Sauerstoffkonzentration kann proportional zur Veränderung des Pumpstroms (Delta lp), der durch den Sensor ausgegeben wird, sein. Ähnlich kann während anderen ausgewählten Bedingungen der Einlasssauerstoffsensor 172 verwendet werden, um den Wassergehalt der Einlassladung (d. h. Umgebungsfeuchtigkeit) oder den Wassergehalt einer eingespritzten Flüssigkeit zu schätzen (und den Alkoholgehalt der eingespritzten Flüssigkeit abzuleiten). Ferner kann, wie hierin angeführt ist, während anderen Bedingungen der Einlasssauerstoffsensor verwendet werden, um den Wassergehalt und den Alkoholgehalt einer Klopfregelungsflüssigkeit zu schätzen und eine Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit dementsprechend zu schätzen. In einem Beispiel ist die Klopfregelungsflüssigkeit ein Scheibenwischwasser. Die Bezugsspannung (Vs) kann an den Sensor angelegt werden und eine Veränderung des Pumpstroms (lp), der von dem Sensor ausgegeben wird, kann herausgefunden werden. Ein erster Teil der Veränderung des Pumpstroms (Delta lp), der von dem Sensor ausgegeben wird, der auf den Wassergehalt der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit zurückzuführen ist, kann herausgefunden werden und von einem zweiten Teil der Veränderung des Pumpstroms, der auf den Alkoholgehalt der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit zurückzuführen ist, unterschieden werden.

[0032]  In noch weiteren Beispielen kann ein Abgassauerstoffsensor, wie zum Beispiel der Sensor 248 aus Fig. 2, während ausgewählten Bedingungen zum Schätzen von einem oder mehreren des Wassergehalts eines eingespritzten Kraftstoffs (und Ableiten des Alkoholgehalts der eingespritzten Flüssigkeit), einem Verhältnis des Wassergehalts zu dem Alkoholgehalt einer Klopfregelungsflüssigkeit verwendet werden. Das Schätzen einer Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit kann das Modulieren der an den Sensor angelegten Spannung zwischen einer höheren und einer niedrigeren Spannung und das Herausfinden einer Veränderung des Pumpstroms (lp), der von dem Sensor ausgegeben wird, beinhalten. Ein erster Teil der Veränderung des Pumpstroms (Delta lp), der von dem Sensor ausgegeben wird, der auf den Wassergehalt der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit zurückzuführen ist, kann herausgefunden werden und von einem zweiten Teil der Veränderung des Pumpstroms, der auf den Alkoholgehalt der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit zurückzuführen ist, unterschieden werden.

[0033]  Die Position der Ansaug- und Auslassventile jedes Zylinders 14 kann durch hydraulisch betätigte Heber, die mit Ventilschubstangen gekoppelt sind, oder durch ein direkt wirkendes mechanisches Schaufelsystem, in welchem Nockenvorsprünge verwendet werden, geregelt werden. Bei diesem Beispiel können mindestens die Ansaugventile jedes Zylinders 14 durch Nockenbetätigung unter Verwenden eines Nockenbetätigungssystems gesteuert werden. Insbesondere kann das Ventilnockenbetätigungssystem 25 einen oder mehrere Nocken aufweisen und kann variable Nockensteuerung oder variablen Hub für Ansaug- und/oder Auslassventile verwenden. Bei alternativen Ausführungsformen können die Ansaugventile durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Auf ähnliche Art können die Auslassventile durch Nockenbetätigungssysteme oder elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden.

[0034]  Das Kraftmaschinensystem 100 kann durch ein Steuersystem 15, das die Steuerungsvorrichtung 12 enthält, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer über eine (nicht gezeigte) Eingabevorrichtung zumindest teilweise gesteuert werden. Das Steuersystem 15 ist gezeigt, wie es Informationen von mehreren Sensoren 16 (von welchen diverse Beispiele hierin in Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben sind) erhält und Steuersignale zu mehreren Aktuatoren 81 sendet. Als Beispiel können die Sensoren 16 den Feuchtigkeitssensor 112, den Ansaugluftdrucksensor 114, den MAP-Sensor 182, den MCT-Sensor 183, den TIP-Sensor 174 und den Ansaugluftsauerstoffsensor 172 umfassen. Bei einigen Beispielen kann die gemeinsame Ansaugpassage 149 ferner einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (TCT) enthalten. Bei anderen Beispielen können eine oder mehrere der AGR-Passagen Druck-, Temperatur- und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren zur Bestimmung von AGR-Strömungsmerkmalen aufweisen. Als anderes Beispiel können die Aktuatoren 81 das Kraftstoffeinspritzventil 166, die HD-AGR-Ventile 210 und 220, die ND-AGR-Ventile 204 und 214, die Drosselklappen 158 und 131 und die Wastegates 128, 138 enthalten. Andere Aktuatoren, wie zum Beispiel eine Vielzahl an zusätzlichen Ventilen und Drosseln, können mit diversen Orten in dem Kraftmaschinensystem 100, wie zum Beispiel den bezüglich Fig. 2 beschriebenen, verbunden werden. Die Steuerungsvorrichtung 12 empfängt Signale von den diversen Sensoren aus Fig. 1 (und Fig. 2) und setzt die diversen Aktuatoren aus Fig. 1 (und Fig. 2) ein, um den Kraftmaschinenbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerungsvorrichtung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerungsvorrichtung 12 Eingangsdaten von den diversen Sensoren erhalten, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines darin programmierten Codes entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerungsroutinen sind hierin bezüglich Fig. 4Fig. 5 beschrieben.

[0035]  Fig. 2 stellt eine detaillierte Ausführungsform einer Brennkammer, wie zum Beispiel einer Brennkammer der Kraftmaschine 10 aus Fig. 1, dar. Zuvor in Fig. 1 eingeführte Komponenten sind ähnlich nummeriert und nicht erneut eingeführt.

[0036]  Die Kraftmaschine 10 kann Steuerparameter von einem eine Steuerungsvorrichtung 12 enthaltenden Steuersystem und eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 230 über eine Eingabeeinrichtung 232 erhalten. In diesem Beispiel enthält die Eingabeeinrichtung 232 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 234 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hierin auch „Brennkammer“) 14 der Kraftmaschine 10 kann Brennkammerwände 236 mit einem darin positionierten Kolben 238 beinhalten. Der Kolben 238 kann mit der Kurbelwelle 240 derart gekoppelt sein, dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 240 kann über ein Getriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser mit der Kurbelwelle 240 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startbetrieb der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.

[0037]  Die Kraftmaschine 10 ist in einem Fahrzeugsystem 100 gekoppelt, das ein Windschutzscheibenwischersystem beinhaltet, das das Reinigen einer Fahrzeugwindschutzscheibe 68 ermöglicht. Die Windschutzscheibe 68 kann eine vordere oder hintere Windschutzscheibe eines Fahrzeugs sein. Das Windschutzscheibenwischersystem beinhaltet mindestens einen Windschutzscheibenwischer 70, der von einem Wischermotor 72 betrieben wird. In Reaktion auf eine Betreiberanforderung und auf Grundlage der Eingabe von der Steuerungsvorrichtung 12 kann der Wischermotor 72 mit Energie versorgt werden, was den Wischer 70 dazu bringt, mehrere Streichzyklen, die als Wischen oder Streichen bekannt sind, über die Windschutzscheibe 68 durchzuführen. Das Wischen oder Streichen ermöglicht es dem Wischerblatt 71, Feuchtigkeit, Rückstände und Fremdpartikel von der Oberfläche der Windschutzscheibe 68 zu entfernen. Während der Wischermotor 72 betrieben wird und während das Wischerblatt 71 streicht, kann auf Grundlage einer Anforderung von einem Fahrzeugführer die Steuerungsvorrichtung 12 abwechselnd ein Scheibenwischwasser auf die Windschutzscheibe über ein Wischereinspritzventil 74 einspritzen oder herausspritzen. Das Scheibenwischwasser kann in einem Vorratsbehälter 76 gespeichert werden, von wo es der Windschutzscheibe zugeführt wird. Wie hierin angeführt ist, kann der Vorratsbehälter 76 ferner mit der Ansaugpassage sowie dem Kraftmaschinenzylinder gekoppelt sein. Dies ermöglicht es dem Scheibenwischwasser, eingespritzt zu werden, um eine Klopfregelung zusätzlich zu seiner Verwendung für Windschutzscheibenwischzwecke bereitzustellen. Insbesondere kann das Scheibenwischwasser in den Ansaugkrümmer eingespritzt werden, insbesondere in die Ansaugpassage 246, stromabwärts der Ansaugdrossel, während Klopfbedingungen, wodurch es dem Windschutzscheibenwischwasser ermöglicht wird, als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet zu werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Windschutzscheibenwischwasser in einen Kraftmaschinenzylinder über ein Direkteinspritzventil, wie zum Beispiel über das Direktkraftstoffeinspritzventil oder ein eigens vorgesehenes Direktkraftstoffeinspritzventil, direkt eingespritzt werden, um die Klopfregelung bereitzustellen. Das Scheibenwischwasser, das in dem Vorratsbehälter 76 gespeichert ist, kann eine Kombination von Wasser und Alkohol, wie zum Beispiel Methanol oder Isopropanol, enthalten. Jedoch enthält das Scheibenwischwasser keinerlei Benzin.

[0038]  Von daher kann eine beträchtliche Variation in dem Wasser-Alkohol-Gehalt des Scheibenwischwassers vorhanden sein. Um es dem Scheibenwischwasser zu ermöglichen, zuverlässig als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet zu werden, kann es sein, dass eine Zusammensetzung des Scheibenwischwassers bekannt sein muss. Wie bezüglich Fig. 1 angeführt ist, kann während ausgewählten Bedingungen, wie zum Beispiel unmittelbar nachdem der Scheibenwischwasservorratsbehälter aufgefüllt worden ist, ein Einlasssauerstoffsensor, wie zum Beispiel der Sensor 172, verwendet werden, um den Wasser-Alkohol-Gehalt des Scheibenwischwassers zu schätzen. Alternativ kann ein Abgassauerstoffsensor, wie zum Beispiel der Sensor 228, verwendet werden, um den Wasser-Alkohol-Gehalt des Scheibenwischwassers zu schätzen. Beispielhafte Verfahren zum Schätzen einer Scheibenwischwasserzusammensetzung unter Verwendung eines Einlass- oder Auslasssauerstoffsensors ist bezüglich Fig. 4Fig. 5 gezeigt.

[0039]  Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftpassagen 242, 244 und 246 empfangen. Die Ansaugluftpassage 246 kann mit anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 verbunden sein. Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Ansaugpassagen eine Aufladevorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader, aufweisen. Zum Beispiel zeigt Fig. 2 die Kraftmaschine 10, die mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Verdichter 274, der zwischen den Ansaugpassagen 242 und 244 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 276, die entlang der Auslasspassage 248 angeordnet ist, beinhaltet. Der Verdichter 274 kann durch die Auslassturbine 276 über eine Welle 280 zumindest teilweise angetrieben werden, wobei die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie zum Beispiel, wenn die Maschine 10 mit einem Auflader versehen ist, kann die Auslassturbine 276 jedoch wahlweise weggelassen werden, wobei der Verdichter 274 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Maschine angetrieben werden kann. Eine Drossel 262, die eine Drosselklappe 264 aufweist, kann entlang einer Ansaugpassage der Maschine vorgesehen sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der Ansaugluft, die zu den Maschinenzylindern zugeführt wird, zu variieren. Zum Beispiel kann die Drossel 262 stromabwärts des Verdichters 274 angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder alternativ stromaufwärts des Verdichters 274 vorgesehen sein.

[0040]  Die Auslasspassage 248 kann Abgase von anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 zusätzlich zum Zylinder 14 erhalten. Der Abgassensor 228 ist in der Darstellung stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 278 mit dem Auslasskanal 248 gekoppelt. Der Sensor 228 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren zur Bereitstellung einer Anzeige des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, wie zum Beispiel einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-(für engl. universal oder widerange exhaust gas oxygen), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder einem EGO-Sensor (wie dargestellt), einem HEGO-(beheizten EGO für engl. heated EGO), einem NOx-, einem HC- oder einem CO-Sensor, ausgewählt sein. Die Abgasreinigungsvorrichtung 278 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC – three way catalyst), eine NOx-Falle, diverse andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen dieser sein.

[0041]  Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die sich in der Auslasspassage 248 befinden, gemessen werden. Als Alternative dazu kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Drehzahl, Last, Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFR – air-fuel ratio), Spätzündung usw. abgeleitet werden. Des Weiteren kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 228 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination von Temperaturschätzverfahren, die hierin aufgelistet sind, geschätzt werden kann.

[0042]  Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Zum Beispiel enthält der Zylinder 14 in der Darstellung mindestens ein Ansaugtellerventil 250 und mindestens ein Auslasstellerventil 256, die in einem oberen Bereich des Zylinders 14 positioniert sind. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10, darunter der Zylinder 14, mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile, die in einem oberen Bereich des Zylinders positioniert sind, enthalten.

[0043]  Das Ansaugventil 250 kann durch die Steuerungsvorrichtung 12 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 251 gesteuert werden. Ebenso kann das Auslassventil 256 durch die Steuervorrichtung 12 über das Nockenbetätigungssystem 253 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 251 und 253 können jeweils einen oder mehrere Nocken aufweisen und können ein oder mehrere Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – cam profile switching), variablen Nockensteuerung (VCT – variable cam timing), variablen Ventilsteuerung (VVS) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – variable valve lift) verwenden, die zum Variieren des Ventilbetriebs von der Steuervorrichtung 12 betätigt werden können. Der Betrieb des Ansaugventils 250 und des Auslassventils 256 kann jeweils durch Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellenpositionssensoren 255 und 257 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann/können das Ansaug- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Der Zylinder 14 kann zum Beispiel alternativ ein Ansaugventil aufweisen, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme aufweist, gesteuert wird. In noch weiteren Ausführungsformen können das Ansaug- und Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen VVS-Aktuator oder ein VVS-Betätigungssystem gesteuert werden.

[0044]  Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Verhältnis von Volumen handelt, wenn sich der Kolben 238 am unteren Totpunkt oder am oberen Totpunkt befindet. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht werden, falls Direkteinspritzung aufgrund ihrer Wirkung auf das Maschinenklopfen verwendet wird.

[0045]  Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 292 zur Einleitung von Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 290 kann einen Zündfunken zu der Brennkammer 14 über die Zündkerze 292 als Reaktion auf das Frühzündungssignal SA von der Steuervorrichtung 12 bei ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 292 jedoch auch weggelassen sein, zum Beispiel wenn die Kraftmaschine 10 Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, wie dies bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.

[0046]  Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einem oder mehreren Einspritzventilen konfiguriert sein, um dieser eine Klopfregelungsflüssigkeit bereitzustellen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Klopfregelungsflüssigkeit ein Kraftstoff sein, wobei das Einspritzventil auch als Kraftstoffeinspritzventil bezeichnet wird. Als nicht einschränkendes Beispiel enthält der Zylinder 14 in der Darstellung ein Kraftstoffeinspritzventil 266. Das Kraftstoffeinspritzventil 266 ist in der Darstellung direkt mit dem Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff direkt darin proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuervorrichtung 12 über einen elektronischen Treiber 268 empfangen wird, einzuspritzen. Auf diese Weise stellt das Kraftstoffeinspritzventil 166 die so genannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch „DI“ (direct injection) genannt) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Obgleich Fig. 1 das Einspritzventil 266 als ein seitliches Einspritzventil zeigt, kann es auch über dem Kolben liegend, zum Beispiel nahe der Position der Zündkerze 292, positioniert sein. Durch solch eine Position können das Mischen und die Verbrennung verbessert werden, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, was auf die geringere Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis zurückzuführen ist. Als Alternative dazu kann das Einspritzventil oben liegend und in der Nähe des Ansaugventils positioniert sein, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzventil 266 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 8, das einen oder mehrere Kraftstofftanks 78, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffzuteiler beinhaltet, zugeführt werden. Als Alternative dazu kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei niedrigerem Druck zugeführt werden, wobei dann die Zeitsteuerung der Kraftstoffdirekteinspritzung während des Verdichtungshubs begrenzter sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, können ferner Kraftstofftanks 78 einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerungsvorrichtung 12 ein Signal bereitstellt. Es versteht sich, dass bei einer anderen Ausführungsform das Einspritzventil 266 ein Saugkanaleinspritzventil sein kann, das dem Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 14 Kraftstoff zuführt.

[0047]  Kraftstoff kann durch das Einspritzventil dem Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders zugeführt werden. Ferner kann die Verteilung und/oder relative Menge an Kraftstoff, die von dem Einspritzventil zugeführt wird, mit Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel der Luftladetemperatur, variieren, wie im Folgenden hierin beschrieben ist. Des Weiteren können bei einem einzigen Verbrennungsereignis Mehrfacheinspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die Mehrfacheinspritzungen können während des Verdichtungshubs, Ansaughubs oder irgendeiner angemessenen Kombination davon durchgeführt werden.

[0048]  Wie oben beschrieben, zeigt Fig. 1 nur einen einzigen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine. Somit kann jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz von Ansaug-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventil(en), Zündkerze usw. aufweisen.

[0049]  Die Kraftstofftanks 78 in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff oder Klopfregelungsflüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie zum Beispiel unterschiedlichen Zusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, einen unterschiedlichen Wassergehalt, ein unterschiedliches Oktan, eine unterschiedliche Wärme von Verdampfungen, unterschiedliche Kraftstoffgemische, unterschiedliche Wassergehalte, unterschiedliche Entflammbarkeitsgrenzen und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. In einem Beispiel könnten Klopfregelungsflüssigkeiten mit unterschiedlichen Alkoholgehalten einen Kraftstoff enthalten, der Benzin ist, und wobei der andere Ethanol oder Methanol ist. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe könnten ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Alkohol, Wasser usw. sein. In noch einem anderen Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholgemische sein, wobei der erste Kraftstoff ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einem kleineren Alkoholverhältnis als ein Benzin-Alkohol-Gemisch eines zweiten Kraftstoffs mit einem größeren Alkoholverhältnis, wie zum Beispiel E10 (welches ungefähr 10 % Ethanol ist) als ein erster Kraftstoff und E85 (welches ungefähr 85 % Ethanol ist) als ein zweiter Kraftstoff, sein kann. Zusätzlich können sich die ersten und zweiten Kraftstoffe auch hinsichtlich anderer Kraftstoffeigenschaften, wie zum Beispiel einer Differenz der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl, latenten Verdampfungsenthalpie usw., unterscheiden.

[0050]  Ferner können die Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs oder der Klopfregelungsflüssigkeit, die in dem Kraftstofftank gespeichert sind, häufig variieren. Die täglichen Schwankungen beim Auftanken können somit zu häufig variierenden Kraftstoffzusammensetzungen führen, wodurch die durch das Einspritzventil 166 gelieferte Kraftstoffzusammensetzung beeinflusst wird.

[0051]  Zusätzlich zu den Kraftstofftanks kann das Kraftstoffsystem 8 auch einen Vorratsbehälter 76 zum Speichern einer Klopfregelungsflüssigkeit, hierin ein Windschutzscheibenwischwasser, beinhalten. Wenngleich sich der Vorratsbehälter 76 in der Darstellung von dem einen oder den mehreren Kraftstofftanks 78 unterscheidet, versteht sich, dass der Vorratsbehälter 76 in anderen Beispielen einer des einen oder der mehreren Kraftstofftanks 78 sein kann. Der Vorratsbehälter 76 kann derart mit dem Direkteinspritzventil 266 gekoppelt sein, dass das Scheibenwischwasser direkt in den Zylinder 14 eingespritzt werden kann. Während einiger Bedingungen kann in Reaktion auf ein Anzeigen des Klopfens eine Kraftmaschinensteuerung Scheibenwischwasser, das als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet wird, in den Ansaugkrümmer stromabwärts der Ansaugdrossel einspritzen, um die Kraftmaschinenverdünnung zu erhöhen und dadurch das vorzeitige und unerwünschte Detonationsereignis zu steuern. Zusätzlich oder alternativ kann in Reaktion auf ein Anzeigen eines Klopfens die Kraftmaschinensteuerung direkt Scheibenwischwasser, das als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet wird, in den Kraftmaschinenzylinder einspritzen, um die Kraftmaschinenverdünnung zu erhöhen und dadurch das vorzeitige und unerwünschte Detonationsereignis zu steuern.

[0052]  Bei einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem auch einen Vorratsbehälter zum Speichern von Wasser beinhalten, der mit dem Direkteinspritzventil gekoppelt ist, so dass Wasser direkt in den Zylinder eingespritzt werden kann. Von daher wird durch das Einspritzen von Wasser eine „flüssige AGR“ bereitgestellt, was das Erzielen wesentlicher AGR-Vorteile ermöglicht. Während Bedingungen, wenn Flüssigkeit konserviert werden muss oder wenn eine Reserve benötigt wird, wenn die flüssige AGR nicht vorhanden ist, kann jedoch ein externes AGR-System hinzugefügt werden.

[0053]  Die Kraftmaschine kann ferner eine oder mehrere Abgasrückführungspassagen zum Umleiten mindestens eines Teils des Abgases vom Kraftmaschinenauslass zum Kraftmaschineneinlass beinhalten. Fig. 2 zeigt ein Niederdruck-AGR(ND-AGR)-System, aber eine alternative Ausführungsform kann nur ein Hochdruck-AGR(HD-AGR)-System oder eine Kombination aus ND-AGR- und HD-AGR-Systemen aufweisen. Die ND-AGR wird durch die ND-AGR-Passage 249 von stromaufwärts der Turbine 276 zu stromabwärts des Verdichters 274 geführt. Die für den Ansaugkrümmer 244 bereitgestellte ND-AGR-Menge kann durch die Steuerungsvorrichtung 12 über das ND-AGR-Ventil 252 variiert werden. Das ND-AGR-System kann einen ND-AGR-Kühler 258 aufweisen, um Wärme von den AGR-Gasen zum Beispiel an das Maschinenkühlmittel abzugeben. Wenn es vorhanden ist, kann das HD-AGR-System die HD-AGR durch eine eigens vorgesehene HD-AGR-Leitung (nicht gezeigt) von stromaufwärts der Turbine 276 zu stromabwärts des Verdichters 274 (und stromaufwärts der Ansaugdrossel 262) über einen HD-AGR-Kühler führen. Die Menge an HD-AGR, die zum Ansaugkrümmer 244 zugeführt wird, kann durch die Steuervorrichtung 12 über ein HD-AGR-Ventil (nicht gezeigt) variiert werden.

[0054]  Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches innerhalb der Brennkammer 14 zu regeln. Es kann daher wünschenswert sein, den AGR-Massenstrom zu messen oder zu schätzen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Sensoren 259 in der HD-AGR-Leitung 249 positioniert sein, um eine Angabe über einen Druck und/oder eine Temperatur und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das durch die HD-AGR-Leitung rückgeführt wird, bereitzustellen. Abgas, das durch die ND-AGR-Leitung 249 umgeleitet wird, kann an einem Mischpunkt, der an der Verbindungsstelle der ND-AGR-Leitung 249 und der Ansaugpassage 242 liegt, mit frischer Ansaugluft verdünnt werden. Bei einigen Beispielen, bei welchen eine Luftansaugsystem(AIS)-Drossel in der Ansaugpassage 242 enthalten ist, kann stromaufwärts des Verdichters 274, durch Einstellen des ND-AGR-Ventils 252 in Koordination mit der Drossel des Luftansaugsystems, eine Verdünnung des AGR-Flusses eingestellt werden.

[0055]  Eine prozentuale Verdünnung des ND-AGR-Flusses kann von der Ausgabe eines Sensors im Maschinenansauggasstrom abgeleitet werden. Zum Beispiel kann ein Sensor 172, der stromabwärts des ND-AGR-Ventils 252 und stromaufwärts der Hauptansaugdrossel 262 positioniert ist, verwendet werden, so dass die ND-AGR-Verdünnung an oder nahe der Hauptansaugdrossel präzise bestimmt werden kann. Der Sensor 172 kann zum Beispiel ein Sauerstoffsensor sein. Zusätzlich kann während ausgewählten Bedingungen der Sensor 172 verwendet werden, um den Alkoholgehalt von Kraftstoff, der der Kraftmaschine zugeführt wird, sowie den Alkoholgehalt und die Zusammensetzung einer Klopfregelungsflüssigkeit, die dem Zylinder 14 zugeführt wird, zu schätzen.

[0056]  Die Steuerungsvorrichtung 12 ist in Fig. 2 als ein Mikrocomputer einschließlich einer Mikroprozessoreinheit 206, Eingangs-/Ausgangsanschlüssen 208, eines elektronischen Speichermediums für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, das als ein Nurlese-Speicherchip 210 in diesem bestimmten Beispiel gezeigt ist, eines Direktzugriffsspeichers 212, eines Keep-Alive-Speichers 214 und eines Datenbusses gezeigt. Die Steuerungsvorrichtung 12 kann diverse Signale von Sensoren, die mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu jenen zuvor analysierten Signalen empfangen einschließlich der Messung eines induzierten Luftmassenstroms (MAF) von einem Luftmassenstromsensor 222; einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 216, der mit einer Kühlhülse 218 gekoppelt ist; eines Profilzündungs-Aufnahme(PIP)-Signals von einem Hall-Effekt-Sensor 220 (oder anderer Art), der mit der Kurbelwelle 240 gekoppelt ist; einer Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; und eines Krümmerabsolutdruck(MAP)-Signals von dem Sensor 224. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerungsvorrichtung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe hinsichtlich Unterdruck oder Druck im Ansaugkrümmer bereitzustellen. Noch weitere Sensoren können Kraftstoffpegelsensoren und Kraftstoffzusammensetzungssensoren, die mit dem/den Kraftstofftank(s) des Kraftstoffsystems gekoppelt sind, beinhalten. Die Steuerungsvorrichtung 12 kann auch eine Betreiberanforderung für das Wischen der Windschutzscheibe über einen eigens vorgesehenen Sensor (nicht gezeigt) erhalten. In Reaktion auf die von den diversen Sensoren erhaltenen Signale kann die Steuerungsvorrichtung diverse Kraftmaschinenaktuatoren betätigen. Beispielhafte Aktuatoren beinhalten ein Kraftstoffeinspritzventil 266, einen Wischermotor 72, ein Wischereinspritzventil 74, eine Drossel 262, Nocken 251 und 253 usw. Der Speichermedium-Nurlese-Speicher 210 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen darstellen, die von einem Prozessor 206 zum Durchführen der zuvor beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen aber nicht speziell aufgelistet sind, ausführbar sind. Beispielhafte Routinen, die durchgeführt werden können, sind bezüglich Fig. 4Fig. 5 angeführt.

[0057]  Als nächstes zeigt Fig. 3 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Sauerstoffsensors 300, der konfiguriert ist, um eine Konzentration von Sauerstoff (O2) in einem Ansaugluftladungsstrom zu messen. Der Sensor 300 kann zum Beispiel als Einlasssauerstoffsensor 172 der Fig. 1Fig. 2 oder als Abgassauerstoffsensor 226 der Fig. 1Fig. 2 arbeiten. Der Sensor 300 umfasst mehrere Schichten aus einem oder mehreren Keramikmaterialien, die in einer gestapelten Ausbildung angeordnet sind. In der Ausführungsform von Fig. 3 sind fünf Keramikschichten als Schichten 301, 302, 303, 304 und 305 dargestellt. Diese Schichten beinhalten eine oder mehrere Schichten aus einem festen Elektrolyt, das in der Lage ist, ionischen Sauerstoff zu leiten. Beispiele für geeignete feste Elektrolyte beinhalten Materialien auf Zirkoniumsauerstoffbasis, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ferner kann bei einigen Ausführungsformen ein Heizer 307 in thermischer Verbindung mit den Schichten angeordnet werden, um die ionische Leitfähigkeit der Schichten zu erhöhen. Wenngleich der dargestellte Sauerstoffsensor aus fünf Keramikschichten gebildet ist, versteht sich, dass der Sauerstoffsensor andere geeignete Anzahlen von Keramikschichten beinhalten kann.

[0058]  Die Schicht 302 beinhaltet ein Material oder Materialien, die einen Diffusionsweg 310 schaffen. Der Diffusionsweg 310 ist konfiguriert, um Einlassgase in einen ersten inneren Hohlraum 322 über Diffusion einzuführen. Der Diffusionsweg 310 kann konfiguriert sein, um es einer oder mehreren Komponenten von Abgasen, die einen gewünschten Analyt (z. B. O2) beinhalten können, jedoch nicht auf diesen beschränkt sind, zu ermöglichen, in den inneren Hohlraum 322 mit einer beschränkenderen Rate als der Analyt durch das Paar an Pumpelektroden 312 und 314 hinein- oder herausgepumpt werden kann, zu diffundieren. Dadurch kann ein stöchiometrisches Niveau von O2 in dem ersten inneren Hohlraum 322 erhalten werden.

[0059]  Der Sensor 300 beinhaltet ferner einen zweiten inneren Hohlraum 324 innerhalb der Schicht 304, der von dem ersten inneren Hohlraum 322 durch die Schicht 303 getrennt ist. Der zweite innere Hohlraum 324 ist konfiguriert, um einen konstanten Sauerstoffteildruck aufrechtzuerhalten, der einem stöchiometrischen Zustand entspricht, z. B. entspricht ein Sauerstoffniveau, das in dem zweiten inneren Hohlraum 324 vorhanden ist, jenem, welches das Abgas aufweisen würde, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch wäre. Hierin kann der zweite innere Hohlraum 324 als eine Bezugszelle bezeichnet werden. Wie gezeigt ist, ist die Bezugsspannung variabel (z. B. zwischen 0 und 1300 mV).

[0060]  Ein Paar an Erfassungselektroden 316 und 318 ist in Verbindung mit dem ersten inneren Hohlraum 322 und der Bezugszelle 324 angeordnet. Das Paar an Erfassungselektroden 316 und 318 erfasst einen Konzentrationsgradienten, der sich zwischen dem ersten inneren Hohlraum 322 und der Bezugszelle 324 aufgrund einer Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft entwickeln kann, die höher oder niedriger als das stöchiometrische Niveau ist. Eine hohe Sauerstoffkonzentration kann durch eine magere Ladungsmischung verursacht werden, während eine niedrige Sauerstoffkonzentration durch eine fette Ladungsmischung verursacht werden kann.

[0061]  Ein Paar an Pumpelektroden 312 und 314 ist in Verbindung mit dem inneren Hohlraum 322 angeordnet und ist konfiguriert, um einen ausgewählten Gasbestandteil (z. B. O2) von dem inneren Hohlraum 322 durch die Schicht 301 und aus dem Sensor 300 elektrochemisch heraus zu pumpen. Alternativ kann das Paar an Pumpelektroden 312 und 314 konfiguriert sein, um ein ausgewähltes Gas elektrochemisch durch die Schicht 301 und in den inneren Hohlraum 322 hinein zu pumpen. Hierin kann das Paar an Pumpelektroden 312 und 314 als eine O2-pumpende Zelle bezeichnet werden.

[0062]  Die Elektroden 312, 314, 316 und 318 können aus diversen geeigneten Materialien hergestellt sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Elektroden 312, 314, 316 und 318 mindestens teilweise aus einem Material hergestellt sein, das die Spaltung von molekularem Sauerstoff katalysiert. Beispiele für solche Materialien beinhalten Elektroden, die Platin und/oder Silber enthalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.

[0063]  Der Prozess des elektrochemischen Pumpens des Sauerstoffs aus dem inneren Hohlraum 322 heraus oder in diesen hinein beinhaltet das Anlegen einer Spannung Vp über dem Paar an Pumpelektroden 312 und 314. Die Pumpspannung Vp, die an die O2-pumpende Zelle angelegt wird, pumpt Sauerstoff in den inneren Hohlraum 322 hinein oder aus diesem heraus, um ein stöchiometrisches Niveau an Sauerstoff in der pumpenden Zelle des Hohlraums aufrechtzuerhalten. Der resultierende Pumpstrom Ip ist proportional zur Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Ein Steuersystem (in Fig. 3 nicht gezeigt) erzeugt das Pumpstromsignal Ip als eine Funktion der Stärke der angelegten Pumpspannung Vp, die benötigt wird, um ein stöchiometrisches Niveau innerhalb des ersten Hohlraums 322 aufrechtzuerhalten. Somit wird eine magere Mischung dazu führen, dass Sauerstoff aus dem inneren Hohlraum 322 heraus gepumpt wird, und wird eine fette Mischung dazu führen, dass Sauerstoff in den inneren Hohlraum 322 hinein gepumpt wird. Ferner kann die Ausgangsverstärkung des Pumpstroms über den variablen Operationsverstärker (z. B. OP-Verstärker) verändert werden. Durch Verändern der Bezugsspannung und der Ausgangsverstärkung des OP-Verstärkers kann der Sauerstoffsensor ein hochauflösenderes Signal bereitstellen.

[0064]  Es sollte sich verstehen, dass der hierin beschriebene Sauerstoffsensor lediglich eine beispielhafte Ausführungsform eines Sauerstoffsensors ist und dass andere Ausführungsformen von Sauerstoffsensoren zusätzliche und/oder alternative Merkmale und/oder Gestaltungen aufweisen können.

[0065]  Bezüglich Fig. 4 ist nun eine beispielhafte Routine 400 zur Verwendung eines Einlasssauerstoffsensors (wie zum Beispiel des Sensors 172 der Fig. 1Fig. 2) zum Schätzen des Alkoholgehalts und/oder der Zusammensetzung eines eingespritzten Scheibenwischwassers auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors gezeigt. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Bestimmung der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers, ohne dass zusätzliche Sensoren benötigt werden.

[0066]  Bei 402 weist das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Maschinenbetriebszuständen auf. Diese beinhalten zum Beispiel die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, die Aufladung, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Feuchtigkeit), AGR, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw.

[0067]  Bei 404 kann bestimmt werden, ob das Scheibenwischwasser vor kurzem in dem Scheibenwischwasservorratsbehälter aufgefüllt worden ist. Insbesondere kann die Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung durch ein vor kurzem erfolgtes Scheibenwischwasserauffüllereignis ausgelöst werden. Dies ermöglicht es, die Zusammensetzung des verfügbaren Scheibenwischwassers genau zu kennen. Folglich kann das Scheibenwischwasser zusätzlich zu Wischerwaschfunktionen zuverlässiger zur Klopfregelung verwendet werden. In anderen Beispielen kann die Zusammensetzung in Reaktion auf eine Betreiberanforderung zur Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung geschätzt werden. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung des Scheibenwischwassers periodisch, wie zum Beispiel einmal für jeden Schwellenwertabstand des Fahrens des Fahrzeugs, einmal für jede Dauer des Kraftmaschinenbetriebs des Fahrens des Fahrzeugs, einmal für jede Schwellenwertanzahl an Kraftmaschinenzyklen usw., bestimmt werden.

[0068]  Hierin ist das Scheibenwischwasser (auch als Windschutzscheibenwaschflüssigkeit oder einfach Waschflüssigkeit bezeichnet) ein Wasser-Alkohol-Gemisch, das kein Benzin enthält. Mit anderen Worten ist der Alkohol die einzige Kohlenwasserstoffquelle in dem Scheibenwischwasser. In einem Beispiel ist der Alkohol in dem Wasser-Alkohol-Gemisch ein oder mehrere von Ethanol, Methanol, Propanol, Isopropanol usw. Es versteht sich, dass, wenngleich die vorliegende Routine die Zusammensetzungsschätzung eines Scheibenwischwassers darstellt, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, auch als eine Klopfregelungsflüssigkeit genutzt zu werden, dies nicht als einschränkend verstanden werden soll, und in anderen Beispielen kann die Zusammensetzung einer Kraftmaschinenkühlmittelflüssigkeit durch die Verwendung des Einlasssauerstoffsensors bestimmt werden, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, auch als eine Klopfregelungsflüssigkeit genutzt zu werden.

[0069]  Wenn das Scheibenwischwasser nicht in dem Vorratsbehälter aufgefüllt worden ist, oder wenn andere Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzungsbedingungen nicht erfüllt worden sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 424 das Fortführen des Betreibens des Einlasssauerstoffsensors als ein Sauerstoffsensor. Ferner werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter auf Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors eingestellt. Als nichteinschränkende Beispiele kann die Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors zur AGR-Schätzung und AGR-Steuerung sowie einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verbrennungssteuerung verwendet werden. Zum Beispiel auf Grundlage der geschätzten Sauerstoffkonzentration der Ansaugluftladung kann eine Menge an AGR, die dem Kraftmaschineneinlass zugeführt wird, eingestellt werden (z. B. um eine gewünschte Kraftmaschinenverdünnung oder ein gewünschtes Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen). Als weiteres Beispiel kann auf Grundlage der geschätzten Sauerstoffkonzentration der Ansaugluftladung die Zylinderkraftstoffversorgung eingestellt werden.

[0070]  Wenn das Scheibenwischwasser in dem Vorratsbehälter aufgefüllt worden ist, oder wenn andere Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzungsbedingungen erfüllt worden sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 406 das Einspritzen einer Menge (hierin auch als Einspritzmasse bezeichnet) des Scheibenwischwassers in die Ansaugpassage stromabwärts der Ansaugdrossel (und stromaufwärts des Ansaugventils). In einem Beispiel wird die Einspritzmasse derart festgelegt, dass sie eine Menge ist, die eine beträchtliche Veränderung der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors bereitstellen wird.

[0071]  Bei 408 kann eine Übertragungsfunktion für das Scheibenwischwasser auf Grundlage des Ansaugkrümmerluftstromniveaus (wie zum Beispiel auf Grundlage der Ausgabe eines MAF-Sensors bestimmt) sowie der Scheibenwischwassereinspritzmasse bestimmt werden. Die Übertragungsfunktion kann eine erwartete Veränderung des Pumpstroms des Einlasssauerstoffsensors mit der Einspritzmasse für eine gegebene Bezugsspannung darstellen. Diese Veränderung wird dann mit einer 0-Messung der Sauerstoffkonzentration verglichen, wenn keine Waschflüssigkeit eingespritzt wird. Ähnlich kann der Krümmerluftstrom von einem MAP-Sensor und einer Lookup-Tabelle, die die Luftmassenströmungsgeschwindigkeit in einem Geschwindigkeits-Dichte-System bestimmt, interpretiert werden. Bei 410 wird eine erste Pumpspannung (hierin auch die Bezugsspannung genannt) (V1) an den Sauerstoffsensor angelegt. Die erste Pumpspannung kann eine niedrigere Bezugsspannung sein, die Sauerstoff von der Sauerstoffpumpzelle pumpt, kann jedoch einen Wert aufweisen, der niedrig genug ist, um Wassermoleküle (z. B. H2O-Moleküle) nicht in der Pumpzelle zu spalten (z. B. V1 = 450 mV). Wenn die erste Spannung an die Pumpzelle angelegt wird, kann ein erster Pumpstrom (I1) erzeugt werden. In diesem Beispiel kann der erste Pumpstrom eine Menge an Sauerstoff angeben, die entweder mit dem Erfassungselement des Sauerstoffsensors reagiert hat oder aufgrund des Verdünnungseffekts des Wassers verschoben wurde, da das Scheibenwischwasser in den Kraftmaschinenansaugkrümmer eingespritzt wird.

[0072]  Bei 412 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers auf Grundlage der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors. Insbesondere kann die Veränderung des Pumpstroms des Sensors dem Anlegen der niedrigeren Pumpspannung folgend überwacht werden, und kann eine Steuerungsvorrichtung die Zusammensetzung des Scheibenwischwassers schätzen, indem ein erster Teil der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts der Flüssigkeit herausgefunden wird, während ein zweiter Teil der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Gemischs herausgefunden wird. Insbesondere wird ein Alkoholgehalt (z. B. ein Alkoholprozentsatz) in dem Scheibenwischwasser auf Grundlage der Veränderung des Sensorpumpstroms und ferner auf Grundlage der Flüssigkeitseinspritzmasse (wie bei 406 eingespritzt) bestimmt. Das Schätzen eines Alkoholgehalts des Wasser-Alkohol-Gemischs beinhaltet bei 414 das Herausfinden eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts des Gemischs und bei 416 das Herausfinden eines zweiten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Gemischs.

[0073]  In einem Beispiel kann eine Menge an Wasser in der Probe auf Grundlage des ersten Pumpstroms und der Übertragungsfunktion bestimmt werden. Die Menge an Alkohol kann dann auf Grundlage des geschätzten Wassergehalts identifiziert werden. Da die Umgebungsfeuchtigkeit auch zu einer Menge an Wasser in der Einlassladung beitragen kann, kann eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung (wie durch einen eigens vorgesehenen Feuchtigkeitssensor bestimmt oder durch einen Einlass- oder Abgassauerstoffsensor während ausgewählten Bedingungen erfasst) von der bestimmten Menge an Wasser subtrahiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das computerlesbare Speichermedium des Steuersystems, das Kommunikation von dem Sensor erhält, Anweisungen zum Kennzeichnen der Menge an Alkohol durch Bezugnahme auf eine Grafik, die Beispiele für die Beziehung zwischen der Veränderung der Sauerstoffsensorausgabe und der Einspritzmasse mit einer Veränderung des prozentualen Alkoholgehalts des Scheibenwischwassers darstellt, beinhalten (wie im Folgenden bezüglich Fig. 6 analysiert wird), wobei die Grafikdaten zum Beispiel in dem computerlesbaren Speichermedium in Form einer Lookup-Tabelle gespeichert sind. Darin kann die Menge an Wasser, die von dem Einlasssauerstoffsensor geschätzt wird, entsprechend abnehmen, da sich die Menge an Alkohol (z. B. Ethanol oder Methanol) in dem eingespritzten Scheibenwischwasser erhöht. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird für eine gegebene Masse der Waschflüssigkeit, die in den Ansaugluftstrom eingespritzt wird, eine größere Veränderung (Delta) der Einlasssauerstoffsensorausgabe ein höheres Methanol-Wasser-Verhältnis widerspiegeln. Folglich wird die Veränderung des Sauerstoffprozentsatzes (Delta_O2 %) näher bei der 100%-MeOH-Linie liegen, und kann die Kraftmaschinensteuerung die Linie mit einer konstanten Methanolkonzentration bestimmen/kennzeichnen, die jenem Betriebspunkt entspricht.

[0074]  Insbesondere haben die Anmelder erkannt, dass sich die Wirkung der Wasserkomponente des Wasser-Alkohol-Gemischs auf den Einlasssauerstoffsensorpumpstrom von der Wirkung der Alkoholkomponente (einschließlich des Alkoholgehalts und der Alkoholart) des Wasser-Alkohol-Gemischs auf den Einlasssauerstoffsensorpumpstrom unterscheidet. Zum Beispiel führt ein Einspritzen von 1% Wasser (Volumenprozent) in Ansaugluft zu einer 0,2%-igen Verringerung der Sauerstoffkonzentration, die von dem Einlasssauerstoffsensor gemessen wird, da es einen Verdünnungseffekt auf die Sauerstoffkonzentration hat. Ein Einspritzen von 1% Methanol (Volumenprozent) in Ansaugluft führt jedoch zu einer 1,5%-igen Verringerung der Sauerstoffkonzentration, die von dem Einlasssauerstoffsensor gemessen wird, aufgrund der Methanolverbrennung mit dem Sauerstoff an dem Erfassungselement des Sauerstoffsensors, wie im Folgenden angegeben ist. CH3OH + 1,5O2 = CO2 + H2O    

[0075]  Wenn daher 2% der Waschflüssigkeit(Wasser + Methanol)-mischung eingespritzt werden, wird dies zu einer Gesamtverringerung des Sauerstoffs von 2,5% führen (in diesem Beispiel), wobei 0,2/1,7 oder 11,7% dieser Verringerung auf Wasser zurückzuführen sind und verbleibende 1,5/1,7 oder 88,3% dieser Verringerung auf Methanol zurückzuführen sind.

[0076]  Somit kann das Herausfinden des ersten Teils das Bestimmen eines ersten Werts der Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch (auf Grundlage der Veränderung des Pumpstroms) beinhalten. Ferner kann das Herausfinden des zweiten Teils das Bestimmen eines zweiten Werts der Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch beinhalten, der auf Grundlage der überwachten Veränderung des Pumpstroms und ferner auf Grundlage der Menge an eingespritztem Wasser-Alkohol-Gemisch herausgefunden wird. Hierin kann der zweite Wert eine Grundkonzentration des Sauerstoffs in der Umgebungsluft widerspiegeln. Zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung den ersten Wert mit dem zweiten Wert vergleichen.

[0077]  Als Beispiel kann sich die Steuerungsvorrichtung auf eine Lookup-Tabelle oder eine Karte, wie zum Beispiel die beispielhafte Karte aus Fig. 6, beziehen, um den prozentualen Anteil von Alkohol in der Klopfregelungsflüssigkeit zu bestimmen. Die Karte kann eine 3D-Karte sein, die 2 Eingänge, die Masse an eingespritzter Flüssigkeit und die Veränderung des Einlasssauerstoffsensorpumpstroms erfordert, um eine Ausgabe bezüglich des prozentualen Anteils von Alkohol in der eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit bereitzustellen.

[0078]  Bezüglich Fig. 6 stellt die Karte 600 eine solche beispielhafte Karte dar. Insbesondere stellt die Karte 600 eine Veränderung des Einlasssauerstoffsensors entlang der y-Achse (Delta_O2%) und der Einspritzmasse der Waschflüssigkeit (M_washer_fluid_inj) entlang der y-Achse dar. Hierin ist die Waschflüssigkeit ein Wasser-Methanol-Gemisch, das kein Benzin enthält. Die Karte ist für 0%-iges Methanol (MeOH) und 100%-iges Methanol sowie einen oder mehrere prozentuale Methanolzwischenanteile kalibriert. Wie zu sehen ist, wird für eine gegebene Einspritzmasse mit steigendem Methanolgehalt eine größere Veränderung der Sauerstoffsensorausgabe beobachtet. Mit anderen Worten kann unter Verwendung der Karte der prozentuale Methanolgehalt (Methanol_pct) folgendermaßen geschätzt werden: Methanol_pct = fn (Delta_O2, M_washer_fluid_inj). Somit kann unter Verwendung einer Karte, wie zum Beispiel der Karte aus Fig. 6, eine Steuerungsvorrichtung in der Lage sein, den Alkohol(z. B. Methanol)-gehalt des eingespritzten Scheibenwischwassers zu schätzen.

[0079]  Bezüglich Fig. 4 basiert eine Zusammensetzung des Scheibenwischwassers aus einem Wasser-Alkohol-Gemisch auf dem herausgefundenen ersten Teil und zweiten Teil und ferner auf der Einspritzmenge. D. h., auf Grundlage des Alkoholgehalts des Scheibenwischwassers aus einem Wasser-Alkohol-Gemisch kann die Zusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs bestimmt und aktualisiert werden.

[0080]  Bei 418 wird nach dem Herausfinden der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers ein Oktanwert der Flüssigkeit aktualisiert. Zusätzlich kann eine Kraftstoffoktanschätzung für das Kraftmaschinensystem aktualisiert werden. Zum Beispiel kann eine Oktanmodifikationsdauer bei Verwendung während der Vorwärtsregelung des Klopfens aktualisiert werden. In einem Beispiel beinhaltet das Aktualisieren das Erhöhen des Oktanwerts, wenn sich der Alkohol(Ethanol oder Methanol)-gehalt des Scheibenwischwassers erhöht, oder wenn der Wassergehalt des Scheibenwischwassers abnimmt.

[0081]  Bei 420 kann nach dem Bestätigen der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers die Flüssigkeit falls gewünscht als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet werden. Zum Beispiel kann in Reaktion auf eine Klopfangabe oder unter Vorwegnahme eines möglichen Klopfens eine Menge des Scheibenwischwassers auf Grundlage der Oktananforderung der Kraftmaschine (zum Behandeln des Klopfens) bezüglich des aktualisierten Oktanwerts der Flüssigkeit eingespritzt werden.

[0082]  Bei 422 werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter auf Grundlage des aktualisierten Scheibenwischwassers und der aktualisierten Kraftstoffoktanschätzung eingestellt. Zum Beispiel kann ein Grundzündungszeitpunkt eingestellt werden (z. B. von MBT erweitert). Als weiteres Beispiel kann ein Grenzzündungswert eingestellt (z. B. erweitert) werden. Als noch weiteres Beispiel können ein oder mehrere eines AGR-Zeitplans, VCT-Zeitplans, variablen Verdichtungsverhältnisses, dualen Kraftstoffeinspritzzeitplans usw. eingestellt werden.

[0083]  Nach dem Vervollständigen der Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung durch den Einlasssauerstoffsensor kann das Verfahren zu 424 zurückkehren, wobei der Betrieb des Sensors zur Sauerstofferfassung für die Zwecke der AGR-Steuerung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung und dergleichen wiederaufgenommen werden kann.

[0084]  Dadurch kann die Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung verbessert werden, wobei die Verwendung der Flüssigkeit auf andere Funktionen ausgeweitet werden kann. Zum Beispiel kann die Zusammensetzungsschätzung eine verbesserte Verwendung des Scheibenwischwassers außerhalb des Wischens der Windschutzscheibe oder des Kraftmaschinenkühlmittels außerhalb des Kraftmaschinenkühlens ermöglichen. Insbesondere können das Scheibenwischwasser und/oder das Kraftmaschinenkühlmittel zuverlässiger und beständiger als eine Klopfregelungsflüssigkeit zum Behandeln des Klopfens verwendet werden. Durch das Verbessern der Verwendung eines Wasser-Alkohol-Gemischs bei der Minderung des Klopfens können Oktananforderungen von Kraftstoff verringert werden, während das Klopfen behandelt wird, was es ermöglicht, mehr Leistung von der Kraftmaschine zu gewinnen. Zusätzlich werden durch das Verringern des Bedürfnisses nach einer Spätzündung Kraftstoffeinsparungsvorteile erzielt.

[0085]  Bezüglich Fig. 5 ist nun eine beispielhafte Routine 500 zur Verwendung eines Auslasssauerstoffsensors (wie zum Beispiel des Sensors 225 aus Fig. 1Fig. 2) zum Schätzen des Alkoholgehalts und/oder der Zusammensetzung eines eingespritzten Scheibenwischwassers auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms des Auslasssauerstoffsensors gezeigt. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Bestimmung der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers, ohne dass zusätzliche Sensoren benötigt werden.

[0086]  Bei 502 weist das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Maschinenbetriebszuständen auf. Diese beinhalten zum Beispiel die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, die Aufladung, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Feuchtigkeit), AGR, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw.

[0087]  Bei 504 kann bestimmt werden, ob das Scheibenwischwasser vor kurzem in dem Scheibenwischwasservorratsbehälter aufgefüllt worden ist. Insbesondere kann die Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung durch ein vor kurzem erfolgtes Scheibenwischwasserauffüllereignis ausgelöst werden. Dies ermöglicht es, die Zusammensetzung des verfügbaren Scheibenwischwassers genau zu kennen. Folglich kann das Scheibenwischwasser zusätzlich zu Wischerwaschfunktionen zuverlässiger zur Klopfregelung verwendet werden. In anderen Beispielen kann die Zusammensetzung in Reaktion auf eine Betreiberanforderung zur Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung geschätzt werden. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung des Scheibenwischwassers periodisch, wie zum Beispiel einmal für jeden Schwellenwertabstand des Fahrens des Fahrzeugs, einmal für jede Dauer des Kraftmaschinenbetriebs oder Fahrens des Fahrzeugs, einmal für jede Schwellenwertanzahl an Kraftmaschinenzyklen usw., bestimmt werden.

[0088]  Hierin ist das Scheibenwischwasser (auch Windschutzscheibenwaschflüssigkeit oder einfach Waschflüssigkeit genannt) ein Wasser-Alkohol-Gemisch, das kein Benzin enthält. Mit anderen Worten ist der Alkohol die einzige Kohlenwasserstoffquelle in dem Scheibenwischwasser. In einem Beispiel ist der Alkohol in dem Wasser-Alkohol-Gemisch ein oder mehrere von Ethanol, Methanol, Propanol, Isopropanol usw. Es versteht sich, dass, wenngleich die vorliegende Routine die Zusammensetzungsschätzung eines Scheibenwischwassers darstellt, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, auch als eine Klopfregelungsflüssigkeit genutzt zu werden, dies nicht als einschränkend verstanden werden soll, und in anderen Beispielen kann die Zusammensetzung einer Kraftmaschinenkühlmittelflüssigkeit durch die Verwendung des Einlasssauerstoffsensors bestimmt werden, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, auch als eine Klopfregelungsflüssigkeit genutzt zu werden.

[0089]  Wenn das Scheibenwischwasser nicht in dem Vorratsbehälter aufgefüllt worden ist, oder wenn andere Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzungsbedingungen nicht erfüllt worden sind, dann kann bei 540 bestimmt werden, ob Kraftstoffversorgungsbedingungen vorliegen. Kraftstoffversorgungsbedingungen beinhalten Fahrzeugbeschleunigungsbedingungen und Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, bei welchen die Kraftstoffzufuhr ununterbrochen ist und sich die Kraftmaschine weiterhin mit mindestens einem Ansaugventil und einem Auslassventil in Betrieb dreht; und mit einer Luft, die durch einen oder mehrere der Zylinder strömt. Unter Kraftstoffversorgungsbedingungen wird die Verbrennung in der Brennkammer ausgeführt, und kann sich Umgebungsluft durch den Zylinder vom Einlass zum Auslass bewegen.

[0090]  Im Vergleich beinhalten Nicht-Kraftstoffversorgungsbedingungen Fahrzeugverlangsamungsbedingungen und Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, bei welchen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, aber sich die Kraftmaschine weiterhin dreht und mindestens ein Ansaugventil und ein Auslassventil in Betrieb sind; somit strömt Luft durch einen oder mehrere der Zylinder, jedoch wird kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Unter Nicht-Kraftstoffversorgungsbedingungen wird die Verbrennung nicht ausgeführt, kann sich jedoch Umgebungsluft durch den Zylinder vom Einlass zum Auslass bewegen.

[0091]  Wenn die Kraftstoffversorgungsbedingungen bei 542 bestätigt werden, beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungssteuerung auf Grundlage des Sensors oder eine Alkoholerkennung durch den Sensor gewünscht ist oder auszuführen ist. Die Auswahl kann auf Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel einer Dauer seit einer letzten Bestimmung von Alkohol, oder der Frage, ob eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung eines geschlossenen Kreislaufs aktiviert ist, basieren. Wenn zum Beispiel die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungssteuerung deaktiviert ist, kann die Routine weiterhin den Alkoholgehalt bestimmen, während, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführung befohlen oder aktiviert ist, die Routine weiterhin eine solche Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungssteuerung (ohne Bestimmung des Alkoholgehalts) durchführen kann. Wenn bestimmt wird, dass eine Rückführungssteuerung erwünscht ist, oder wenn die Kraftstoffversorgungsbedingungen bei 540 nicht bestätigt werden, bewegt sich das Verfahren zu 550 und wird der Sensor als ein Auslasssauerstoff(z. B. O2)-sensor betrieben, um eine Sauerstoffkonzentration und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu bestimmen. Ferner werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter auf Grundlage der Ausgabe des Sauerstoffsensors eingestellt. Als nichteinschränkende Beispiele kann die Ausgabe des Auslasssauerstoffsensors zur AGR-Schätzung und AGR-Steuerung sowie Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verbrennungssteuerung verwendet werden. Dann endet die Routine.

[0092]  Wenn eine Alkoholerfassung erwünscht ist, geht das Verfahren zu 544 über, wo zuerst bestätigt wird, dass das Abgasrückführungs(AGR)-ventil bereits geschlossen ist (ansonsten wird das Ventil aktiv geschlossen). Dies stellt sicher, dass die Menge an AGR, die in die Brennkammer eintritt, im Wesentlichen null ist. Als nächstes beinhaltet das Verfahren das Modulieren einer Bezugsspannung, die an den Abgassensor angelegt wird. Insbesondere werden eine erste Pumpspannung (V1) und eine zweite Pumpspannung (V2) der Reihe nach an den Abgassensor angelegt. Die erste Pumpspannung kann Sauerstoff von der Sauerstoffpumpzelle pumpen, kann jedoch einen Wert aufweisen, der niedrig genug ist, um Wasser(z. B. H2O)-moleküle in der Pumpzelle nicht zu spalten (z. B. V1 = 450 mV). Bei einigen Beispielen kann die erste Pumpspannung, die an den Sensor bei 544 angelegt wird, dieselbe sein wie die erste Pumpspannung, die an den Sensor bei 410 in Fig. 4 angelegt wird. Wenn die erste Spannung an die Pumpzelle angelegt wird, kann ein erster Pumpstrom (I1) erzeugt werden. In diesem Beispiel kann der erste Pumpstrom eine Menge an Sauerstoff in dem Abgas angeben, da Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt wird und eine Verbrennung ausgeführt wird.

[0093]  Die zweite Pumpspannung (V2), die an die Pumpzelle des Abgassensors angelegt wird, kann höher als die erste Pumpspannung sein, und die zweite Spannung kann hoch genug sein, um Sauerstoffverbindungen, wie zum Beispiel Wassermoleküle, zu spalten. Das Anlegen der zweiten Pumpspannung über der Sauerstoffpumpzelle kann einen zweiten Pumpstrom (I2) erzeugen. Der zweite Pumpstrom kann eine Menge an Sauerstoff und Wasser in dem Probengas (z. B. Sauerstoff, der bereits in dem Probengas vorhanden ist, und Sauerstoff aus Wassermolekülen, die gespalten werden, wenn die zweite Pumpspannung angelegt wird) angeben.

[0094]  Nachdem die ersten und zweiten Pumpströme erzeugt sind, kann ein Alkoholgehalt des Kraftstoffs auf Grundlage einer Menge an Wasser in dem Probengas bei 546 bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erste Pumpstrom von dem zweiten Pumpstrom subtrahiert werden, um einen Wert zu bestimmen, der einer Menge an Wasser entspricht. Dann kann die Menge an Alkohol in dem Kraftstoff identifiziert werden. Zum Beispiel kann die Menge an Wasser in dem Abgas proportional zu einer Menge an Alkohol (z. B. ein Prozentsatz von Ethanol) in dem Kraftstoff, der in die Kraftmaschine eingespritzt wird, sein. Da die Umgebungsfeuchtigkeit auch zu einer Menge an Wasser in dem Abgas beitragen kann, kann eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung von der bestimmten Menge an Wasser subtrahiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das computerlesbare Speichermedium des Steuersystems, das Kommunikation von dem Sensor erhält, Anweisungen zum Kennzeichnen der Menge an Alkohol auf Grundlage einer Lookup-Tabelle, die die Veränderung des Pumpstroms als eine Eingabe verwendet, beinhalten.

[0095]  Nach dem Herausfinden des Kraftstoff-Alkohol-Gehalts des eingespritzten Kraftstoffs bei 548 wird eine Kraftstoffoktanschätzung aktualisiert. Zum Beispiel kann eine Oktanmodifikationsdauer bei Verwendung während der Vorwärtsregelung des Klopfens aktualisiert werden. In einem Beispiel beinhaltet das Aktualisieren das Erhöhen der Kraftstoffoktanschätzung, wenn sich der Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs erhöht. Ferner werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffoktanschätzung eingestellt. Zum Beispiel kann ein angewendeter Grundzündungszeitpunkt eingestellt werden (z. B. von MBT erweitert). Als weiteres Beispiel kann ein Grenzzündungswert eingestellt (z. B. von MBT erweitert) werden. Als noch weiteres Beispiel kann eine AGR-Zeitplanung der Kraftmaschine eingestellt werden.

[0096]  Bezüglich 504 wird das Scheibenwischwasser aufgefüllt oder, wenn andere Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzungsbedingungen erfüllt worden sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 506 das Einspritzen einer Menge (hierin auch die Einspritzmasse genannt) des Scheibenwischwassers in die Kraftmaschine. In einem Beispiel kann das Scheibenwischwasser/die Waschflüssigkeit in die Ansaugpassage stromabwärts der Ansaugdrossel (und stromaufwärts des Auslassventils) eingespritzt werden. In einem anderen Beispiel kann ein Kraftmaschinenkraftstoffeinspritzventil das Scheibenwischwasser/die Waschflüssigkeit direkt innerhalb des Zylinders einspritzen. Hierin kann die Flüssigkeit eingespritzt und in dem Zylinder verbrannt werden, da die Waschflüssigkeitszusammensetzung unter Verwendung des Abgases zu erfassen ist. In einem Beispiel wird die Einspritzmasse der Scheibenwischwasserseinspritzung derart festgelegt, dass sie eine Menge ist, die eine beträchtliche Veränderung der Ausgabe des Auslasssauerstoffsensors bereitstellen wird.

[0097]  Bei 508 kann eine Übertragungsfunktion für das Scheibenwischwasser auf Grundlage des Ansaugkrümmerluftstromniveaus (wie zum Beispiel auf Grundlage der Ausgabe eines MAF-Sensors bestimmt) sowie der Scheibenwischwassereinspritzmasse bestimmt werden. Die Übertragungsfunktion kann eine erwartete Veränderung des Pumpstroms des Auslasssauerstoffsensors mit der Einspritzmasse für eine gegebene Bezugsspannung darstellen. Ähnlich kann die Krümmerluftströmung von einem MAP-Sensor und einer Lookup-Tabelle, die die Luftmassenströmungsgeschwindigkeit in einem Geschwindigkeits-Dichte-System bestimmt, interpretiert werden.

[0098]  Während die Kraftmaschine mit Kraftstoff versorgt wird und die Zylinder die Verbrennung durchführen, beinhaltet das Verfahren bei 510 das Bestimmen, ob sich die Menge an positiver Kurbelwellen-Entlüftung (PCV) auf einem gewünschten Niveau befindet. Hierin kann das gewünschte Niveau eine PCV beinhalten, die niedriger als eine Schwellenwertmenge ist. In einem Beispiel kann erwünscht sein, dass im Wesentlichen keine PCV-Strömung vorliegt. Als Beispiel kann eine erhöhte PCV-Strömung von der Kraftmaschinenkurbelwelle in den Ansaugkrümmer vorliegen, wenn die Kraftmaschine mit einem höheren Geschwindigkeitsbereich arbeitet. Andere beispielhafte Bedingungen, wo die PCV-Strömung erhöht ist, beinhalten erhöhte Krümmervakuumbedingungen, erhöhte Kurbelwellendruckbedingungen, hohe Umgebungstemperaturbedingungen, Kombinationen davon usw. Von daher kann die Scheibenwischwasseralkoholgehaltschätzung lediglich während Bedingungen aktiviert werden, wenn die PCV-Strömung niedriger als ein Schwellenwertniveau ist (z. B. wenn die PCV deaktiviert ist), um eine Störung von PCV-Kohlenwasserstoffen zu verringern.

[0099]  Wenn sich die PCV-Strömung oberhalb des gewünschten Niveaus befindet (z. B. die PCV-Strömung hoch ist), kehrt das Verfahren zu 550 zurück, wobei der Sensor als ein Auslasssauerstoffsensor betrieben wird, zum Beispiel um eine Sauerstoffkonzentration der Ansaugluft zur Luft-Kraftstoff-Steuerung zu bestimmen, und die Routine endet.

[0100]  Andererseits, wenn sich die PCV auf einem gewünschten Niveau befindet (z. B. die PCV-Strömung gering ist), fährt das Verfahren zu 512 fort, wo bestimmt wird, ob das Abgasrückführungs(AGR)-ventil geschlossen ist. Wenn bestimmt wird, dass das AGR-Ventil offen ist, bewegt sich das Verfahren zu 514 und wird das AGR-Ventil geschlossen. Von daher kann die Scheibenwischwasseralkoholgehaltschätzung lediglich während Bedingungen aktiviert werden, wenn die AGR-Strömung niedriger als ein Schwellenwert ist (z. B. wenn die AGR deaktiviert ist), um eine Störung von AGR-Kohlenwasserstoffen zu verringern.

[0101]  Nachdem das AGR-Ventil geschlossen wird oder wenn bestimmt wird, dass das AGR-Ventil bei 512 geschlossen ist, und somit die Menge an AGR, die in die Brennkammer eintritt, im Wesentlichen null ist, fährt das Verfahren zu 516 fort, wo bestimmt wird, ob das Kraftstoffdampfspülventil geschlossen ist. Wenn bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampfspülventil offen ist, bewegt sich das Verfahren zu 518 und wird das Kraftstoffdampfspülventil geschlossen. Der Kraftstoffdampf, der in dem Kraftstoffdampfbehälter gespeichert ist, kann auch einen Alkoholgehalt aufweisen und kann die Ergebnisse einer Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung verschlechtern. Insbesondere kann der Kraftstoffdampf, der in die Brennkammer eintritt, die Menge an Alkohol, die von dem Auslasssauerstoffsensor erfasst wird, beeinflussen, was zu einer ungenauen Schätzung führt. Somit kann die Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung lediglich während Bedingungen aktiviert werden, wenn die Spülströmung geringer als ein Schwellenwertniveau ist (z. B. wenn die Behälterspülung deaktiviert ist). Durch Aufzeichnen der Reaktion des Auslasssauerstoffsensors auf das Einspritzen einer Klopfregelungsflüssigkeit in Abwesenheit von AGR, PCV, oder einer Spülung wird eine genauere Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Wasser-Alkohol-Gemischs, das eingespritzt wird, erreicht. Von daher liefert dies eine Verbesserung der Kraftstoffeinsparung und der Leistung des Kraftmaschinensystems.

[0102]  Nachdem das Kraftstoffdampfspülventil bei 518 geschlossen wird, oder wenn bestimmt wird, dass das Kraftstoffdampfspülventil bei 516 geschlossen ist, fährt das Verfahren zu 520 fort, wobei das Verfahren das Modulieren einer Bezugsspannung des Auslasssauerstoffsensors beinhaltet. Das Modulieren beinhaltet das Abwechseln der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung, wobei die ersten und zweiten Spannungen aufeinanderfolgend angelegt werden. Insbesondere kann eine erste Pumpspannung (V1) anfangs an den Auslasssauerstoffsensor angelegt werden. Die erste Pumpspannung kann Sauerstoff von der Sauerstoffpumpzelle pumpen, kann jedoch einen Wert aufweisen, der niedrig genug ist, um Wasser(z. B. H2O)-moleküle nicht in der Pumpzelle zu spalten (z. B. V1 = 450 mV). Bei einigen Beispielen kann die erste Pumpspannung, die an den Sensor zum Schätzen des Alkoholgehalts des Scheibenwischwassers angelegt wird, dieselbe sein wie die erste Pumpspannung, die an den Sensor zum Schätzen des Alkoholgehalts des eingespritzten Kraftstoffs angelegt wird (wie bei 544 detailliert angegeben ist). Wenn die erste Spannung an die Pumpzelle angelegt wird, kann ein erster Pumpstrom (I1) erzeugt werden. In diesem Beispiel kann der erste Pumpstrom eine Menge an Sauerstoff in der Luftladung angeben.

[0103]  Das Modulieren beinhaltet dann das Anlegen einer zweiten Pumpspannung (V2) an die Pumpzelle des Auslasssauerstoffsensors. Die zweite Pumpspannung kann höher als die erste Pumpspannung sein, und die zweite Spannung kann hoch genug sein, um Sauerstoffverbindungen, wie zum Beispiel Wassermoleküle, zu spalten (z. B. V2 = 950 oder 1050 mV). Das Anlegen der zweiten Pumpspannung über der Sauerstoffpumpzelle kann einen zweiten Pumpstrom (I2) erzeugen. Der zweite Pumpstrom kann eine Menge an Sauerstoff und Wasser in dem Probengas (z. B. Sauerstoff, der bereits in dem Probengas vorhanden ist, und Sauerstoff aus Wassermolekülen, die gespalten werden, wenn die zweite Pumpspannung angelegt wird) angeben.

[0104]  Nachdem die ersten und zweiten Pumpströme erzeugt sind, wird eine Veränderung des Pumpstroms des Sensors überwacht. Bei 522 wird ein Alkoholgehalt von (z. B. ein prozentualer Alkoholanteil in) dem Scheibenwischwasser auf Grundlage der Veränderung des Sensorpumpstroms und ferner auf Grundlage der Flüssigkeitseinspritzmasse (wie bei 506 eingespritzt) geschätzt. Das Schätzen eines Alkoholgehalts des Wasser-Alkohol-Gemischs beinhaltet bei 524 das Herausfinden eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts des Gemischs und bei 526 das Herausfinden eines zweiten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Gemischs.

[0105]  In einem Beispiel kann eine Menge an Wasser in der Probe durch Subtrahieren des ersten Pumpstroms von dem zweiten Pumpstrom bestimmt werden. Die Menge an Alkohol in dem Scheibenwischwasser kann dann auf Grundlage des geschätzten Wassergehalts identifiziert werden. Zum Beispiel kann die Menge an Wasser in der Flüssigkeit proportional zu einer Menge an Alkohol (z. B. ein prozentualer Anteil an Ethanol oder Methanol) in dem eingespritzten Wasser-Alkohol-Gemisch sein. Da die Umgebungsfeuchtigkeit auch zu einer Menge an Wasser in der Einlassladung beitragen kann, kann eine Umgebungsfeuchtigkeitsschätzung (wie durch einen eigens vorgesehenen Feuchtigkeitssensor bestimmt oder durch einen Abgassauerstoffsensor oder den Einlasssauerstoffsensor während anderen ausgewählten Bedingungen erfasst) von der bestimmten Menge an Wasser subtrahiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das computerlesbare Speichermedium des Steuersystems, das Kommunikation von dem Sensor erhält, Anweisungen zum Kennzeichnen der Menge an Alkohol durch Bezugnahme auf eine Grafik, die Beispiele der Beziehung zwischen einer Veränderung der Sauerstoffsensorausgabe und des Einspritzmassenwassers mit einer Veränderung des prozentualen Alkoholgehalts einer Klopfregelungsflüssigkeit darstellt (wie zuvor bezüglich Fig. 6 analysiert), beinhalten, wobei die Grafikdaten zum Beispiel in dem computerlesbaren Speichermedium in Form einer Lookup-Tabelle gespeichert sind. Darin kann die Menge an Wasser, die von dem Einlasssauerstoffsensor geschätzt wird, entsprechend abnehmen, da sich die Menge an Alkohol (z. B. Ethanol oder Methanol) in dem eingespritzten Scheibenwischwasser erhöht. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird für eine gegebene Masse von Waschflüssigkeit, die in den Ansaugluftstrom oder den Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, eine größere Veränderung (Delta) der Sauerstoffsensorausgabe ein größeres Methanol-Wasser-Verhältnis widerspiegeln; in diesem Fall wird das Delta_O2% näher bei der 100%-MeOH-Linie liegen, und die Kraftmaschinensteuerung kann die Linie mit einer konstanten Methanolkonzentration bestimmen, die jenem Betriebspunkt entspricht. Insbesondere haben die Anmelder erkannt, dass sich die Wirkung der Wasserkomponente des Wasser-Alkohol-Gemischs auf den Auslasssauerstoffsensorpumpstrom von der Wirkung der Alkoholkomponente (einschließlich des Alkoholgehalts und der Alkoholart) des Wasser-Alkohol-Gemischs auf den Auslasssauerstoffsensorpumpstrom unterscheidet. Zum Beispiel führt ein Einspritzen von 1% Wasser (in Volumenprozent) in die Ansaugluft zu einer 0,2%-igen Verringerung der Sauerstoffkonzentration, die von dem Auslasssauerstoffsensor gemessen wird, da es einen Verdünnungseffekt auf die Sauerstoffkonzentration hat. Jedoch führt ein Einspritzen von 1% Methanol (in Volumenprozent) in die Ansaugluft zu einer 1,5%-igen Verringerung der Sauerstoffkonzentration, die von dem Auslasssauerstoffsensor gemessen wird, aufgrund einer Methanolverbrennung mit dem Sauerstoff an dem Erfassungselement des Sauerstoffsensors, wie im Folgenden angegeben ist. CH3OH + 1,5O2 = CO2 + H2O    

[0106]  Wenn daher 2% der Scheibenwischwasser(Wasser + Methanol)-mischung eingespritzt werden, wird dies zu einer Gesamtverringerung des Sauerstoffs von 2,5 % (in diesem Beispiel) führen, wobei 0,2/1,7 oder 11,7 % dieser Verringerung auf Wasser zurückzuführen sind und verbleibende 1,5/1,7 oder 88,3 % dieser Verringerung auf Methanol zurückzuführen sind.

[0107]  Somit kann das Herausfinden des ersten Teils das Bestimmen eines ersten Werts der Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch (auf Grundlage der Veränderung des Pumpstroms) beinhalten. Ferner kann das Herausfinden des zweiten Teils das Bestimmen eines zweiten Werts der Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch beinhalten, der auf Grundlage der überwachten Veränderung des Pumpstroms und ferner auf Grundlage der Menge an eingespritztem Wasser-Alkohol-Gemisch herausgefunden wird. Hierin kann der zweite Wert eine Grundkonzentration des Sauerstoffs in der Umgebungsluft widerspiegeln. Zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung den ersten Wert mit dem zweiten Wert vergleichen.

[0108]  Als Beispiel kann sich die Steuerungsvorrichtung auf eine Lookup-Tabelle oder eine Karte, wie zum Beispiel die beispielhafte Karte aus Fig. 6, beziehen, um den prozentualen Anteil von Alkohol in der Klopfregelungsflüssigkeit zu bestimmen. Wie zuvor analysiert wurde, kann die Karte eine 3D-Karte sein, die 2 Eingänge, die Masse der Flüssigkeit, die eingespritzt wird, und die Veränderung des Auslasssauerstoffsensorpumpstroms erfordert, um eine Ausgabe bezüglich des prozentualen Anteils von Alkohol in dem eingespritzten Scheibenwischwasser bereitzustellen.

[0109]  Es versteht sich, dass in anderen Beispielen die Scheibenwischwasserschätzung unter Verwendung des Abgassauerstoffsensors während einer Kraftmaschinen-Nichtkraftstoffversorgungsbedingung, wo mindestens ein Ansaugventil und ein Auslassventil in Betrieb sind, durchgeführt werden kann. Zum Beispiel kann das Modulieren während eines Verlangsamungskraftstoffabschaltungs(DFSO für engl. deceleration fuel shut-off)-ereignisses durchgeführt werden.

[0110]  Bei 528 wird nach dem Herausfinden der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers ein Oktanwert der Flüssigkeit aktualisiert. Zusätzlich kann eine Kraftstoffoktanschätzung für das Kraftmaschinensystem aktualisiert werden. Zum Beispiel kann eine Oktanmodifikationsdauer bei Verwendung während der Vorwärtsregelung des Klopfens aktualisiert werden. In einem Beispiel beinhaltet das Aktualisieren das Erhöhen des Oktanwerts, wenn sich der Alkohol(Ethanol- oder Methanol)-gehalt des Scheibenwischwassers erhöht, oder wenn der Wassergehalt des Scheibenwischwassers abnimmt.

[0111]  Bei 530 kann nach dem Bestätigen der Zusammensetzung des Scheibenwischwassers die Flüssigkeit falls gewünscht als eine Klopfregelungsflüssigkeit verwendet werden. Zum Beispiel kann in Reaktion auf eine Klopfangabe oder unter Vorwegnahme eines möglichen Klopfens eine Menge des Scheibenwischwassers auf Grundlage der Oktananforderung der Kraftmaschine (zum Behandeln des Klopfens) bezüglich des aktualisierten Oktanwerts der Flüssigkeit eingespritzt werden.

[0112]  Bei 532 werden ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter auf Grundlage des aktualisierten Scheibenwischwassers und der aktualisierten Kraftstoffoktanschätzung eingestellt. Zum Beispiel kann ein eingesetzter Grundzündungszeitpunkt eingestellt werden (z. B. von MBT erweitert). Als weiteres Beispiel kann der Grenzzündungswert eingestellt (z. B. erweitert) werden. Als noch weiteres Beispiel können ein oder mehrere einer AGR-Zeitplanung der Kraftmaschine, einer VCT-Zeitplanung, eines variablen Verdichtungsverhältnisses, einer dualen Kraftstoffeinspritzzeitplanung usw. eingestellt werden.

[0113]  Nach dem Vervollständigen der Scheibenwischwasserzusammensetzungsschätzung durch den Auslasssauerstoffsensor kann das Verfahren zu 550 zurückkehren, wobei der Betrieb des Sensors zur Sauerstofferfassung für die Zwecke der AGR-Steuerung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung und dergleichen wiederaufgenommen werden kann.

[0114]  Dadurch kann die Zusammensetzung eines Scheibenwischwassers sowie eines eingespritzten Kraftstoffs unter Verwendung eines Auslasssauerstoffsensors bestimmt werden. Zum Beispiel kann während einer ersten Bedingung ein Wasser-Alkohol-Gemisch in einen Kraftmaschinenzylinder eingespritzt werden und eine Alkoholzusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms des Auslasssauerstoffsensors bestimmt werden. Dann kann während einer zweiten Bedingung ein Benzin-Alkohol-Gemisch in einen Kraftstoffzylinder eingespritzt werden und eine Alkoholzusammensetzung des Benzin-Alkohol-Gemischs auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms des Auslasssauerstoffsensors bestimmt werden. Durch genaues und zuverlässiges Herausfinden des Alkoholgehalts und der Zusammensetzung eines Scheibenwischwassers kann die Verwendung der Flüssigkeit zur Klopfsteuerung ausgeweitet werden, wobei die Robustheit des Kraftmaschinensystems verbessert wird. Durch die Verwendung desselben Sauerstoffsensors zum Schätzen des Alkoholgehalts der Klopfregelungsflüssigkeit und des Alkoholgehalts des eingespritzten Kraftstoffs wird das Bedürfnis nach einem eigens vorgesehenen Sensor zum Bestimmen der Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit verringert.

[0115]  Ein Kraftmaschinenverfahren umfasst Folgendes: Einspritzen einer Menge eines Wasser-Alkohol-Gemischs; Modulieren einer Bezugsspannung eines Auslasssauerstoffsensors; Überwachen einer Veränderung des Pumpstroms des Sensors; Herausfinden eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts des Gemischs; und Herausfinden eines zweiten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Gemischs. Bei einem vorherigen Beispiel kann das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das Herausfinden einer Zusammensetzung des Gemischs auf Grundlage des herausgefundenen ersten Teils und zweiten Teils und ferner auf Grundlage der Einspritzmenge umfassen. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele kann das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das Einstellen eines Kraftmaschinenbetriebsparameters auf Grundlage der herausgefundenen Zusammensetzung umfassen, wobei der Kraftmaschinenbetriebsparameter eine oder mehrere einer Kraftstoffoktanschätzung und einer Kraftstoffeinspritzmenge beinhaltet. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele enthält das Gemisch zusätzlich oder wahlweise kein Benzin und der Alkohol enthält ein oder mehrere von Ethanol und Methanol. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet das Modulieren zusätzlich oder wahlweise das Alternieren der Bezugsspannung des Sauerstoffsensors zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung, wobei die erste und die zweite Spannung nacheinander angelegt werden. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet das Herausfinden des ersten Teils zusätzlich oder wahlweise das Bestimmen eines ersten Werts der Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet das Herausfinden des zweiten Teils zusätzlich oder wahlweise das Bestimmen einer zweiten Methanol-Wasser-Konzentration in dem Gemisch, der auf Grundlage der überwachten Veränderung des Pumpstroms und ferner auf Grundlage der Menge an eingespritztem Wasser-Alkohol-Gemisch herausgefunden wird, und das Vergleichen des ersten Werts mit dem zweiten Wert. Hierin kann der zweite Wert eine Grundkonzentration des Sauerstoffs in der Umgebungsluft widerspiegeln. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele wird das Herausfinden zusätzlich oder wahlweise als Reaktion darauf durchgeführt, dass ausgewählte Bedingungen erfüllt werden, wobei die ausgewählten Bedingungen zusätzlich oder wahlweise eine Kraftmaschinen-Nicht-Kraftstoffversorgungsbedingung umfassen, wobei mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil im Betrieb sind. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele umfassen die ausgewählten Bedingungen zusätzlich oder wahlweise eine Kraftmaschinen-Kraftstoffversorgungsbedingung, bei der AGR, Spülströmung und Kurbelgehäuseentlüftung jeweils unter einem Schwellenwertniveau liegen.

[0116]  Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für eine Kraftmaschine umfasst Folgendes: während einer ersten Bedingung, Einspritzen eines Wasser-Alkohol-Gemischs in einen Kraftmaschinenzylinder, und Herausfinden einer Alkoholzusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs auf Grundlage einer Veränderung des Pumpstroms eines Auslasssauerstoffsensors, und während einer zweiten Bedingung, Einspritzen eines Benzin-Alkohol-Gemischs in den Kraftmaschinenzylinder, und Herausfinden der Alkoholzusammensetzung des Benzin-Alkohol-Gemischs auf Grundlage der Veränderung des Pumpstroms des Auslasssauerstoffsensors. Bei dem vorherigen Beispiel beinhaltet die erste Bedingung zusätzlich oder wahlweise eine Kraftmaschinen-Nicht-Kraftstoffversorgungsbedingung, wobei mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil im Betrieb sind, und wobei die zweite Bedingung eine Kraftmaschinen-Verbrennungsbedingung, wobei AGR, Spülung und Kurbelgehäuseentlüftung jeweils deaktiviert sind, umfasst. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele wird während sowohl der ersten als auch der zweiten Bedingung eine Bezugsspannung des Auslasssauerstoffsensors zusätzlich oder wahlweise zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung moduliert, und die Veränderung des Pumpstroms erfolgt als Reaktion auf die Modulation. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele basiert während der ersten Bedingung die Alkoholzusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs zusätzlich oder wahlweise ferner auf einer Einspritzmasse. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet während der ersten Bedingung das Herausfinden einer Alkoholzusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs zusätzlich oder wahlweise ein Unterscheiden eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts des Wasser-Alkohol-Gemischs von einem zweiten Teil der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts des Wasser-Alkohol-Gemischs. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet das Wasser-Alkohol-Gemisch zusätzlich oder wahlweise einen ersten Alkohol in einem ersten Verhältnis zu Wasser, und enthält das Benzin-Alkohol-Gemisch einen zweiten Alkohol in einem zweiten Verhältnis zu Benzin, wobei sich der erste Alkohol von dem zweiten Alkohol unterscheidet, wobei sich das erste Verhältnis von dem zweiten Verhältnis unterscheidet. Ein beliebiges oder die Gesamtheit der vorherigen Beispiele kann zusätzlich oder wahlweise ferner während der ersten Bedingung das Einstellen eines das Klopfen mindernden Spätzündungsumfangs auf Grundlage der herausgefundenen Alkoholzusammensetzung des Wasser-Alkohol-Gemischs und während der zweiten Bedingung das Einstellen einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungssteuerungsverstärkung auf Grundlage der herausgefundenen Alkoholzusammensetzung des Benzin-Alkohol-Gemischs umfassen.

[0117]  Ein weiteres beispielhaftes Kraftmaschinensystem umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Ansaugkrümmer und einen Auslasskrümmer enthält; ein Kurbelgehäuse, das mit dem Ansaugkrümmer über ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil gekoppelt ist; ein erstes Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Kraftmaschinenzylinder; ein zweites Einspritzventil zum Einspritzen von Scheibenwischwasser in den Ansaugkrümmer stromabwärts einer Ansaugdrossel; einen Behälter, der zur Aufnahme von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstofftank konfiguriert ist, wobei der Behälter über ein Spülventil mit dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist; ein AGR-System einschließlich einer Passage zum Rückführen von Abgasrückständen von dem Auslasskrümmer zu dem Ansaugkrümmer über ein AGR-Ventil; einen Sauerstoffsensor, der mit dem Auslasskrümmer gekoppelt ist; und eine Steuerungsvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: jedes des AGR-Ventils, des Spülventils und des Kurbelgehäuseentlüftungsventils zu schließen; eine Menge an Klopfregelungsflüssigkeit in den Ansaugkrümmer einzuspritzen; eine an den Sauerstoffsensor angelegte Bezugsspannung zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung zu modulieren; eine Veränderung des Pumpstroms des Sauerstoffsensors zu messen; und eine Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit auf Grundlage der Einspritzmenge und der gemessenen Veränderung des Pumpstroms zu schätzen. Bei dem vorherigen Beispiel enthält die Klopfregelungsflüssigkeit zusätzlich oder wahlweise Wasser und Alkohol und keinen Kraftstoff, und schätzt die Steuerungsvorrichtung die Zusammensetzung durch Berechnen eines ersten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Wassergehalts der Klopfregelungsflüssigkeit und Berechnen eines zweiten Teils der Veränderung des Pumpstroms aufgrund eines Alkoholgehalts der Klopfregelungsflüssigkeit. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele kann die Steuerungsvorrichtung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen zum Aktualisieren einer Kraftstoffoktanschätzung auf Grundlage der geschätzten Zusammensetzung der Klopfregelungsflüssigkeit enthalten. Bei einem beliebigen oder der Gesamtheit der vorherigen Beispiele beinhaltet die Steuerungsvorrichtung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen zum: Einstellen jedes eines Zündzeitpunkts und eines Grenzzündungswerts, die in Reaktion auf das Klopfen auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffoktanschätzung angewendet werden, wobei das Einstellen das Verzögern des Zündzeitpunkts anhand eines Grundzündungszeitpunkts und das Erweitern einer Grenzzündung zu einem MBT hin, wenn sich die Kraftstoffoktanschätzung erhöht, beinhaltet.

[0118]  Dadurch kann auf Grundlage von Sensorausgaben (z. B. Pumpströme), die in Reaktion auf Spannungen, die an die Sauerstoffpumpzelle eines Kraftmaschinensystemsauerstoffsensors während ausgewählten Bedingungen angelegt werden, erzeugt werden, eine Zusammensetzung einer Wasser-Alkohol-Gemisch-Klopfregelungsflüssigkeit genau und zuverlässig bestimmt werden. Insbesondere kann eine Veränderung der Sensorausgabe mit der Menge an Alkohol in einem Scheibenwischwasser oder einem Kraftmaschinenkühlmittel korreliert werden. Dadurch kann eine präzise Angabe der Menge an Alkohol (z. B. der prozentuale Ethanolanteil oder der prozentuale Methanolanteil) in der Flüssigkeit identifiziert werden, wobei es ermöglicht wird, die Flüssigkeit zusätzlich zur Klopfsteuerung zu verwenden. Ferner können, nachdem die Zusammensetzungsart bestimmt ist, diverse Kraftmaschinenbetriebsparameter eingestellt werden, um die Kraftmaschinen- und/oder Emissionseffizienz aufrechtzuerhalten und die Verwendung der Klopfregelungszündung zu verbessern. Der technische Effekt des Verbesserns der Schätzung einer Zusammensetzung einer eingespritzten Klopfregelungsflüssigkeit ist, dass die Verwendung der Klopfregelungsflüssigkeit erweitert werden kann.

[0119]  Es sei angemerkt, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit diversen Maschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, einschließlich der Steuervorrichtung kombiniert mit den diversen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware ausgeführt werden. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Daher können verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele erforderlich, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Maschinensteuerungssystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Maschinen-Hardware-Komponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält.

[0120]  Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Art sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die hier offenbart werden.

[0121]  Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Geltungsbereich weiter, enger, gleich oder anders als der der ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG 

[0122]  Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur 

[0123] 

US 7533651 [0003]