DE10320710B4 - System und Verfahren zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensordiagnose - Google Patents

System und Verfahren zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensordiagnose Download PDF

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Abstract

System, umfassend: einen Motor (10) mit einer ersten Zylindergruppe und einer zweiten Zylindergruppe; einen Sensor (76, 230, 234, 230b, 230c, 230d oder 234), der wenigstens an die erste Zylindergruppe in einem Motorauspuff gekoppelt ist; eine Steuerung (12) zum Betreiben der ersten Gruppe mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, Betreiben der zweiten Gruppe mit Luft und eingespritztem Kraftstoff (1414), wobei die Steuerung (12) ein Programm, das den Betriebsmodus des Motors bestimmt, zur Bestimmung der Verschlechterung des Sensors umfasst; Lesen eines Ausgangs des Sensors und Bestimmen einer Verschlechterung des Sensors auf der Basis der Ablesung, wobei der Sensor mit der Steuerung (12) rückgekoppelt ist und mittels des Programms die Verschlechterung des Sensors bestimmt wird.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Das Gebiet der Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensordiagnose.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es gibt verschiedene Verfahren, die zur Bestimmung verwendet werden, ob sich ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor verschlechtert hat. Zum Beispiel ist ein Verfahren die Überwachung der Schaltvorgänge während der geschlossenen Regelung um die Stöchiometrie. Wenn die Sensorschaltungen geringer sind, könnte eine Verschlechterung vorliegen. Ein anderes Verfahren ist die Bestimmung, ob der Sensor innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um ein gewünschtes Luft/kraftstoff-Verhältnis arbeitet.
  • Die gegenwärtigen Erfinder haben ein Problem bei den früheren Methoden erkannt. Insbesondere, wenn ein System verwendet wird, in dem der Sensor Luft ausgesetzt ist, die durch einen Zylinder gepumpt wird, konnte der Sensor mit dem Schalten aufhören, oder über den vorbestimmten Bereich hinaus gezwungen werden. Daher kann selbst bei einem Sensor, der sich nicht verschlechtert hat, fälschlich angezeigt werden, dass sich der Sensor verschlechtert hat.
  • Aus der US 5,485,382 ist ein Sauerstoffsensoren-Überwachungssystem für Verbrennungsmotoren mit unterschiedlich betriebenen Zylindergruppen hinsichtlich des Kraftstoffgemisches bekannt. Dazu sind stromauf- und stromabwärts des Katalysators angebrachte Sensoren vorgesehen, deren Signale miteinander abgeglichen werden. Ein Problem dieses Systems besteht darin, daß als Referenzsignal das Signal eines weiteren Sensors verwendet wird, der grundsätzlich auch dem Verschleiß unterliegt.
  • Aus der Druckschrift JP S62-250 351 A ist ein Sauerstoffsensor-Überwachungssystem bekannt, das die Sauerstoffsensoren gegenüber vorherbestimmten Werten für bestimmte Betriebssituationen überprüft.
  • Aus der JP H04-16 757 A ist ein System zur Überprüfung des Verschleißes von Sauerstoffsensoren bekannt. Dabei wird überprüft, ob der Sauerstoffsensor unverzüglich die Veränderungen der Abgaszusammensetzung anzeigt, wenn von einem fetten Gemisch auf ein mageres Gemisch umgestellt wird.
  • Die Druckschrift DE 41 17 986 C2 betrifft ein Verfahren zur Steuerung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs. Dabei ist in einem Abgaskanal des Motors ein Abgassensor angeordnet, dessen Ausgangssignal erfaßt wird.
  • Ferner ist aus der JP H01-271 633 A ein System zur Kontrolle des Luft/Kraftstoff-Gemisches des Motors bekannt, das den Vergleich der Signale von zwei oder mehr Sauerstoffsensoren vorschlägt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß es die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und zwar in vorteilhafter Weise durch ein System, umfassend:
    Einen Motor mit einer ersten Zylindergruppe und einer zweiten Zylindergruppe; einem Sensor, der wenigstens an die erste Zylindergruppe in einem Motorauspuff gekoppelt ist; eine Steuerung zum Betreiben der ersten Gruppe mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, Betreiben der zweiten Gruppe mit Luft und eingespritztem Kraftstoff, Lesen eines Ausgangs des Sensors und Bestimmen der Verschlechterung des Sensors auf der Basis der Ablesung.
  • Durch die Bestimmung, ob er Sensor mager anzeigt, wenn er Luft ausgesetzt ist, die durch einen Zylinder gepumpt wird, der nicht verbrennt, ist es möglich, die Funktionalität des Sensors zu prüfen und falsche Anzeigen, dass sich der Sensor verschlechtert hätte, zu verhindern.
  • Dabei umfaßt die Steuerung ein Programm, das den Betriebsmodus des Motors bestimmt, wobei das Programm zur Bestimmung der Verschlechterung des Sensors geeignet ist. Der Sensor bzw. die Sensoren sind mit der Steuerung rückgekoppelt, wobei die Verschlechterung der Sensoren mittels des Programmes bestimmt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A und 1B zeigen eine Motorteilansicht;
  • 2A bis 2D zeigen verschiedene schematische Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2E bis 2H zeigen verschiedene Flussdiagramme, die sich auf die Kraftstoffabgabe und das adaptive Lernen beziehen;
  • 3A zeigt ein Flussdiagramm zum Bestimmen der und Wechseln zwischen Motorbetriebsmoden;
  • 3B ist eine Graphik, die verschiedene Motorbetriebsmoden bei verschiedenen Drehzahl-Drehmomentbereichen darstellt;
  • 3C zeigt ein Flussdiagramm zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses;
  • 3D(1)A bis D zeigen verschiedene Motorbetriebsparameter, wenn von einem Betrieb mit acht Zylindern zu einem mit vier Zylindern gewechselt wird;
  • 3D(2) zeigt ein Flussdiagramm zur Steuerung des Motorbetriebs während Zylinderwechsel;
  • 3D(3)A bis D zeigen Motorbetriebsparameter, wenn von vier zu acht Zylindern gewechselt wird;
  • 3E zeigt ein Flussdiagramm zur Steuerung der Motormoduswechsel;
  • 4A ist ein Flussdiagramm zur Steuerung der Motordrehzahl, abhängig vom Motorbetriebsmodus;
  • 48 ist ein Flussdiagramm, das eine Fahrzeug-Fahrtregelung beschreibt;
  • 4C ist ein Flussdiagramm, das eine Motordrehmoment-Steuerung zeigt;
  • 4D ist elf Flussdiagramm, das eine Fahrzeugrad-Traktionskontrolle zeigt;
  • 5 ist ein Flussdiagramm zur Korrektur eines Ausgangs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors;
  • 6 ist ein Flussdiagramm zur Durchführung einer Motordiagnose;
  • 7 ist ein Flussdiagramm zur Anzeige einer Verschlechterung eines Motorsensors;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das sich auf ein adaptives Lernen eines Luft/Kraftstoff-Sensors bezieht;
  • 9 ist ein Flussdiagramm zum Abrufen einer Sensordiagnose;
  • 10 ist ein Flussdiagramm zum Schätzen einer Katalysatortemperatur abhängig vom Motorbetriebsmodus;
  • 11 ist ein Flussdiagramm zur Durchführung einer Standardvorgabeoperation als Reaktion auf eine Sensorverschlechterung;
  • 12 ist ein Flussdiagramm zur Sperre gewisser Motorbetriebsmoden;
  • 13A bis B sind Flussdiagramme zur Steuerung von Motormoduswechseln in Katalysatorheizmoden;
  • 13C ist eine graphische Darstellung von Motorbetriebsparametern während der Wechsel in den und aus dem Katalysatorheizmodus;
  • 13D ist ein Flussdiagramm zur Steuerung des Motors aus dem Katalysatorheizmodus;
  • 13E bis F sind Flussdiagramme zur Steuerung des Motorfehlerkraftstoffverhältnisses während des Katalysatorheizmodus;
  • 13G(1) bis (3) zeigen den Motorbetrieb während der Motormoduswechsel;
  • 13H ist ein Flussdiagramm zur Steuerung der Motorieerlaufsteuerung abhängig davon, ob die Katalysatorheizung läuft;
  • 13I zeigt graphisch den Betrieb gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 13J zeigt graphisch die Auswirkung der Drosselklappenposition auf den Motorluftstrom;
  • 13K ist ein Flussdiagramm zur Steuerung des Motorleerlaufs;
  • 14 ist ein Flussdiagramm zur Einstellung der Zündzeitpunktsteuerung des Motors;
  • 15 ist ein Flussdiagramm zur Einstellung des eingespritzten Kraftstoffs auf der Basis der Betriebsmoden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1A und 1B zeigen einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, wie auch den Einlass- und Auslasspfad, die an den Zylinder angeschlossen sind. Wie später hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2 beschrieben wird, gibt es verschiedene Konfigurationen der Zylinder und der Abgasanlage.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1A wird ein durch einen Zündfunken gezündeter Innenverbrennungsmotor 10, der mehrere Verbrennungskammern umfasst, von einer elektronischen Motorsteuerung 12 gesteuert. Die Verbrennungskammer 30 des Motors 10 ist mit Verbrennungskammerwänden 32 mit einem darin positionierten Kolben 36, der mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist, dargestellt. Ein Startermotor (nicht dargestellt) ist an die Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad (nicht dargestellt) gekoppelt. In diesem besonderen Beispiel enthält der Kolben 36 eine Vertiefung oder Schale (nicht dargestellt), die zur Bildung geschichteter Luft- und Kraftstoffladungen beiträgt. Die Verbrennungskammer, oder der Zylinder 30, steht mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auspuffkrümmer 48 über entsprechende Einlassventile 52a und 52b (nicht dargestellt) und Auslassventile 54a und 54b (nicht dargestellt) in Verbindung. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 66A ist direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt dargestellt, um eingespritzten Kraftstoff direkt in diese proportional zu der impulsbreite eines Signals für abzugeben, das von der Steuerung 12 über einen herkömmlichen elektronischen Treiber 68 empfangen wird. Kraftstoff wird an die Kraftstoffeinspritzdüse 66A durch ein herkömmliches Hochdruckkraftstoffsystem (nicht dargestellt) abgegeben, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr enthält.
  • Der Einlasskrümmer 44 ist über eine Regelklappe 62 mit einem Drosselklappenkörper 58 verbunden dargestellt. In diesem besonderen Beispiel ist die Regelklappe 62 an einen Elektromotor 94 so gekoppelt, dass die Position der Regelklappe 62 von der Steuerung 12 über den Elektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (”electronic throttle control” – ETC) bezeichnet, die auch während der Leerlaufsteuerung verwendet wird. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), die dem Fachmann gut bekannt ist, ist ein Umlaufluftkanal parallel zu der Regelklappe 62 angeordnet, um den angesaugten Luftstrom während der Leerlaufsteuerung über ein Drosselklappensteuerventil zu steuern, das in dem Luftkanal positioniert ist.
  • Ein Abgassensor 76 ist an den Auspuffkrümmer 48 stromaufwärts des katalytischen Wandlers 70 gekoppelt dargestellt (es ist zu beachten, dass der Sensor 76 zahlreichen verschiedenen Sensoren entspricht, abhängg von der Abgaskonfiguration. Zum Beispiel könnte er dem Sensor 230 oder 234 oder 230b oder 230c oder 234c oder 230d oder 234d entsprechen, die später hierin unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden). Der Sensor 76 (oder einer der Sensoren 230, 234, 230b, 230c, 230d oder 234d) kann jeder von vielen bekannten Sensoren sein, die eine Anzeige des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liefern, wie ein linearer Sauerstoffsensor, ein Zweizustands-Sauerstoffsensor, oder ein HC- oder CO-Sensor. In diesem besonderen Beispiel ist der Sensor 76 ein Zweizustands-Sauerstoffsensor, der ein EGO Signal zu der Steuerung 12 leitet, die das EGO Signal in ein Zweizustandssignal EGOS umwandelt. Ein Hochspannungszustand des EGOS-Signals zeigt an, dass die Abgase fett gegenüber der Stöchiometrie sind, und ein Niederspannungszustand des EGOS-Signals zeigt an, dass die Abgase mager gegenüber der Stöchiometrie sind. Das Signal EGOS wird während der Luft/Kraftstoff-Rückkopplungssteuerung vorteilhaft auf herkömmliche Weise genutzt, um den durchschnittlichen Luft/Kraftstoff während des stöchiometrischen homogenen Betriebsmodus bei einer Stöchiometrie zu halten.
  • Ein herkömmliches verteilerloses Zündungssystem 88 stellt der Verbrennungskammer 30 einen Zündfunken über eine Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 bereit.
  • Die Steuerung 12 veranlasst die Verbrennungskammer 30, entweder in einem homogenen Luft/Kraftstoff-Modus oder einem geschichteten Luft/Kraftstoff-Modus zu arbeiten, indem die Einspritzzeitsteuerung gesteuert wird. Im geschichteten Modus aktiviert die Steuerung 12 die Kraftstoffeinspritzdüse 66A während des Motorverdichtungshubes, so dass Kraftstoff direkt in die Schale des Kolbens 36 gespritzt wird. Dadurch werden geschichtete Luft/Kraftstoff-Schichten gebildet. Die Schicht, die dem Zündfunken am nächsten ist, enthält eine stöchiometrische Mischung oder eine Mischung, die leicht fett gegenüber der Stöchiometrie ist, und die folgenden Schichten enthalten zunehmend magerere Mischungen. Während des homogenen Modus aktiviert die Steuerung 12 die Kraftstoffeinspritzdüse 66A während des Ansaughubes, so dass eine im Wesentlichen homogene Luft/Kraftstoff-Mischung gebildet wird, wenn die Zündungsenergie vom Zündungssystem 88 zu der Zündkerze 92 geleitet wird. Die Steuerung 12 steuert die Menge an Kraftstoff, die von der Kraftstoffeinspritzdüse 66A abgegeben wird, so dass die homogene Luft/Kraftstoff-Mischung in der Kammer 30 bei Stöchiometrie, einem fetten Wert gegenüber der Stöchiometrie oder einem mageren Wert gegenüber der Stöchiometrie gewählt werden kann. Die geschichtete Luft/Kraftstoff-Mischung ist immer bei einem mageren Wert gegenüber der Stöchiometrie, wobei das exakte Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine Funktion der Kraftstoffmenge ist, die an die Verbrennungskammer 30 abgegeben wird. Ein zusätzlicher geteilter Betriebsmodus, in dem zusätzlicher Kraftstoff während des Auslasshubes eingespritzt wird, während im geschichteten Modus gearbeitet wird, ist ebenso möglich.
  • Ein Stickstoffoxid-(NOx)Adsorptionsmittel oder eine Falle 72 ist stromabwärts eines katalytischen Wandlers 70 positioniert dargestellt. Die NOx-Falle 72 ist ein Dreiwegkatalysator, der NOx absorbiert, wenn der Motor 10 mager gegenüber der Stöchiometrie arbeitet. Das absorbierte NOx wird anschließend mit HC und CO zur Reaktion gebracht und katalysiert, wenn die Steuerung 12 den Motor 10 entweder in einem fetten homogenen Modus oder einem annähernd stöchiometrischen homogenen Modus in Betrieb versetzt, wobei ein solcher Betrieb während eines NOx-Spülzyklus auftritt, wenn erwünscht ist, gespeichertes NOx aus der NOx-Falle 72 zu spülen, oder während eines Dampf spülzyklus, um Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank 160 und Kraftstoffdampfspeicherkanister 164 über ein Spülsteuerventil 168 wiederzugewinnen, oder während Betriebsmoden, die mehr Motorenkraft erfordern, oder während Betriebsmoden, welche die Temperatur der Emissionssteuervorrichtungen, wie des Katalysators 70 oder der NOx-Falle 72, regulieren. (Auch hier ist festzuhalten, dass die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 verschiedenen Vorrichtungen, die in 2 beschrieben sind, entsprechen können. Zum Beispiel können sie den Vorrichtungen 220 und 224, 220b und 224b, usw. entsprechen.)
  • Die Steuerung 12 ist in 1A als herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangsports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als Nur-Lese-Speicherchip (”read only memory” – ROM) 106 in diesem besonderen Beispiel dargestellt ist, einen Direktzugriffspeicher (”random access memory” – RAM) 108, einen Dauerspeicher (”keep alive memory” – KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 ist dargestellt, dass sie verschiedene Signale von Sensoren empfängt, die an den Motor 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu den zuvor besprochenen Signalen, einschließlich der Messung des angesaugten Luftmassestroms (”mass air flow” – MAF), von einem Luftmassenströmungssensor 100, der an den Drosselklappenkörper 58 gekoppelt ist; der Motorkühlmitteltemperatur (”engine coolant temperature” – ECT) von einem Temperatursensor 112, der an den Kühlungsstutzen 114 angeschlossen ist; eines Profilzündungsansprechsignals (”profile ignition pickup signal” – PIP-Signal) von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; und einer Drosselklappenposition (”throttle Position” – TP) von einem Drosselklappenpositionssensor 120; und eines absoluten Einlasskrümmerdrucksignals (”manifold pressure signal” – MAP-Signal) von einem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal RPM wird von der Steuerung 12 aus dem PIP-Signal in herkömmlicher Weise erzeugt und ein Einlasskrümmerdrucksignal MAP von einem Einlasskrümmerdrucksensor liefert eine Anzeige des Vakuums oder Drucks im Einlasskrümmer. Während des stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor eine Anzeige der Motorlast liefern. Ferner kann dieser Sensor gemeinsam mit der Motordrehzahl eine Schätzung der Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen, die in den Zylinder angesaugt wird. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl gleich beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle.
  • In diesem besonderen Beispiel werden die Temperatur Tcat des katalytischen Wandlers 70 und die Temperatur Ttrp der NOx-Falle 72 vom Motorbetrieb abgeleitet, wie in US 5 414 994 A offenbart ist, dessen Beschreibung hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. In einer anderen Ausführungsform wird die Temperatur Tcat von einem Temperatursensor 124 bereitgestellt und die Temperatur Ttrp wird von einem Temperatursensor 126 bereitgestellt.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1A ist die Nockenwelle 130 des Motors 10 in Verbindung mit Ventilkipphebeln 132 und 134 zur Betätigung der Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b dargestellt. Die Nockenwelle 130 ist direkt an das Gehäuse 136 gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. Das Gehäuse 136 ist hydraulisch an eine Innenwelle (nicht dargestellt) gekoppelt, die ihrerseits über eine Steuerkette (nicht dargestellt) direkt mit der Nockenwelle 130 verbunden ist. Daher drehen das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit einer Drehzahl, die im Wesentlichen gleich jener der inneren Nockenwelle ist. Die innere Nockenwelle dreht bei konstantem Drehzahlverhältnis zu der Kurbelwelle 40. Durch Manipulation der hydraulischen Kupplung, wie später hierin beschrieben wird, kann jedoch die relative Position der Nockenwelle 130 zu der Kurbelwelle 40 durch hydraulische Drücke in einer Vorrückkammer 142 und Verzögerungskammer 144 verändert werden. Wenn Hochdruckhydraulikflüssigkeit in die Vorrückkammer 142 eingeleitet wird, wird das relative Verhältnis zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 vorgezogen. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einem froheren Zeitpunkt als normal in Bezug auf die Kurbelwelle 40. Auf gleiche Weise, wenn Hochdruckhydraulikflüssigkeit in die Verzögerungskammer 144 eingeleitet wird, wird das relative Verhältnis zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 verzögert. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einem späteren Zeitpunkt als normal in Bezug auf die Kurbelwelle 40.
  • Die Zähne 138, die an das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 gekoppelt sind, ermöglichen eine Messung der relativen Nockenposition über einen Nockenzeitsteuerungssensor 150, der ein VCT-Signal zur Steuerung 12 leitet. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 werden vorzugsweise zur Messung der Nockenzeitsteuerung verwendet und sind gleichmäßig beabstandet (zum Beispiel in einem V-8 Doppelbankmotor 90 Grad voneinander beabstandet), während der Zahn 5 vorzugsweise zur Zylinderidentifizierung verwendet wird, wie später hierin beschrieben wird. Zusätzlich sendet die Steuerung 12 Steuersignale (LAGT, RACT) zu herkömmlichen Magnetventilen (nicht dargestellt), um den Hydraulikflüssigkeitsstrom entweder in die Vorrückkammer 142, die Verzögerungskammer 144 oder in keine von beiden zu steuern.
  • Die relative Nockensteuerung wird unter Anwendung des in US 5 548 995 A beschriebenen Verfahrens gemessen, das hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Allgemein gesagt, die Zeit oder der Drehwinkel zwischen der ansteigenden Flanke des PIP-Signals und dem Empfang eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 an dem Gehäuse 136 liefert ein Maß der relativen Nockenzeitsteuerung. Für das besondere Beispiel eines V-8-Motors mit zwei Zylinderbänken und einem Rad mit fünf Zähnen, wird ein Maß einer Nockenzeitsteuerung für eine bestimmte Bank vier Mal pro Umdrehung erhalten, wobei das Extrasignal zur Zylinderidentifizierung verwendet wird.
  • Ein Sensor 160 liefert eine Anzeige sowohl der Sauerstoffkonzentration im Abgas als auch der NOx-Konzentration. Ein Signal 162 stellt der Steuerung eine Spannung bereit, welche die O2-Konzentration anzeigt, während ein Signal 164 eine Spannung bereitstellt, welche die NOx-Konzentration anzeigt.
  • Wie zuvor beschrieben, zeigt 1A (und 1B) nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und dass jeder Zylinder seinen eigenen Satz von Einlass/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündkerzen usw. hat.
  • Unter Bezugnahme nun auf 1B ist eine Schlitzkraftstoffeinspritzkonfiguration dargestellt, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse 66B an den Einlasskrümmer 44 und nicht direkt an den Zylinder 30 gekoppelt ist.
  • Auch ist in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Motor an einen Startermotor (nicht dargestellt) zum Starten des Motors gekoppelt. Der Startermotor wird angetrieben, wenn der Lenker zum Beispiel einen Schlüssel im Zündschalter an der Lenksäule dreht. Der Starter wird nach erwiesenem Motorstart gelöst, zum Beispiel, wenn der Motor 10 eine vorbestimmte Drehzahl nach einer vorbestimmten Zeit erreicht. Ferner leitet in jeder Ausführungsform ein Abgasrückführungssystem (”exhaust gas recirculation system” – EGR-System) einen gewünschten Teil des Abgases von dem Auspuffkrümmer 48 über ein EGR-Ventil (nicht dargestellt) zum Einlasskrümmer 44. Als Alternative kann ein Teil von Verbrennungsgasen in den Verbrennungskammern durch Steuerung der Auslassventilzeitsteuerung zurückgehalten werden.
  • Der Motor 10 arbeitet in verschiedenen Moden, einschließlich eines mageren Betriebs, eines fetten Betriebs und eines ”annähernd stöchiometrischen” Betriebs. Ein ”annähernd stöchiometrischer” Betrieb bezieht sich auf einen um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis schwankenden Betrieb. Für gewöhnlich wird dieser schwankende Betrieb durch eine Rückkopplung von Abgassauerstoffsensoren geregelt. In diesem annähernd stöchiometrischen Betriebsmodus wird der Motor innerhalb eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses betrieben.
  • Wie in der Folge beschrieben, wird ein Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet, um den annähernd stöchiometrischen Betrieb bereitzustellen. Ferner kann die Rückkopplung von Abgassauerstoffsensoren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während des mageren und während des fetten Betriebs verwendet werden. Insbesondere kann ein schalterartiger, erwärmter Abgassauerstoffsensor (”heated exhaust gas oxygen sensor” – HEGO-Sensor) zur stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung verwendet werden, indem der eingespritzte Kraftstoff (oder zusätzliche Luft über die Drosselklappe oder VCT) auf der Basis der Rückkopplung vom HEGO-Sensor und des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert wird. Ferner kann ein UEGO-Sensor (der einen im Wesentlichen linearen Ausgang gegenüber dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis liefert) zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während des mageren, fetten und stöchiometrischen Betriebs verwendet werden. In diesem Fall wird die Einspritzung von Kraftstoff (oder zusätzlicher Luft über die Drosselklappe oder VCT) auf der Basis eines gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom Sensor eingestellt. Ferner könnte nach Wunsch eine für den Zylinder individuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung verwendet werden.
  • Es ist auch zu beachten, dass verschiedene Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um das gewünschte Drehmoment aufrecht zu erhalten, wie zum Beispiel die Einstellung der Zündzeitpunktsteuerung, der Drosselklappenposition, der variablen Nockenzeitsteuerungsposition und der Menge an Abgasrückführung. Ferner können diese Variablen individuell für jeden Zylinder eingestellt werden, um das Zylindergleichgewicht unter allen Zylindergruppen aufrecht zu erhalten. Die Motordrehmomentsteuerung ist hierin insbesondere in den 3A bis C, 4C und anderen, wie 13J, K, beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf die 2A bis 2D sind verschiedene Konfigurationen beschrieben, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Insbesondere beschreibt 2A einen Motor 10 mit einer ersten Gruppe von Zylindern 210 und einer zweiten Gruppe von Zylindern 212. In diesem besonderen Beispiel haben die erste und zweite Gruppe 210 und 212 jeweils vier Verbrennungskammern. Die Gruppen können jedoch eine andere Anzahl von Zylindern haben, einschließlich nur eines einzigen Zylinders. Und der Motor 10 muss kein V-Motor sein, sondern kann auch ein Reihenmotor sein, wo die Zylindergruppierung nicht Motorbänken entspricht. Ferner müssen die Zylindergruppen nicht dieselbe Anzahl von Zylindern in jeder Gruppe enthalten.
  • Die erste Verbrennungskammergruppe 210 ist an den ersten katalytischen Wandler 220 gekoppelt. Stromaufwärts des Katalysators 220 und stromabwärts der ersten Zylindergruppe 210 befindet sich ein Abgassauerstoffsensor 230. Stromabwärts des Katalysators 220 befindet sich ein zweiter Abgassensor 232.
  • Auf gleiche Weise ist die zweite Verbrennungskammergruppe 212 an einen zweiten Katalysator 222 gekoppelt. Stromaufwärts und stromabwärts befindet sich ein Abgassauerstoffsensor 234 beziehungsweise 236. Abgas, das aus dem ersten und zweiten Katalysator 220 und 222 strömt, wird in einer Y-Rohrkonfiguration vereint, bevor es stromabwärts in einen Unterbodenkatalysator 224 eintritt. Ebenso sind Abgassauerstoffsensoren 238 und 240 stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Katalysators 224 angeordnet.
  • In einem Ausführugsbeispiel sind die Katalysatoren 220 und 222 Platin- und Rhodiumkatalysatoren, die Oxidantien zurückhalten, wenn sie mager arbeiten, und die zurückgehaltenen Oxidantien verringern, wenn sie fett arbeiten. Auf gleiche Weise arbeitet auch der stromabwärts liegende Unterbodenkatalysator 224, um Oxidantien zurückzuhalten, wenn er mager arbeitet, und zurückgehaltene Oxidantien freizusetzen und zu verringern, wenn er fett arbeitet. Der stromabwärts liegende Katalysator 224 ist für gewöhnlich ein Katalysator, der ein Edelmetall und Erdalkali- und Alkalimetall und unedles Metalloxid enthält. In diesem besonderen Beispiel enthält der stromabwärts liegende Katalysator Platin und Barium. Es können auch verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie Katalysatoren, die Palladium oder Perowskit enthalten. Ebenso können die Abgassauerstoffsensoren 230 bis 240 Sensoren verschiedener Arten sein. Zum Beispiel können sie lineare Sauerstoffsensoren zur Lieferung einer Anzeige des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über einen weiten Bereich sein. Ebenso können sie schalterartige Abgassauerstoffsensoren sein, die einen Schalter im Sensorausgang am stöchiometrischen Punkt bereitstellen. Ferner kann das System weniger als alle Sensoren 230 bis 240 bereitstellen, zum Beispiel nur die Sensoren 230, 234 und 240.
  • Wenn das System von 2A im LUFT/MAGER-Modus betrieben wird, wird die erste Verbrennungsgruppe 210 ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben und die zweite Verbrennungsgruppe 212 wird bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis (für gewöhnlich magerer als etwa 18:1) betrieben. Somit erfassen in diesem Fall und während dieses Betriebs die Sensoren 230 und 232 ein im Wesentlichen infinites Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Als Alternative erfassen die Sensoren 234 und 236 im Wesentlichen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das in den Zylindern der Gruppe 212 verbrannt wird (anders als für Verzögerungen und Filterung, das von den Speicherverringerungskatalysatoren 222 bereitgestellt wird). Ferner erfassen die Sensoren 238 und 240 eine Mischung des im Wesentlichen infiniten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von der ersten Verbrennungskammer 210 und das magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis von der zweiten Verbrennungskammergruppe 212.
  • Wie später hierin beschrieben wird, kann die Diagnose der Sensoren 230 und 232 bei einem Betrieb im LUFT/MAGER-Modus durchgeführt werden, wenn die Sensoren ein anderes als ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigen. Ebenso wird die Diagnose der Katalysatoren 220 und 222 gesperrt, wenn im LUFT/MAGER-Modus im System von 2A gearbeitet wird, da die Katalysatoren kein variierendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erfassen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2B ist der Motor 10B mit einer ersten und einer zweiten Zylindergruppe 210a und 212b dargestellt. In diesem Beispiel ist ein Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt, wobei die Verbrennungskammergruppen gleichmäßig verteilt sind. Wie zuvor hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2A beschrieben wurde, müssen jedoch die Verbrennungskammergruppen nicht die gleiche Anzahl von Zylindern haben. In diesem Beispiel werden Abgase von beiden Zylindergruppen 210a und 212b im Auspuffkrümmer vereint. Der Motor 10B ist an die Katalysatoren 220b gekoppelt. Die Sensoren 230b und 232b sind stromaufwärts und stromabwärts des stromaufwärts liegenden Katalysators 220b angeordnet. Der stromabwärts liegende Katalysator 224b ist an den Katalysator 222b gekoppelt. Zusätzlich ist ein dritter Abgassauerstoffsensor 234b stromabwärts des Katalysators 224b positioniert.
  • In Bezug auf 2B, wenn der Motor im LUFT/MAGER-Modus arbeitet, erfassen alle Abgassauerstoffsensoren und Katalysatoren, unabhängig davon, welche Zylindergruppe mager arbeitet und welche ohne Kraftstoffeinspritzung arbeitet, eine Mischung von Gasen mit einem im Wesentlichen infiniten Luft/Kraftstoff-Verhältnis von der Gruppe 210B und Gasen mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis von der Gruppe 212b.
  • Unter Bezugnahme nun auf 20 ist ein ähnliches System wie in 2A dargestellt. In 2C sind die Zylindergruppen 210c und 212c jedoch über die Motorbänke verteilt, so dass jede Bank einige Zylinder in einer ersten Gruppe hat und einige Zylinder in einer zweiten Gruppe. Somit sind in diesem Beispiel zwei Zylinder von Gruppe 210c und zwei Zylinder von Gruppe 212c an die Katalysatoren 220c gekoppelt. Ebenso sind zwei Zylinder von Gruppe 210c und 212c an die Katalysatoren 222c gekoppelt.
  • Wenn in dem System von 2C der Motor im LUFT/MAGER-Modus arbeitet, erfassen alle Sensoren (230c bis 240c) und alle Katalysatoren (220c bis 224c) eine Mischung von Gasen mit einem im Wesentlichen infiniten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und Gasen mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wie zuvor unter besonderer Bezugnahme auf 2A beschrieben wurde.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2D wird eine andere Konfiguration beschrieben. In diesem Beispiel haben die erste und zweite Zylindergruppe 210d und 212d vollständig unabhängige Abgaspfade. Wenn daher der Motor im LUFT/MAGER-Modus, mit der Zylindergruppe 210d ohne eingespritzten Kraftstoff, arbeitet, erfassen die Sensoren 230d, 232d und 238d alle ein Gas mit einem im Wesentlichen infiniten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Als Alternative erfassen die Sensoren 234d, 236d und 240d eine magere Abgasmischung (anders als Verzögerungs- und Filtereffekte der Katalysatoren 222d und 226d).
  • Im Allgemeinen wird das System von 2C für einen V-8-Motor gewählt, wo eine Bank des V an den Katalysator 220c gekoppelt ist und die andere Bank an den Katalysator 222c gekoppelt ist, wobei die erste und zweite Zylindergruppe mit 210c und 212c bezeichnet sind. Bei einem V-Motor wird jedoch für gewöhnlich die Konfiguration von 2A oder 2D gewählt.
  • Unter Bezugnahme nun auf die 2E bis 2H sind verschiedene Kraftstoffabgabe- und Luft/Kraftstoff Betriebsmoden beschrieben. Diese Betriebsmoden enthalten die Rückkopplungskorrektur des Kraftstoffs, der als Reaktion auf einen oder mehrere Abgassauerstoffsensoren, die an den Auspuff des Motors 10 gekoppelt sind, abgegeben wird. Diese Moden enthalten auch verschiedene adaptive Lernmoden, umfassend: adaptives Lernen von Fehlern, die entweder durch Ansaugen von Luft oder Abgeben von Kraftstoff in den Motor 10 verursacht werden; adaptives Lernen einer Kraftstoffdampfkonzentration von Kraftstoffdämpfen, die in den Motor 10 angesaugt werden; und adaptives Lernen der Kraftstoffmischung eines Mehrfachkraftstoffmotors, wie eines Motors, der für einen Betrieb mit einer Mischung aus Kraftstoff und Alkohol ausgebildet ist.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2E wird eine geschlossene Regelkreis- oder eine Rückkopplungskraftstoffsteuerung in Block 1220 freigegeben, wenn gewisse Motorbetriebsbedingungen erfüllt sind, wie eine ausreichende Motorbetriebstemperatur. Zunächst läuft der Betrieb, der in 2E beschrieben ist, wenn es sich nicht um den LUFT/MAGER-Modus handelt (Block 1218). Für den LUFT/MAGER-Modus ist die Luft/Kraftstoff-Steuerung in 5 dargestellt. Wenn nicht im LUFT/MAGER-Modus und wenn eine Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis vorliegt, wird das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/Fd) zunächst in Schritt 1222 bestimmt. Das gewünschte A/Fd kann eine stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischung sein, um geringe Emissionen durch einen Betrieb im Wesentlichen innerhalb des Spitzeneffizienzfensters eines Dreiwegkatalysators zu erreichen. Das gewünschte A/Fd kann auch eine gesamte Luft/Kraftstoff-Mischung sein, die mager gegenüber der Stöchiometrie ist, um einen besseren sparsamen Kraftstoffverbrauch zu erreichen, und das gewünschte A/Fd kann fett gegenüber der Stöchiometrie sein, wenn entweder eine Beschleunigung erforderlich ist oder eine schnellere Katalysatorerwärmung gewünscht ist.
  • In Block 1224 wird der gewünschte Kraftstoff Fd aus der folgenden Gleichung erzeugt: Fd = MAF·Ka / A/Fd·FY – VPa wobei:
    • MAF
    eine Angabe des Luftmassestroms ist, der in den Motor 10 angesaugt wird, der entweder von einem Luftmassestrommessgerät oder von einer allgemein bekannten Drehzahldichteberechnung als Reaktion auf eine Angabe des Einlasskrümmerdrucks erhalten wird;
    Ka
    ein adaptiv gelernter Term zur Korrektur langfristiger Fehler in dem tatsächlichen Luft/Kraftstoff Verhältnis ist, die zum Beispiel durch ein fehlerhaftes Luftmassestrommessgerät, eine ungenaue Kraftstoffeinspritzdüse, oder eine andere Fehlerursache entweder im Luftstrom, der in den Motor 10 angesaugt wird, oder im Kraftstoff, der in den Motor 10 eingespritzt wird, verursacht werden. Die Regeneration von Ka wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2F ausführlicher beschrieben;
    FV
    eine Rückkopplungsvariable ist, die von einem oder mehreren Abgassauerstoffsensoren abgeleitet wird. Ihre Generierung wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2E ausführlicher beschrieben;
    VPa
    eine adaptiv gelernte Korrektur für den Ausgleich von Kraftstoffdämpfen ist, die in den Motor 10 angesaugt werden, deren Generierung später hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2G ausführlicher beschrieben wird.
  • Die gewünschte Kraftstoffmenge Fd wird dann in eine gewünschte Kraftstoffimpulsbreite in Block 1226 umgewandelt, um jene Kraftstoffeinspritzdüsen anzutreiben, die zur Abgabe von Kraftstoff an den Motor 10 freigegeben sind.
  • Die Schritte 1228 bis 1240 von 2E beschreiben im Allgemeinen eine proportionale und integrale Rückkopplungssteuerung zur Generierung der Rückkopplungsvariablen FV als Reaktion auf einen oder mehrere Abgassauerstoffsensoren. Der integrale Term Δi und der proportionale Term Pi werden in Schritt 1228 bestimmt. Obwohl nur ein integraler und ein proportionaler Term hier dargestellt sind, können andere Terme verwendet werden, wenn Korrekturen in die magere Richtung durchgeführt werden, als jene Terme, die verwendet werden, wenn Korrekturen in die fette Richtung durchgeführt werden, so dass eine Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verschiebung erhalten wird. In Schritt 1230 wird ein Gesamtausgang des Abgassauerstoffsensors, als EGO bezeichnet, gelesen und mit dem gewünschten A/Fd verglichen. Das Signal EGO kann eine einfache Zweizustandsdarstellung entweder einer mageren Luft/Kraftstoff-Mischung oder einer fetten Luft/Kraftstoff-Mischung sein. Das Signal EGO kann auch eine Darstellung der tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Mischung im Motor 10 sein. Ferner kann das Signal EGO nur auf einen Abgassauerstoffsensor ansprechen, der stromaufwärts der katalytischen Dreiwegwandler angeordnet ist. Und das Signal EGO kann auf beide Abgassauerstoffsensoren ansprechen, die stromaufwärts und stromabwärts des katalytischen Dreiwegwandlers angeordnet sind.
  • Wenn das Signal EGO größer als das gewünschte A/Fd ist (Block 1230) und auch in der vorhergehenden Abtastung größer als A/Fd war (Block 1232), wird die Rückkopplungsvariable FV um den integralen Wert Δi dekrementiert (Block 1234). Anders gesagt, wenn die Abgase als mager angezeigt werden und auch während der vorhergehenden Abtastperiode mager waren, wird das Signal FV dekrementiert, um eine fette Korrektur an dem abgegebenen Kraftstoff vorzunehmen. Wenn im Gegensatz dazu das Signal EGO größer als das gewünschte A/Fd ist (Block 1230), aber in der vorhergehenden Abtastung nicht größer als A/Fd war (Block 1232), wird der proportionale Term Pi von der Rückkopplungsvariable FV subtrahiert (Block 1236). Das heißt, wenn sich die Abgase von fett zu mager ändern, wird eine rasche fette Korrektur vorgenommen, indem der proportionale Wert Pi von der Rückkopplungsvariable FV dekrementiert wird.
  • Wenn andererseits das Signal EGO kleiner als A/Fd ist (Block 1230), was anzeigt, dass die Abgase fett sind, und die Abgase während der vorangehenden Abtastperiode fett waren (Block 1238), wird der integrale Term Δi zu der Rückkopplungsvariable FV addiert (Block 1242). Wenn jedoch die Abgase fett sind (Block 1230), aber zuvor mager waren (Block 1238), wird der proportionale Term Pi zu der Rückkopplungsvariable FV addiert (Block 1240).
  • Es wird festgehalten, dass in diesem besonderen Beispiel die Rückkopplungsvariable FV im Nenner des Kraftstoffabgabeblocks erscheint (Block 1224). Daher wird eine magere Luft/Kraftstoff-Korrektur durchgeführt, wenn die Rückkopplungsvariable FV größer als Eins ist und eine fette Korrektur wird durchgeführt, wenn das Signal FV kleiner als Eins ist. in anderen Beispielen kann eine Rückkopplungsvariable im Zähler erscheinen, so dass entgegengesetzte Korrekturen durchgeführt werden.
  • Es ist zu beachten, dass andere Luft/Kraftstoff-Steuerverfahren verwendet werden können, wie Zustandsraumkontrolle, nichtlineare Steuerung oder andere.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2F wird nun ein Programm für das adaptive Lernen eines Korrekturwertes für Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Fehler beschrieben, die durch verschlechterte Komponenten, wie schadhafte Luftstrommessgeräte oder schadhafte Kraftstoffeinspritzdüsen verursacht werden. Nachdem bestimmt wird, dass der Betrieb nicht im LUFT/MAGER-Modus läuft (Block 1248) und ein adaptives Lernen langfristiger Luft/Kraftstoff-Fehler erwünscht ist (Block 1250) und die Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis freigegeben ist (Block 1252), wird das adaptive Lernen der Kraftstoffdampfkonzentration in Block 1254 gesperrt. Das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fd wird dann in Block 1258 auf den stöchiometrischen Wert eingestellt. Wenn der Rückkopplungsvariable FV größer als Eins ist (Block 1260) oder andere Anzeigen vorliegen, dass eine magere Kraftstoffkorrektur erwünscht ist, da der Motor 10 zu fett arbeitet, wird der adaptive Term Ka in Block 1264 dekrementiert. Das heißt, eine magere Korrektur an dem abgegebenen Kraftstoff (siehe Block 1224 von 2E) wird bereitgestellt, wenn offensichtlich ist, dass der Motor 10 zu fett arbeitet und die Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Steuerung FV ständig magere Korrekturen vornimmt. Wenn andererseits die Rückkopplungssteuerung anzeigt, dass fette Kraftstoffkorrekturen vorgenommen werden (Block 1260), wird der adaptive Term Ka in Block 1266 inkrementiert. Das heißt, wenn die Rückkopplungssteuerung ständig fette Korrekturen vornimmt, wird der adaptive Term Ka inkrementiert, um diese fetten Korrekturen vorzunehmen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2G wird nun das adaptive Lernen der Konzentration von Kraftstoffdämpfen beschrieben, die in den Motor 10 angesaugt werden. Wie zuvor hierin besprochen wurde, werden Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 160 und dem Kraftstoffdampfspeicherkanister 164 in den Einlasskrümmer 44 über das Dampfspülsteuerventil 168 angesaugt. In dieser Beschreibung wird die Erzeugung des adaptiven Korrekturwertes VPa zur Korrektur des abgegebenen Kraftstoffs bereitgestellt, um Kraftstoffdämpfe auszugleichen, die in den Motor 10 angesaugt werden. Die Kraftstoffdampfspülung wird zum Beispiel freigegeben, wenn eine Anzeige der Umgebungstemperatur einen Schwellwert überschreitet, oder eine Motorbetriebsperiode ohne Spülen verstrichen ist, oder die Motortemperatur einen Schwellwert überschreitet, oder der Motorbetrieb zu einem stöchiometrischen, fetten oder homogenen Luft/Kraftstoff-Modus gewechselt hat.
  • Wenn nicht im LUFT/MAGER-Modus gearbeitet wird (Block 1268) und wenn die Kraftstoffdampfspülung freigegeben ist (Block 1270) und auch das adaptive Lernen der Kraftstoffdampfkonzentration freigegeben ist (Block 1274), und die Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis freigegeben ist (Block 1276), wird das adaptive Lernen von Luft/Kraftstoff-Fehlem, das durch den adaptiven Term Ka bereitgestellt wird, gesperrt (Block 1280).
  • In Block 1282 wird das Signal FV mit Eins verglichen, um festzustellen, ob magere oder fette Luft/Kraftstoff-Korrekturen vorgenommen werden. In diesem besonderen Beispiel wird die Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet, um die Rückkopplungsvariable FV zu generieren. Der Erfinder anerkennt jedoch, dass jedes Rückkopplungssteuersystem bei jedem Luft/Kraftstoff Verhältnis verwendet werden kann um festzustellen, ob magere oder fette Luft/Kraftstoff-Korrekturen als Reaktion auf das Ansaugen von Kraftstoffdämpfen in den Motor 10 vorgenommen werden. Unter Fortsetzung dieses besonderen Beispiels wird der dampfadaptive Term VPa in Block 1286 inkrementiert, wenn die Rückkopplungsvariable FV größer als Eins ist (Block 1282), was darauf hinweist, dass magere Luft/Kraftstoff-Korrekturen vorgenommen werden. Wenn andererseits die Rückkopplungsvariable FV kleiner als Eins ist, was darauf hinweist, dass fette Luft/Kraftstoff-Korrekturen vorgenommen werden, wird der adaptiv gelernte Dampfkonzentrationsterm VPa in Block 1290 dekrementiert.
  • Gemäß dem zuvor beschriebenen Betrieb unter Bezugnahme auf 2G lernt der adaptive Term VPa adaptiv die Dampfkonzentration angesaugter Kraftstoffdämpfe und dieser adaptive Term wird zur Korrektur des abgegebenen Kraftstoffs in zum Beispiel Block 1224 von 2E verwendet.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2H wird nun das adaptive Lernen der Kraftstoffgemisch-Mischung beschrieben. Zum Beispiel kann der Motor 10 mit einer unbekannten Mischung aus Benzin und einem Alkohol, wie Methanol, arbeiten. Das adaptive Lernprogramm, das nun beschrieben wird, liefert einen Hinweis auf das tatsächliche verwendete Kraftstoffgemisch. Auch hier spricht dieses adaptive Lernen auf einen oder mehrere Abgassauerstoffsensoren an.
  • Wenn nicht im LUFT/MAGER-Modus gearbeitet wird und wenn sich der Kraftstoffpegel des Kraftstofftanks geändert hat (Block 1290) und der Motor 10 im Kraftstoffsteuermodus mit geschlossenem Regelkreis arbeitet (Block 1292), wird das adaptive Lernen des Luft/Kraftstoff-Fehlers durch den adaptiven Term Ka und das adaptive Lernen der Kraftstoffdampfkonzentration durch den adaptiven Term VPa in Block 1294 gesperrt. Die Rückkopplungsvariable FV wird in Block 1296 bestimmt, wie zuvor unter besonderer Bezugnahme auf 2E beschrieben wurde. Als Reaktion auf die Rückkopplungsvariable FV wird das gesamte Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt und dementsprechend wird die Kraftstoffgemisch-Mischung abgeleitet (Block 1298). Anders gesagt, die stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischung eines Kraftstoffgemisches ist bekannt. Und es ist auch bekannt, dass die Rückkopplungsvariable FV einen Hinweis auf das Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis liefert. Zum Beispiel liefert die Rückkopplungsvariable FV einen Hinweis auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis für reines Benzin, wenn FV gleich Eins ist. Wenn FV zum Beispiel gleich 1,1 ist, wäre das gesamte Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 10% magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis für Benzin. Daher wird das Kraftstoffgemisch leicht von der Rückkopplungsvariable FV in Block 1298 abgeleitet.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3A wird ein Programm zur Steuerung der Motorleistung und des Wechsels zwischen den Motorbetriebsmoden beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 310 eine gewünschte Motorleistung. In diesem besonderen Beispiel ist die gewünschte Motorleistung ein gewünschtes Motorbremsmoment. Es ist zu beachten, dass es verschiedene Verfahren zur Bestimmung des gewünschten Motorausgangsdrehmomentes gibt, wie auf der Basis eines gewünschten Raddrehmoments und Übersetzungsverhältnisses, auf der Basis einer Pedalposition und Motordrehzahl, auf der Basis einer Pedalposition und einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Übersetzungsverhältnisses, oder verschiedene andere Verfahren. Es ist auch zu beachten, dass verschiedene andere gewünschte Motorleistungswerte außer dem Motordrehmoment verwendet werden könnten, wie zum Beispiel: Motorenkraft oder Motorbeschleunigung.
  • Danach führt das Programm in Schritt 312 eine Bestimmung durch, ob bei den gegenwärtigen Bedingungen die gewünschte Motorleistung in einem vorbestimmten Bereich liegt. In diesem besonderen Beispiel bestimmt das Programm, ob die gewünschte Motorleistung geringer als ein vorbestimmtes Motorausgangsdrehmoment ist und ob die gegenwärtige Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt. Es ist zu beachten, dass verschiedene andere Bedingungen in dieser Bestimmung verwendet werden können, wie zum Beispiel: Motortemperatur, Katalysatortemperatur, Übergangsmodus, Übergangsübersetzungsverhältnis und andere. Mit anderen Worten, das Programm bestimmt in Schritt 312 auf der Basis der gewünschten Motorleistung und den gegenwärtigen Betriebsbedingungen, welcher Motorbetriebsmodus gewünscht ist. Zum Beispiel können Bedingungen vorherrschen, bei welchen es auf der Basis eines gewünschten Motorausgangsdrehmoments und einer Motordrehzahl möglich wäre, mit einer Zündung von weniger als allen Zylindern zu arbeiten, während es jedoch aufgrund anderer Notwendigkeiten, wie einer Kraftstoffdampfspülung oder einer Bereitstellung eines Krümmervakuums, wünschenswert ist, mit einer Zündung von allen Zylindern zu arbeiten. Mit anderen Worten, wenn das Krümmervakuum unter einen vorbestimmten Wert fällt, geht der Motor zu einem Betrieb über, in dem alle Zylinder eingespritzten Kraftstoff verbrennen. Als Alternative kann der Übergang herbeigeführt werden, wenn der Druck im Bremskraftverstärker unter einem vorbestimmten Wert liegt.
  • Andererseits ist der Betrieb im LUFT/MAGER-Modus während der Kraftstoffdampfspülung möglich, wenn die Temperatur des Katalysators ausreichend ist, um die gespülten Dämpfe zu oxidieren, die durch die nicht verbrennenden Zylinder hindurchgehen.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme nun auf 3A, wenn die Antwort auf Schritt 312 ”ja” ist, bestimmt das Programm in Schritt 314, ob alle Zylinder gegenwärtig arbeiten. Wenn die Antwort auf Schritt 314 ”ja” ist, wird ein Übergang geplant, um von der Zündung aller Zylinder zur Sperre einiger Zylinder überzugehen und die übrigen Zylinder bei einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben, als bei einer Zündung aller Zylinder. Die Anzahl der gesperrten Zylinder beruht auf der gewünschten Motorleistung. Der Übergang von Schritt 316 öffnet in einem Beispiel das Drosselklappenventil und erhöht den Kraftstoff zu den zündenden Zylindern, während der Kraftstoff zu einigen der Zylinder gesperrt wird. Somit geht der Motor von einer Durchführung einer Verbrennung in allen Zylinder zu einem Betrieb über, der in der Folge als LUFT/MAGER-Modus bezeichnet wird. Mit anderen Worten, um einen sanften Übergang im Motordrehmoment bereitzustellen, wird der Kraftstoff zu den übrigen Zylindern rasch erhöht, während gleichzeitig das Drosselklappenventil geöffnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit einigen Zylindern zu arbeiten, die eine Verbrennung bei einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchführen, als bei einer Zündung aller Zylinder. Ferner arbeiten diese verbleibenden Zylinder, die eine Verbrennung durchführen, bei einer höheren Motorlast pro Zylinder als bei einer Zündung aller Zylinder. Auf diese Weise wird eine größere magere Luft/Kraftstoff-Grenze bereitgestellt, so dass der Motor magerer arbeiten kann und zusätzlich ein sparsamer Kraftstoffverbrauch erreicht wird.
  • Danach bestimmt das Programm in Schritt 318 eine Schätzung der tatsächlichen Motorleistung auf der Basis der Anzahl von Zylindern, die Luft und Kraftstoff verbrennen. In diesem besonderen Beispiel bestimmt das Programm eine Schätzung des Motorausgangsdrehmoments. Diese Schätzung beruht auf verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel: Motordrehzahl, Motorluftstrom, Motorenkraftstoffeinspritzungsmenge, Zündzeitpunktsteuerung und Motortemperatur.
  • Danach stellt das Programm in Schritt 320 die Kraftstoffeinspritzmenge zu den arbeitenden Zylindern ein, so dass die bestimmte Motorleistung sich der gewünschten Motorleistung nähert. Mit anderen Worten, die Rückkopplungssteuerung des Motorausgangsdrehmomentes wird durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Untergruppe von Zylindern bereitgestellt, die eine Verbrennung ausführt.
  • Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine rasche Drehmomentsteuerung durch Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge während der mageren Verbrennung von weniger als allen Motorzylindern bereitzustellen. Die zündenden Zylinder arbeiten dadurch bei höherer Last pro Zylinder, was zu einem erhöhten Luft/Kraftstoff-Betriebsbereich führt. Zusätzliche Luft wird den Zylindern zugeführt, so dass der Motor bei diesem höheren Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten kann, wodurch für einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad gesorgt ist. Als zusätzlichen Effekt verringert das Öffnen der Drosselklappe, um die zusätzliche Luft zuzuleiten, die Motorpumparbeit, wodurch des Weiteren eine Verbesserung im sparsamen Kraftstoffverbrauch bereitgestellt wird. Als solches können die Motoreffizienz und der sparsame Kraftstoffverbrauch gemäß der vorliegenden Erfindung deutlich verbessert werden.
  • Zurück zu Schritt 312, wenn die Antwort ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 322 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob alle Zylinder gegenwärtig zünden. Wenn die Antwort auf Schritt 322 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 324 fort, wo ein Übergang von einem Betrieb einiger der Zylinder zu einem Betrieb aller Zylinder durchgeführt wird. Insbesondere wird das Drosselklappenventil geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung zu den bereits zündenden Zylindern wird gesenkt, gleichzeitig wird Kraftstoff den Zylindern zugegeben, die zuvor keine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrannt haben. Dann bestimmt das Programm in Schritt 326 eine Schätzung der Motorleistung auf ähnliche Weise wie in Schritt 318. Anders als in Schritt 318, wo das Programm die Motorleistung auf der Basis der Anzahl von Zylindern berechnete, die keine Motorleistung erzeugten, nimmt das Programm in Schritt 326 jedoch an, dass alle Zylinder ein Motordrehmoment erzeugen.
  • Schließlich stellt das Programm in Schritt 328 wenigstens eine von der Kraftstoffeinspritzmenge oder der Luft zu allen Zylindern ein, so dass sich die bestimmte Motorleistung einer gewünschten Motorleistung nähert. Wenn zum Beispiel bei Stöchiometrie gearbeitet wird, kann das Programm die elektronische Drosselklappe einstellen, um das Motordrehmoment zu steuern, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird eingestellt, um das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei dem gewünschten stöchiometrischen Wert zu halten. Wenn alle Zylinder mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten, kann als Alternative die Kraftstoffeinspritzmenge zu den Zylindern eingestellt werden, um das Motordrehmoment zu steuern, während die Drosselklappe eingestellt werden kann, um den Motorluftstrom und somit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein gewünschtes mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu steuern. Während des fetten Betriebs aller Zylinder wird die Drosselklappe eingestellt, um das Motorausgangsdrehmoment zu steuern, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann eingestellt werden, um das fette Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis einzustellen.
  • 3A zeigt ein Beispiel einer Motormodussteuerung und -kontrolle. Es können verschiedene andere verwendet werden wie nun beschrieben wird.
  • Insbesondere ist unter Bezugnahme nun auf 3B eine Graphik darstellt, welche die Motorleistung gegenüber der Motordrehzahl zeigt. In dieser besonderen Beschreibung ist die Motorleistung durch das Motordrehmoment angezeigt, aber es könnten verschiedene andere Parameter verwendet werden, wie zum Beispiel: Raddrehmoment, Motorenkraft, Motorlast und andere. Die Graphik zeigt das maximal verfügbare Drehmoment, das in jedem von vier Betriebsmoden erzeugt werden kann. Es ist zu beachten, dass ein Prozentsatz des verfügbaren Drehmoments oder anderer geeigneter Parameter anstelle des maximal verfügbaren Drehmoments verwendet werden könnte. Die vier Betriebsmoden in dieser Ausführungsform umfassen:
    Das Betreiben einiger Zylinder mager gegenüber der Stöchiometrie und der übrigen Zylinder mit hindurchgepumpter Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff (Achtung: die Drosselklappe kann während dieses Modus im Wesentlichen offen sein), wie als Linie 336a in dem Beispiel dargestellt ist, das in 3B gezeigt wird;
    Das Betreiben einiger Zylinder bei Stöchiometrie, während die übrigen Zylinder Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff (Achtung: die Drosselklappe kann während dieses Modus im Wesentlichen offen sein), wie als Linie 334a in dem Beispiel dargestellt ist, das in 3B gezeigt wird;
    Das Betreiben aller Zylinder mager gegenüber der Stöchiometrie (Achtung: die Drosselklappe kann während dieses Modus im Wesentlichen offen sein), wie als Linie 332a in dem Beispiel dargestellt ist, das in 3B gezeigt wird;
    Den Betrieb aller Zylinder im Wesentlichen bei Stöchiometrie für ein maximal verfügbares Motordrehmoment, wie als Linie 330a in dem Beispiel dargestellt ist, das in 3B gezeigt wird.
  • Zuvor wurde ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem ein 8-Zylindermotor verwendet wird, und die Zylindergruppen in zwei gleiche Gruppen geteilt sind. Es können jedoch verschiedene andere Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Insbesondere können Motoren mit verschiedenen Anzahlen von Zylindern verwendet werden und die Zylindergruppen können in ungleiche Gruppen geteilt wie auch weiter geteilt werden, um zusätzliche Betriebsmoden zu ermöglichen. Für das Beispiel, das in 3B dargestellt ist, in dem ein V-8-Motor verwendet wird, zeigen die Linien 336a einen Betrieb mit 4 Zylindern, die mit Luft und im Wesentlichen ohne Kraftstoff arbeiten, die Linien 334a zeigen einen Betrieb mit 4 Zylindern, die bei Stöchiometrie arbeiten und 4 Zylindern, die mit Luft arbeiten, die Linie 332a zeigt 8 Zylinder, die mager arbeiten, und die Linie 330a zeigt 8 Zylinder, die bei Stöchiometre arbeiten.
  • Die zuvor beschriebene Graphik zeigt den Bereich verfügbarer Drehmomente in jedem der beschriebenen Moden. Insbesondere ist für jeden der beschriebenen Moden das verfügbare Motorausgangsdrehmoment jedes Drehmoment, das geringer als die Maximalmenge ist, die durch die Graphik dargestellt ist. Es ist auch zu beachten, dass in jedem Modus, in dem das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung mager gegenüber der Stöchiometrie ist, der Motor periodisch zu einem stöchiometrischen oder fetten Betrieb aller Zylinder umschalten kann. Dies erfolgt, um die gespeicherten Oxidantien (z. B. NOx) in der/den Emissionssteuervorrichtung(en) zu verringern. Zum Beispiel kann dieser Wechsel aufgrund der Menge an gespeichertem NOx in der/den Emissionssteuervorrichtung(en) oder der Menge an NOx, die aus der/den Emissionssteuervorrichtung(en) austritt, oder der Menge an NOx im Auspuffrohr pro zurückgelegter Strecke (Meile) des Fahrzeuges ausgelöst werden.
  • Zur Veranschaulichung des Betriebs unter diesen verschiedenen Moden werden einige Betriebsbeispiele beschrieben. Die Folgenden sind einfach beispielhafte Beschreibungen vieler Betriebsmoden, die durchgeführt werden können, und sind nicht die Einzigen gemäß der vorliegenden Erfindung. Als erstes Beispiel wird der Betrieb des Motors entlang der Bahnkurve A betrachtet. In diesem Fall arbeitet der Motor zunächst mit vier Zylindern mager gegenüber der Stöchiometrie und vier Zylindern, die Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Dann ist als Reaktion auf die Betriebsbedingungen ein Wechsel des Motorbetriebs entlang der Bahnkurve A erwünscht. In diesem Fall ist gewünscht, den Motorbetrieb zu einem Betrieb mit vier Zylindern, die im Wesentlichen bei stöchiometrischer Verbrennung arbeiten, und vier Zylindern, die Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, zu wechseln. In diesem Fall wird zusätzlicher Kraftstoff zu den verbrennenden Zylindern hinzugefügt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Richtung Stöchiometrie zu senken und das Motordrehmoment entsprechend zu erhöhen.
  • Als zweites Beispiel ist die mit B gekennzeichnete Bahnkurve zu betrachten. In diesem Fall beginnt der Motor mit einem Betrieb, in dem vier Zylinder im Wesentlichen bei Stöchiometrie verbrennen und die übrigen Zylinder Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Dann ändert sich als Reaktion auf die Betriebsbedingungen die Motordrehzahl und es ist erwünscht, das Motordrehmoment zu erhöhen. Als Reaktion darauf werden alle Zylinder freigegeben, um Luft und Kraftstoff bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen. Auf diese Weise ist es möglich, die Motorleistung zu erhöhen, während ein magerer Betrieb bereitgestellt wird.
  • Als drittes Beispiel ist die mit C gekennzeichnete Bahnkurve zu betrachten. In diesem Beispiel arbeiten im Motor alle Zylindern mit einer im Wesentlichen stöchiometrischen Verbrennung. Als Reaktion auf eine Senkung im gewünschten Motordrehmoment werden vier Zylinder gesperrt, um die Motorleistung bereitzustellen.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3B und insbesondere die Linien 330 bis 336, eine Darstellung der Motorleistung oder des Drehmoments, wird nun der Betrieb für jeden der vier beispielhaften Moden beschrieben. Zum Beispiel zeigt die Linie 330 bei einer Motordrehzahl N1 die verfügbare Motorleistung oder den Drehmomentausgang, der verfügbar ist, wenn im stöchiometrischen 8-Zylinder-Modus gearbeitet wird. Als weiteres Beispiel zeigt die Linie 332 die verfügbare Motorleistung oder den Drehmomentausgang, der verfügbar ist, wenn im mageren 8-Zylinder-Modus bei einer Motordrehzahl N2 gearbeitet wird. Wenn im 4-Zylinder stöchiometrischen und 4-Zylinder Luftmodus gearbeitet wird, zeigt die Linie 334 die verfügbare Motorleistung oder den verfügbaren Drehmomentausgang, wenn bei der Motordrehzahl N3 gearbeitet wird. Und wenn schließlich im 4-Zylinder mageren und 4-Zylinder Luftmodus gearbeitet wird, zeigt die Linie 336 die verfügbare Motorleistung oder den Drehmomentausgang, wenn bei der Motordrehzahl N4 gearbeitet wird.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3C wird ein alternatives Programm zu 3A beschrieben, um den Betriebmodus zu wählen. In diesem besonderen Beispiel bezieht sich das Programm auf die Wahl zwischen einer 4-Zylinder- und einer 8-Zylinder-Verbrennung und zwischen einer mageren und stöchiometrischen Verbrennung. Das Programm kann jedoch einfach auf verschiedene andere Kombinationen und Anzahlen von Zylindern eingestellt werden. Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3C bestimmt das Programm in Schritt 340, ab das gesteuerte/erforderliche Drehmoment (TQ_SCHED) geringer als das verfügbare Drehmoment im stöchiometrischen 4-Zylinder-Modus ist, wo vier Zylinder im Wesentlichen stöchiometrisch verbrennen und die übrigen vier Zylinder Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Es ist zu beachten, dass das Motordrehmoment nur als ein Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es könnten verschiedene andere Moden verwendet werden, wie ein Vergleich des Raddrehmoments, der Motorenkraft, der Radleistung, der Last oder verschiedener anderer. Ferner wird ein Einstellfaktor (TQ_LO_FR) verwendet, um das maximal verfügbare Drehmoment in dem stöchiometrischen 4-Zylinder-Modus einzustellen, um eine zusätzliche Steuergröße zu haben.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 340 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 342 fort, wo eine Drehmomentmodulierung angefordert wird, indem das Flag (INJ_CUTOUT_FLG) auf 1 gestellt wird. Mit anderen Worten, wenn die Antwort auf Schritt 340 ”ja” ist, bestimmt das Programm, dass der gewünschte Modus jener ist, in dem vier Zylinder verbrennen und vier Zylinder Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Ferner ruft das Programm in Schritt 342 das Übergangsprogramm auf (siehe 3D). Dann werden in Schritt 343 die Einspritzdüsen in vier der Zylinder abgestellt. Dann bestimmt das Programm in Schritt 344, ob das angeforderte Drehmoment geringer als das maximal verfügbare Drehmoment ist, das in dem Modus bereitgestellt werden kann, in dem vier Zylinder mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten und vier Zylinder Luft pumpen, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Mit anderen Worten, der Parameter TQ_SCHED wird mit dem Parameter (TQ_MAX_4L × TQ_LO_FR) verglichen. Wenn die Antwort auf Schritt 344 ”ja” ist, zeigt dies, dass der magere Betrieb verfügbar ist, und das Programm fährt mit Schritt 346 fort. In Schritt 346 wird das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMBSE, das auch A/Fd entspricht) auf ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis gestellt, das auf der Basis der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmt wird (LEAN_LAMBSE).
  • Wenn die Antwort auf Schritt 344 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 348 fort, wo das gewünschte Luft/Kraftstoff Verhältnis auf einen stöchiometrischen Wert gestellt wird. Daher ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung möglich, zwischen dem mageren Vier-Zylindermodus und dem stöchiometrischen Vier-Zylindermodus zu wählen, wenn es möglich ist, in einem Vier-Zylindermodus zu arbeiten.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 340 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 350 fort. In Schritt 350 bestimmt das Programm, ob das Flag (INJ_CUTOUT_FLG) gleich 1 ist. Mit anderen Worten, wenn die gegenwärtigen Bedingungen anzeigen, dass der Motor im Vier-Zylindermodus arbeitet, ist die Antwort auf Schritt 350 ”ja”. Wenn die Antwort auf Schritt 350 ”ja” ist, ruft das Programm ein Übergangsprogramm auf, das später in 3E beschrieben wird, und setzt das Flag auf 0. Dann fährt das Programm mit Schritt 354 fort, wo das Programm bestimmt, ob das angeforderte Drehmoment geringer als das maximal verfügbare Drehmoment im mageren 8-Zylindermodus ist (TQ_MAX_8L). Wenn die Antwort auf Schritt 354 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 356 fort. Mit anderen Worten, wenn es möglich ist, die gegenwärtige Motordrehmomentanfrage im mageren 8-Zylindermodus zu erfüllen, wird das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMBSE) auf der Basis der Motordrehzahl und Last in Schritt 356 auf ein gewünschtes mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis gestellt.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3C, wenn die Antwort auf Schritt 354 ”nein” ist, wird der Motor im stöchiometrischen 8-Zylindermodus betrieben und das gewünschte Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMBSE) wird in Schritt 358 auf einen stöchiometrischen Wert gestellt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3D(1) wird ein Beispiel eines Motorbetriebs beim Wechsel von einem 8-Zylindermodus zu einem 4-Zylindermodus beschrieben. Die Graphik 3D(1)a zeigt die Zeitsteuerung der Änderung im Zylindermodus von acht Zylindern zu vier Zylindern. Die Graphik 3D(1)b zeigt die Änderung in der Drosselklappenposition. Die Graphik 3D(1)c zeigt die Änderung in der Zündzeitpunktsteuerung (Funkenverzögerung). Die Graphik 3D(1)d zeigt das Motordrehmoment. In diesem Beispiel zeigen die Graphiken, wie mit allmählicher Erhöhung der Drosselklappenposition die Zündzeitpunktsteuerung in einem solchen Ausmaß verzögert wird, dass das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant bleibt. Während die Graphik gerade Linien zeigt, ist dies eine idealisierte Version des tatsächlichen Motorbetriebs, der natürlich etwas variiert. Es ist auch zu beachten, dass die Drosselklappenpositions- und Zündzeitpunktsteuerungsbewegungen, die zuvor beschrieben wurden, vor dem Übergang stattfinden. Sobald die Drosselklappenposition und Zündzeitpunktsteuerung vorbestimmte Werte erreichen, wird der Zylindermodus geändert und an diesem Punkt wird die Zündzeitpunktsteuerung zu einer optimalen (MBT) Steuerung zurückgeführt. Auf diese Weise wird der Motorzylindermoduswechsel im Wesentlichen ohne Auswirkung auf die Motordrehmomentvariation erreicht.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3D(2) wird ein Programm für den Wechsel vom 8-Zylindermodus in den 4-Zylindermodus beschrieben. In Schritt 360 bestimmt das Programm, ob der Motor gegenwärtig im 8-Zylindermodus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 360 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 362 fort. In Schritt 362 bestimmt das Programm, ob Bedingungen die Verfügbarkeit eines Vier-Zylinderbetriebs anzeigen, wie zuvor hierin unter besonderer Bezugnahme auf 3C beschrieben wurde. Während die Antwort auf Schritt 362 ”ja” ist, inkrementiert das Programm einen Zeitgeber (IC_ENA_TMR). Dann bestimmt das Programm in Schritt 366, ob der Zeitgeber kleiner als eine im Voraus gewählte Zeit ist (IC_ENA_TIM). Diese Zeit kann auf verschiedene im Voraus bestimmte Zeiten eingestellt werden, beruhend auf Motorbetriebsbedingungen. In einem besonderen Beispiel kann die Zeit auf einen konstanten Wert einer Sekunde eingestellt werden. Als Alternative kann die Zeit abhängig davon eingestellt werden, ob der Lenker die Drosselklappe öffnet oder schließt (”Tip-in”/”Tip-out”).
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3D(2), wenn die Antwort auf Schritt 366 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 368 fort. in Schritt 368 berechnet das Programm ein Drehmomentverhältnis (TQ_ratio), eine Funkenverzögerung (spark_retard) und die relative Drosselklappenposition (TP_REL). Insbesondere wird ein Drehmomentverhältnis auf der Basis der Anzahl von gesperrten Zylindern (in diesem Fall vier) zu der Gesamtanzahl von Zylindern (in diesem Fall acht) und dem gegenwärtigen Zeitgeberwert und dem Zeitgebergrenzwert (IC_ENA_TIM) berechnet. Ferner wird die Funkenverzögerung als Funktion des Drehmomentverhältnisses berechnet. Schließlich wird die relative Drosselklappenposition als Funktion des Drehmomentverhältnisses berechnet. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 366 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 370 fort. In Schritt 370 arbeitet das Programm im Vier-Zylindermodus und stellt die Funkenverzögerung auf Null.
  • Es ist zu beachten, dass die Differenz in den Zeitpunkten t1 und t2 in 3D(1) dem Zeitgebergrenzwert (IC_ENA_TIM) entspricht.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3D(3) zeigen die Graphiken 3D(3)a bis 3D(3)d Übergänge vom 4-Zylindermodus in den 8-Zylindermodus. In diesem Fall werden zum Zeitpunkt t die Zündzeitpunktsteuerung und die Anzahl von Zylindern geändert. Dann werden vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 (entsprechend dem Zeitgebergrenzwert) die Drosselklappenposition und die Zündzeitpunktsteuerung linear erhöht oder allmählich eingestellt, um sich der optimalen Zündzeitpunktsteuerung zu nähern, während das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant gehalten wird. Es ist auch zu beachten, dass drei verschiedene Reaktionen zu drei verschiedenen Übergangszeitpunkten vorgesehen sind, wie durch den Parameter (IC_ENA_TIM) eingestellt ist. Ferner verlangt bei den ersten zwei Reaktionen, die mit a und b gekennzeichnet sind, der Lenker zum Beispiel nur einen geringfügigen allmählichen Anstieg im Motordrehmoment. In der Situation c jedoch verlangt der Lenker einen raschen Anstieg im Motordrehmoment. In diesen Fällen zeigen die Graphiken die Einstellung in der Drosselklappenposition und der Zündzeitpunktsteuerung und die Änderung in der Anzahl von Zylindern, wie auch die entsprechende Motorleistung.
  • Unter Bezugnahme nun auf 3E beschreibt das Programm den Übergang vom Vier-Zylinder- in den 8-Zylindermodus. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 372, ob der Motor gegenwärtig im Vier-Zylindermodus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 372 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 374 fort, wie bestimmt wird, ob es erforderlich ist, im 8-Zylindermodus zu arbeiten, wie zuvor hierin unter besonderer Bezugnahme auf 3C beschrieben wurde. Wenn die Antwort auf Schritt 374 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 376 fort. In Schritt 376 inkrementiert das Programm den Zeitgeber (IC_DIS_TMR) und gibt alle Zylinder frei. Dann bestimmt das Programm in Schritt 378, ob der Zeitgeberwert kleiner oder gleich der Grenzzeit (IC_DIS_TIM) ist. Wie zuvor hierin beschrieben, ist diese Zeitgebergrenze so eingestellt, dass verschiedene Motorreaktionen erreicht werden. Wenn die Antwort auf Schritt 378 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 380 fort, wo das Drehmomentverhältnis, die Funkenverzögerung und die relative Drosselklappenposition berechnet werden, wie dargestellt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 4A wird ein Programm zur Steuerung des Motorleerlaufs beschrieben. Zunächst wird in Schritt 410a eine Bestimmung durchgeführt, ob eine Leerlaufsteuerung erforderlich ist. Insbesondere bestimmt das Programm, ob die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Leerlaufsteuerbereichs liegt, ob die Pedalposition um weniger als ein vorbestimmtes Maß niedergedrückt ist, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und andere Anzeigen, dass die Leerlaufsteuerung erforderlich ist. Wenn die Antwort auf Schritt 410a ”ja” ist, bestimmt das Programm in Schritt 412a eine gewünschte Motordrehzahl. Diese gewünschte Motordrehzahl beruht auf verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel: Motorkühlmitteltemperatur, Zeit seit dem Motorstart, Position des Gangschalters (zum Beispiel wird für gewöhnlich eine höhere Motordrehzahl eingestellt, wenn sich das Getriebe in der neutralen im Vergleich zur eingerückten Stellung befindet) und Zusatzgerätestatus, wie Klimaanlage, und Katalysatortemperatur. insbesondere kann die gewünschte Motordrehzahl erhöht werden, um für eine zusätzliche Wärme zu sorgen, um die Temperatur des Katalysators während der Motorwarmlaufbedingungen zu erhöhen.
  • Dann bestimmt das Programm in Schritt 414a die tatsächliche Motordrehzahl. Es gibt verschiedene Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Motordrehzahl. Zum Beispiel kann die Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor gemessen werden, der an die Motorkurbelwelle gekoppelt ist. Als Alternative kann die Motordrehzahl basierend auf anderen Sensoren, wie einem Nockenwellenpositionssensor, und der Zeit geschätzt werden. Dann berechnet das Programm in Schritt 416a eine Steueraktion basierend auf der bestimmten gewünschten Drehzahl und der gemessenen Motordrehzahl. Zum Beispiel kann eine proportionale/integrale Vorwärts- und Rückwärtsregelungssteuerung verwendet werden. Als Alternative können verschiedene andere Steueralgorithmen verwendet werden, so dass sich die tatsächliche Motordrehzahl der gewünschten Drehzahl nähert.
  • Dann bestimmt das Programm in Schritt 418a, ob der Motor gegenwärtig im LUFT/MAGER-Modus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 418a ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 420a fort.
  • Unter Bezugnahme nun auf Schritt 420a wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Motor in einen Modus wechseln sollte, in dem einige Zylinder mager arbeiten und andere Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten, der als LUFT/MAGER-Modus bezeichnet wird. Diese Bestimmung kann auf der Basis verschiedener Faktoren durchgeführt werden. Zum Beispiel können verschiedene Bedingungen auftreten, unter welchen gewünscht ist, einen Betrieb mit allen Zylindern fortzusetzen, wie zum Beispiel: Kraftstoffdampfspülung, adaptives Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Lernen, eine Anforderung nach einer höheren Motorleistung vom Lenker, fetter Betrieb aller Zylinder, um Oxidantien freizusetzen und zu verringern, die in der Emissionsspeichervorrichtung gespeichert sind, eine Erhöhung der Abgas- und Katalysatortemperatur, um Kontaminanten, wie Schwefel, zu entfernen, Betrieb zur Erhöhung oder Aufrechterhaltung der Abgastemperatur, um eine Emissionssteuervorrichtung auf eine gewünschte Temperatur zu steuern oder die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung aufgrund erhöhter Temperaturbedingungen zu senken. Zusätzlich können die zuvor beschriebenen Bedingungen nicht nur auftreten, wenn alle Zylinder arbeiten oder alle Zylinder bei demselben Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten, sondern auch unter Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel: einige Zylinder arbeiten bei Stöchiometrie und andere arbeiten fett, einige Zylinder arbeiten ohne Kraftstoff und nur mit Luft, und andere Zylinder arbeiten fett, oder Bedingungen, wo einige Zylinder bei einem ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten und andere Zylinder bei einem zweiten anderen Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten. In jedem Fall können diese Bedingungen einen Wechsel aus dem LUFT/MAGER-Betriebsmodus verlangen oder einen Betrieb in diesem verhindern.
  • Unter Bezugnahme nun auf Schritt 422a von 4A wird ein Parameter, der nicht der Kraftstoff ist, zu der zweiten Zylindergruppe eingestellt, um die Motorleistung zu steuern und dadurch die Motordrehzahl zu steuern. Wenn der Motor zum Beispiel mit allen Zylindergruppen mager arbeitet, wird der Kraftstoff, der zu allen Zylindergruppen eingespritzt wird, auf der Basis der bestimmten Steueraktion eingestellt. Wenn als Alternative der Motor in einem stöchiometrischen Modus arbeitet, wobei alle Zylinder bei Stöchiometrie arbeiten, wird die Motorleistung und dadurch die Motordrehzahl durch Einstellen der Drosselklappe oder eines Luftumgehungsventils eingestellt. Ferner wird im stöchiometrischen Modus das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder durch individuelles Einstellen des Kraftstoffs, der zu den Zylindern eingespritzt wird, basierend auf dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem von dem Abgassauerstoffsensor im Abgaspfad gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt.
  • Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn im LUFT/MAGER-Modus gearbeitet wird, die Leerlaufsteuerung durch Einstellen des Kraftstoffs zu den Zylindern, die Luft und Kraftstoff verbrennen, vorgenommen, und die übrigen Zylinder werden ohne Kraftstoff, nur mit Luft betrieben. Es ist zu beachten, dass die Kraftstoffeinstellung durch Ändern des Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über eine Änderung im verbrannten Kraftstoff – entweder eingespritzt oder in Dampfform angesaugt – erreicht werden kann. Wenn jedoch dieser LUFT/MAGER-Modus nicht verwendet wird, wird eine Leerlaufssteuerung auf eine der folgenden oder andere verschiedene Weisen erreicht: Einstellen des Luftstroms und Arbeiten bei Stöchiometrie mit verzögerter Zündzeitpunktsteuerung, Betreiben einiger Zylinder bei einem ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und anderer Zylinder bei einem zweiten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und Einstellen von wenigstens einem von Luft oder Kraftstoff zu den Zylindern, Einstellen eines Leerlauf-Umgehungsventils, basierend auf einem Drehzahlfehler, und verschiedene andere.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 420a ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 424a fort und der Motor wechselt von einem Betrieb aller Zylinder zu einem Betrieb im LUFT/MAGER-Modus, in dem einige Zylinder mager arbeiten und andere Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten (siehe Übergangsprogramme in der Folge).
  • Von Schritt 424a, oder wenn die Antwort auf Schritt 418a ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 426a fort und der Leerlauf wird gesteuert, während im LUFT/MAGER-Modus gearbeitet wird. Unter Bezugnahme nun auf Schritt 426a von 4a wird der Kraftstoff, welcher der Zylindergruppe zugeleitet wird, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennt, auf der Basis der bestimmten Steueraktion eingestellt. Somit wird der Motorleerlauf durch Einstellen des Kraftstoffs zu weniger als allen Zylindergruppen und Arbeiten mit einigen Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung gesteuert. Falls erwünscht ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der verbrennenden Zylinder oder das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung aus reiner Luft und verbrannter Luft und Kraftstoff zum Beispiel auf der Basis eines Abgassauerstoffsensors einzustellen, dann wird ferner die Drosselklappe auf der Basis des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt. Auf diese Weise wird der Kraftstoff zu den verbrennenden Zylindern zur Einstellung der Motorleistung eingestellt, während das Luft/Kraftstoff Verhältnis durch Einstellung des Luftstroms gesteuert wird. Es ist zu beachten, dass auf diese Weise die Drosselklappe dazu verwendet werden kann, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der verbrennenden Zylinder in einem im Voraus gewählten Bereich zu halten, um für eine gute Verbrennbarkeit und verringerte Pumparbeit zu sorgen.
  • Gemäß der vorlegenden Erfindung wird daher bei einem Betrieb im LUFT/MAGER-Modus der Kraftstoff, der den Zylindern eingespritzt wird, die eine magere Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, so eingestellt, dass die tatsächliche Motordrehzahl sich einer gewünschten Motordrehzahl nähert, während einige der Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten. Als Alternative, wenn der Motor nicht im LUFT/MAGER-Modus arbeitet, wird wenigstens eines von der Luft und dem Kraftstoff, die allen Zylindern zugeleitet werden, eingestellt, um die Motordrehzahl zu steuern, so dass sie sich der gewünschten Motordrehzahl nähert.
  • Die vorangehende Beschreibung von 4A bezog sich auf die Ausführungsform für eine Leerlaufsteuerung. Dies ist jedoch einfach eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 4B bis 4D beziehen sich auf zusätzliche alternative Ausführungsformen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 4B wird eine Ausführungsform beschrieben, die sich auf eine Fahrtregelung (Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung) bezieht. Insbesondere ist das Programm von 4B ähnlich jenem von 4A, mit Ausnahme der Blöcke 410b bis 416b. Insbesondere wird in Schritt 410b eine Bestimmung durchgeführt, ob ein Fahrtreglermodus gewählt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 410b ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 412b fort, wo eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. in Schritt 412b stehen verschiedene Verfahren zum Wählen der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung. Zum Beispiel kann dies eine Fahrzeuggeschwindigkeit sein, die direkt vom Fahrzeuglenker eingestellt wird. Als Alternative könnte es eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit sein, um eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung oder -verlangsamung zu erhalten, die vom Fahrzeuglenker über die Lenkradsteuerungen verlangt wird. Danach berechnet/schätzt das Programm in Schritt 414b die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit kann in verschiedenen Verfahren berechnet/geschätzt werden, wie zum Beispiel: basierend auf Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, basierend auf der Motordrehzahl und einem Übersetzungsverhältnis, basierend auf einem globalen Positionierungssystem, oder verschiedenen anderen Verfahren. Danach berechnet das Programm in Schritt 416b eine Steueraktion basierend auf der gewünschten und tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit. Wie zuvor beschrieben, können verschiedene Steuerverfahren verwendet werden, wie zum Beispiel: eine PID-Steuerung, eine Vorwärtsregelungssteuerung oder verschiedene andere.
  • Unter Bezugnahme nun auf 4C wird eine andere alternative Ausführungsform zur Steuerung des Motor-, oder Rad-, Drehmoments während des LUFT/MAGER-Modus beschrieben. Auch hier ist 4C ähnlich 4A und B, mit Ausnahme der Schritte 410c bis 416c. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 410c, ob eine Drehmomentsteuerung gewählt ist, Wenn die Antwort auf Schritt 410c ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 412c fort. In Schritt 412c bestimmt das Programm ein gewünschtes Drehmoment (entweder ein Motordrehmoment, Raddrehmoment oder einen anderen Drehmomentwert). Insbesondere kann dieser gewünschte Drehmomentwert auf verschiedenen Parametern beruhen, wie zum Beispiel: eine Lenkeranforderung (Pedalposition), einer gewünschten Motordrehzahl, einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit, einem gewünschten Radschlupf oder verschiedenen anderen Parametern. Als solches kann dieses Drehmomentsteuerprogramm zur Ausführung einer Leerlaufsteuerung, Fahrtregelungssteuerung, Lenkersteuerung wie auch Traktionssteuerung verwendet werden.
  • Danach berechnet/schätzt das Programm in Schritt 414c das tatsächliche Drehmoment. Dies kann über einen Drehmomentsensor erfolgen oder auf anderen Motorbetriebsparametern beruhen, wie Motordrehzahl, Motorluftstrom und Kraftstoffeinspritzung und anderen. Dann berechnet das Programm in Schritt 416c die Steueraktion auf der Basis des gewünschten und des tatsächlichen Drehmoments. Wie zuvor können verschiedene Steuermethoden verwendet werden, wie eine PID-Steuerung.
  • Schließlich wird in 4D eine andere Ausführungsform beschrieben, die sich auf eine Traktionssteuerung bezieht. In Schritt 410d bestimmt das Programm, ob eine Traktionssteuerung aktiviert ist. Wenn die Antwort auf Schritt 410d ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 412d fort, wo das Programm eine Radschlupfgrenze bestimmt. Diese Grenze stellt den maximal zulässigen Radschlupf zwischen antreibenden und angetriebenen Rädern dar, der toleriert wird. Dann berechnet/schätzt das Programm in Schritt 414d den tatsächlichen Radschlupf auf der Basis zum Beispiel von Raddrehzahlsensoren an den antreibenden und angetriebenen Rädern. Dann fährt das Programm in Schritt 416d mit der Berechnung einer Steueraktion auf der Basis des Grenzradschlupfes und des berechneten/geschätzten Radschlupfes fort. Wie zuvor in Bezug auf die 4A bis 4C sind die Schritte 418d bis 426d ähnlich den Schritten 418a bis 426a.
  • Unter Bezugnahme nun auf 5 wird ein Programm zur Steuerung eines Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird in Schritt 510 eine Bestimmung durchgeführt, ob der Motor in einem offenen oder geschlossenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem arbeitet. Insbesondere wird in einem Beispiel ein offener Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungsvorgang während des Anfahrens des Motors durchgeführt, bis die Abgassauerstoffsensoren ihre Betriebstemperatur erreicht haben. Ebenso kann eine offene Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung erforderlich sein, wenn von der Stöchiometrie weg gearbeitet wird, falls die Abgassauerstoffsensoren schalterartige Abgassauerstoffsensoren sind, die einen Schalt- und Sensorausgang am stöchiometrischen Punkt liefern. Wenn der Motor im offenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelmodus arbeitet, endet das Programm einfach. Andernfalls, wenn er im geschlossenen Regelmodus arbeitet, fährt das Programm mit Schritt 512 fort, in dem alle Abgassauerstoffsensoren, die an den Motorauspuff gekoppelt sind, gelesen werden. Es ist auch zu beachten, dass ein Betrieb im LUFT/MAGER-Betriebsmodus verhindert sein kann, wenn die Bedingungen derart sind, dass ein offenes Regelsystem erforderlich ist. Es ist jedoch auch möglich, den LUFT/MAGER-Modus im offenen Regelungsmodus bereitzustellen.
  • Danach wird in Schritt 514 eine Bestimmung durchgeführt, ob der Motor im LUFT/MAGER-Modus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 514 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 516 fort. In Schritt 516 wird eine Bestimmung für jeden Sensor durchgeführt, ob der Sensor einer Mischung aus Luft und verbranntem Kraftstoff ausgesetzt ist (d. h., ob der Sensor eine Mischung aus Gasen von einer ersten Zylindergruppe mit im Wesentlichen keiner Kraftstoffeinspritzung und Gasen von einer zweiten Verbrennungskammergruppe, welche die Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung ausführt, erfasst). Wenn die Antwort auf Schritt 516 ”nein” ist, ist es nicht notwendig, die Mischung aus reiner Luft und verbrannten Gasen bei Benutzung der Information von dem Sensor zu berücksichtigen. Als solches kann das Programm mit Schritt 522 fortfahren, wo eine Luft/Kraftstoff-Steuerung bereitgestellt ist, wie in 2E und der entsprechenden schriftlichen Beschreibung dargestellt. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 516 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 518 fort. Als solches, wenn der Sensor einer Mischung aus Luft und verbrannter Luft und Kraftstoff ausgesetzt ist, fährt das Programm mit Schritt 518 fort.
  • In Schritt 518 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Sensor zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von Zylindern verwendet wird, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen. Mit anderen Worten, ein Sensor, wie zum Beispiel 230B, kann einer Mischung von Luft und verbrannter Luft und Kraftstoff, ausgesetzt sein und dennoch zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der verbrennenden Zylindergruppe, in diesem Beispiel 212B, verwendet werden. Wenn die Antwort auf Schritt 518 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 522 fort, wie in der Folge hierin beschrieben ist. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 518 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 520 fort. In Schritt 520 korrigiert das Programm die Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Mischung für die Sensorablesung durch Einstellen von einem von Luft oder Kraftstoff oder beiden, die den verbrennenden Zylindern zugeleitet werden, auf der Basis der Anzahl von Zylindern, welche die Mischung verbrennen, und der Anzahl von Zylindern, die ohne wesentliche Kraftstoffeinspritzung arbeiten, wodurch die Mischung aus reiner Luft und verbrannten Gasen berücksichtigt wird. Anders gesagt, das Programm korrigiert die Sensorverschiebung, die durch reine Luft von der Verbrennungsgruppe (zum Beispiel 210B) verursacht wird, in die Luft angesaugt, aber kein Kraftstoff eingespritzt wird. Zusätzlich kann das Programm zurückgeführtes Abgas im Auslasskanal und Einlasskanal berücksichtigen, falls vorhanden. Wenn zum Beispiel mit der Konfiguration von 2(C) gearbeitet wird, erfassen die stromaufwärts liegenden Sensoren eine Mischung aus Luft und verbrannten Gasen. Als solches entspricht die rohe Sensorablesung nicht dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der verbrannten Gase. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Fehler auf verschiedene Weisen ausgeglichen.
  • In einem besonderen Beispiel kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der verbrennenden Zylinder aus der Sensorablesung, wie in der Folge gezeigt, bestimmt werden. In diesem Beispiel wird eine Annahme der perfekten Mischung im Abgas erstellt. Ferner wird angenommen, dass die Zylinder, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, alle im Wesentlichen dasselbe Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrennen. In diesem Beispiel ist (sind) die Sensorablesung(en) im Sinne eines relativen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch Stöchiometrie dargestellt. Für Benzin ist dieses Verhältnis etwa 14,6. Die Luft pro Zylinder für Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff ist mit aA bezeichnet. Ebenso ist die Luft pro Zylinder für verbrennende Zylinder mit aC bezeichnet, während der Kraftstoff, der pro Zylinder für die Verbrennungszylinder eingespritzt wird, mit sC bezeichnet ist. Die Anzahl von Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung ist mit Na bezeichnet, während die Anzahl von Zylindern, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, mit NC bezeichnet ist. Die allgemeine Gleichung, die diese Parameter in Zusammenhang stellt, ist: Gleichung 1
    Figure DE000010320710B4_0002
  • Unter der Annahme, dass die Luft, die jeder Verbrennungskammergruppe zugeführt wird, im Wesentlichen dieselbe ist, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennungszylinder durch Multiplikation der Sensorablesung mit 14,6 und Division der Anzahl von Zylindern, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, durch die Gesamtanzahl von Zylindern ermittelt werden. In dem einfachen Fall, in dem eine gleiche Anzahl von Zylindern mit und ohne Kraftstoff arbeitet, zeigt der Sensor einfach das zweifache Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Sensorablesung, die durch Luft von den Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung verzerrt ist, zu verwenden. In diesem Beispiel wurde die Sensorablesung modifiziert, um eine Schätzung des Luft/Kraftstoff Verhältnisses zu erhalten, das in den Verbrennungszylindern verbrannt wird. Dann kann diese eingestellte Sensorablesung mit einer Rückkopplungssteuerung verwendet werden, um das Zylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennungszylinder auf ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, wobei die Luft berücksichtigt wird, die den Sensorausgang von den Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung beeinträchtigt.
  • In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, um die Luft zu berücksichtigen, die den Sensorausgang von den Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung beeinträchtigt. In dieser alternativen Ausführungsform wird die Sensorablesung nicht direkt eingestellt, sondern es wird vielmehr das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend eingestellt. Auf diese Weise ist es möglich, das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, auf ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, trotz der Wirkung der Luft von den Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung auf den Sensorausgang.
  • Auf ähnliche Weise ist es möglich, das rückgeführte Abgas zu berücksichtigen. Mit anderen Worten, wenn mager gearbeitet wird, gibt es einen Luftüberschuss in dem zurückgeführten Abgas, der ungemessen vom Luftmessgerät (Luftstromsensor 100) in den Motor eintritt. Die Menge an überschüssiger Luft in den EGR-Gasen (Am_egr) kann aus der folgenden Gleichung berechnet werden, unter Verwendung des gemessenen Luftmassestroms vom Sensor 100 (am, in lbs/min), der EGR-Rate oder dem Prozentsatz (egrate), und dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur Stöchiometrie (lambse): am_egr = am·(egrate/(1 – egrate))·(lambse – 1)
  • Wobei egrate = 100·desem/(am + desem), wobei desem die Masse von EGR in lbs/min ist.
  • Somit wäre die korrigierte Luftmasse am + am_egr.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die tatsächliche Luft zu bestimmen, die in den Motorzylinder eintritt, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis exakter gesteuert werden kann.
  • Mit anderen Worten, wenn in einem offenen Kraftstoff-Regelsystem gearbeitet wird, betreibt die überschüssige Luft, die durch EGR zugegeben wird, den Zylinder magerer als erforderlich und könnte magere Motorfehlzündungen verursachen, wenn sie nicht berücksichtigt wird. Ebenso, wenn in einem geschlossenen Kraftstoff-Regelsystem gearbeitet wird, könnte die Steuerung das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis so einstellen, dass mehr Kraftstoff zugegeben wird, um das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem angeforderten Wert anzupassen. Dies könnte bewirken, dass die Motorleistung zu dem Wert am_egr unproportional ist. Die Lösung ist zum Beispiel, die angeforderte Luftmasse einzustellen, indem der angeforderte Luftstrom von der elektronisch gesteuerten Drosselklappe um eine Menge am_egr verringert wird, so dass die Motorleistung und das Luft/Kraftstoff Verhältnis aufrechterhalten werden.
  • Es ist zu beachten, dass in einigen der oben genannten Korrekturen, die Einstellungen, die für einen Ausgleich der unverbrannten Luft in einigen Zylindern vorgenommen werden, einer Schätzung des Luftstroms in den Zylindern bedürfen. Diese Schätzung kann jedoch einen gewissen Fehler aufweisen (zum Beispiel, wenn sie auf einem Luftstromsensor beruht, kann ein Fehler von 5% oder mehr vorliegen). Somit haben die Erfinder eine andere Methode zur Bestimmung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der verbrannten Mischung entwickelt. Insbesondere ist es unter Verwendung eines Temperatursensors, der an eine Emissionssteuervorrichtung (z. B. 220c) gekoppelt ist, möglich zu erfassen, wann die arbeitenden Zylinder durch den stöchiometrischen Punkt gegangen sind. Mit anderen Worten, wenn die verbrennenden Zylinder mager betrieben werden, und andere Zylinder mit im Wesentlichen keinem eingespritzten Kraftstoff, gibt es annähernd keine exotherme Reaktion über dem Katalysator, da nur überschüssiger Sauerstoff vorhanden ist (und fast keine Reduktanten vorhanden sind, da kein Zylinder fett arbeitet). Als solches weist die Katalysatortemperatur einen erwarteten Wert für die gegenwärtigen Betriebsbedingungen auf. Wenn jedoch die arbeitenden Zylinder zu leicht fett gegenüber der Stöchiometrie wechseln, können die fetten Gase mit dem überschüssigen Sauerstoff über dem Katalysator reagieren, wodurch Wärme erzeugt wird. Diese Wärme kann die Katalysatortemperatur über die erwartete erhöhen und daher ist es möglich, das Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem Temperatursensor zu erfassen. Diese Korrektur kann bei den zuvor beschriebenen Verfahren verwendet werden, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Ablesung so zu korrigieren, dass eine exakte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung durchgeführt werden kann, wenn einige Zylinder im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff betrieben werden.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 5 wird in Schritt 522 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder, die eine Verbrennung ausführen, auf der Basis des Ausgangs der Sensoren, der in Schritt 512 gelesen wurde, korrigiert.
  • In diesem Fall, da der Motor nicht im LUFT/MAGER-Modus arbeitet, ist es im Allgemeinen unnötig, die Sensorausgänge zu korrigieren, da im Allgemeinen die Zylinder alle im Wesentlichen bei demselben Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten. Eine ausführlichere Beschreibung dieser Rückkopplungssteuerung ist in 2E und der zugehörigen schriftlichen Beschreibung dargestellt. Es ist zu beachten, dass in einem besonderen Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder, die eine Luft/Kraftstoff-Mischung verbrennen, wenn im LUFT/MAGER-Modus gearbeitet wird, durch Steuerung des Luftstroms gesteuert wird, der in den Motor eintritt (siehe Schritt 520). Auf diese Weise ist es möglich, die Motorleistung durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzung zu den verbrennenden Zylindern zu steuern, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Ändern der Luftmengen gesteuert wird, die allen Zylindern bereitgestellt werden. Als Alternative, wenn der Motor 10 nicht im LUFT/MAGER-Modus arbeitet (siehe Schritt 522), wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder auf ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert, indem die Kraftstoffeinspritzungsmenge geändert wird, während der Drehmomentausgang des Motors durch Einstellen des Luftstroms zu allen Zylindern gesteuert wird.
  • Unter Bezugnahme nun auf 6 wird ein Programm zur Bestimmung der Verschlechterung von Abgassauerstoffsensoren wie auch zur Steuerung der Freigabe eines adaptiven Lernens auf der Basis der Abgassauerstoffsensoren beschrieben.
  • Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 610, ob der Motor im LUFT/MAGER-Modus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 610 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 612 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob ein Sensor einer Mischung aus Luft und Luft plus verbrannten Gasen ausgesetzt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 612 ”nein” ist, bestimmt das Programm in Schritt 614, ob der Sensor reiner Luft ausgesetzt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 614 ”ja” ist, führt das Programm eine Diagnose des Sensors gemäß dem dritten Verfahren der vorliegenden Erfindung durch (das später hierin beschrieben wird) und sperrt das adaptive Lernen (siehe 7). Mit anderen Worten, wenn ein Sensor nur einer Zylindergruppe ausgesetzt ist, die Luft ansaugt, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, werden die Sensordiagnosen gemäß dem dritten Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet und das adaptive Lernen von Kraftstoffzufuhr- und Luftstromfehlern wird gesperrt.
  • Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 612 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 618 fort. In Schritt 618 führt das Programm eine Diagnose und ein Lernen gemäß dem ersten Verfahren der vorliegenden Erfindung durch, das später hierin beschrieben wird.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 614 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 620 fort und führt eine Diagnose und ein adaptives Lernen gemäß dem zweiten Verfahren der vorliegenden Erfindung durch (siehe 8).
  • Wenn die Antwort auf Schritt 610 ”nein” ist, bestimmt das Programm in Schritt 622, ob der Motor im Wesentlichen nahe der Stöchiometrie arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 622 ”ja” ist, gibt das Programm das adaptive Lernen von dem Abgassensor in Schritt 624 frei. Mit anderen Worten, wenn alle Zylinder Luft und Kraftstoff verbrennen, und der Motor nahe der Stöchiometrie arbeitet, wird das adaptive Lernen von den Abgassauerstoffsensoren freigegeben. Eine ausführlichere Beschreibung des adaptiven Lernens ist in 2F und der entsprechenden schriftlichen Beschreibung dargelegt.
  • Dann gibt das Programm in Schritt 626 die stöchiometrische Diagnose für die Sensoren und den Katalysator frei.
  • Unter Bezugnahme nun auf 7 wird das dritte adaptive/diagnostische Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung (siehe Schritt 616 von 6) beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 710, ob der Motor für eine vorbestimmte Zeitdauer im LUFT/MAGER-Modus war. Dies kann eine vorbestimmte Zeitdauer, eine vorbestimmte Anzahl von Motorumdrehungen oder eine variable Dauer auf der Basis der Motor- und Fahrzeugsbetriebsbedingungen sein, wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Temperatur. Wenn die Antwort auf Schritt 710 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 712 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob der Luft/Kraftstoff-Sensor ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigt. Zum Beispiel kann das Programm bestimmen, ob der Sensor einen mageren Wert anzeigt, der höher als ein vorbestimmtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist. Wenn die Antwort auf Schritt 712 ”nein” ist, erhöht das Programm die Zählung e um Eins in Schritt 714. Dann bestimmt das Programm in Schritt 716, ob die Zählung e höher als ein erster Grenzwert (L1) ist. Wenn die Antwort auf Schritt 716 ”ja” ist, zeigt das Programm eine Verschlechterung des Sensors in Schritt 718 an.
  • Wenn daher gemäß der vorliegenden Erfindung der Sensor nur an eine Zylindergruppe gekoppelt ist, die Luft ansaugt, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, bestimmt das Programm, dass sich der Sensor verschlechtert hat, wenn kein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein vorbestimmtes Intervall angezeigt wird.
  • Unter Bezugnahme nun auf 8, wird das zweite Verfahren für die Diagnose und das adaptive Lernen gemäß der vorliegenden Erfindung (siehe Schritt 620 von 6) beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 810, ob der Luft/Kraftstoff-Sensor funktioniert. Dies kann durch zahlreiche Methoden erfolgen, wie zum Beispiel: Vergleichen des gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einem erwarteten Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf Motorbetriebsbedingungen. Wenn der Sensor in Schritt 812 richtig funktioniert, fährt das Programm dann mit Schritt 814 fort. Wenn sich der Sensor verschlechtert hat, bewegt sich das Programm von Schritt 812 zu Schritt 816 und sperrt das adaptive Lernen auf der Basis der Luft/Kraftstoff-Sensorablesung.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 8, wenn die Antwort auf Schritt 812 ”ja” ist, bestimmt das Programm in Schritt 814, ob Kraftstoffdampf vorhanden ist. Wieder, wenn Kraftstoffdampf vorhanden ist, fährt das Programm mit Schritt 816 fort. Andernfalls fährt das Programm mit Schritt 818 fort und lernt einen adaptiven Parameter, um die Alterung der Kraftstoffeinspritzdüse, die Alterung des Luftmessgeräts und verschiedene andere Parameter zu berücksichtigen, wie hierin unter besonderer Bezugnahme auf 2F ausführlicher beschrieben ist. Das adaptive Lernen kann verschiedene Formen aufweisen, wie in U.S Patent Nr. 6,102,018 beschrieben ist, das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und hierin in seiner Gesamtheit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
  • Unter Bezugnahme nun auf 9 werden die Diagnose und das adaptive Lernen gemäß dem ersten Verfahren der Erfindung (siehe Schritt 618 von 6) beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 910, ob der Luft/Kraftstoff-Sensor funktioniert, auf ähnliche Weise wie in Schritt 810 in 8. Dann wird in Schritt 912 das adaptive Lernen gesperrt.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, das zuvor unter besonderer Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben wurde, beschreibt eine Diagnose und ein adaptives Lernen für einen besonderen Abgassauerstoff-, oder Luft/Kraftstoff-Verhältnis-, Sensor. Die oben genannten Programme können für jeden Abgassensor der Abgasanlage wiederholt werden.
  • Unter Bezugnahme nun auf 10 wird das Verfahren zum Schätzen der Katalysatortemperatur abhängig vom Motorbetriebsmodus beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1010, ob der Motor im LUFT/MAGER-Modus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 1010 ”nein” ist, schätzt das Programm die Katalysatortemperatur unter Verwendung der herkömmlichen Temperaturschätzprogramme. Zum Beispiel wird die Katalysatortemperatur auf der Basis von Betriebsbedingungen, wie der Motorkühlmitteltemperatur, dem Motorluftstrom, der Kraftstoffeinspritzungsmenge, der Zündzeitpunktsteuerung und verschiedener anderer Parameter geschätzt, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 5,303,168 beschrieben ist. Der gesamte Inhalt von U.S. Patent Nr. 5,303,168 wird hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert.
  • Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 1010 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1014 fort, wo die Katalysatortemperatur unter Berücksichtigung der Wirkung der reinen Luft basierend auf der Anzahl von Zylindern, die ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten, geschätzt wird. Mit anderen Worten, eine zusätzliche Kühlung von dem Luftstrom durch die Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff kann eine deutliche Senkung der Katalysatortemperatur bewirken. Als Alternative, wenn die Abgase der verbrennenden Zylinder fett sind, kann dieser überschüssige Sauerstoff von den Zylindern, die ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten, eine deutliche Erhöhung in der Abgastemperatur bewirken. Somit ist diese mögliche Erhöhung oder Senkung in der herkömmlichen Katalysatortemperaturschätzung enthalten.
  • Unter Bezugnahme nun auf 11 wird ein Programm zur Steuerung des Motorbetriebs als Reaktion auf die Bestimmung einer Verschlechterung von Abgassensoren, die zuvor unter besonderer Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben wurde, erklärt. Insbesondere bestimmt das Programm in Schritt 1110, ob irgendwelche Luft/Kraftstoff-Sensoren verschlechtert sind. Wie zuvor beschrieben, kann dies durch einen Vergleich der Sensorablesung mit einem erwarteten Wert für die Sensorablesung bestimmt werden. Danach, wenn die Antwort auf Schritt 1110 ”ja” ist, bestimmt das Programm in Schritt 1112, ob der verschlechterte Sensor zur Motorsteuerung während des LUFT/MAGER-Betriebsmodus verwendet wird. Wenn die Antwort auf Schritt 1112 ”ja” ist, sperrt das Programm den LUFT/MAGER-Modus.
  • Mit anderen Worten, wenn sich ein Sensor verschlechtert hat, der zur Motorsteuerung während des LUFT/MAGER-Betriebsmodus verwendet wird, wird der LUFT/MAGER-Betriebsmodus gesperrt. Als Alternative, wenn der Sensor nicht in einem solchen Betriebsmodus verwendet wird, kann der LUFT/MAGER-Modus freigegeben und trotz des verschlechterten Sensors ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme nun auf 12 wird ein Programm zur Steuerung der Sperre des LUFT/MAGER-Modus beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1201, ob der Motor gegenwärtig im LUFT/MAGER-Modus arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 1201 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1202 fort, wo es bestimmt, ob eine Anforderung für einen anderen Betriebsmodus vorhanden ist. Diese Anforderung für einen anderen Betriebsmodus kann verschiedene Formen aufweisen, wie zum Beispiel: die Anforderung für eine Kraftstoffdampfspülung, die Anforderung für einen fetten Betrieb, um NOx freizusetzen und zu verringern, das in der Emissionssteuervorrichtung gefangen ist, die Anforderung für eine Erhöhung des Bremskraftverstärkervakuums durch Erhöhen des Krümmervakuums, eine Anforderung zur Temperaturregelung, um entweder eine Temperatur einer gewünschten Vorrichtung zu erhöhen oder eine Temperatur einer gewünschten Vorrichtung zu senken, eine Anforderung zur Ausführung eines Diagnosetests verschiedener Komponenten, wie Sensoren oder der Emissionssteuervorrichtung, eine Anforderung zur Beendigung des mageren Betriebs, eine Anforderung, die sich aus einer Bestimmung ergibt, dass sich eine Motor- oder Fahrzeugkomponente verschlechtert hat, eine Anforderung nach einem adaptiven Lernen, oder eine Anforderung, die sich ergibt, da ein Steuerungsstellglied einen Grenzwert erreicht. Wenn die Antwort auf Schritt 1202 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1203 fort, wo der LUFT/MAGER-Modus gesperrt wird.
  • Es ist zu beachten, dass die Anforderung nach einer Kraftstoffdampfspülung auf verschiedenen Bedingungen beruhen kann, wie der Zeit seit der letzten Kraftstoffdampfspülung, Umgebungsbetriebsbedingungen, wie Temperatur, Motortemperatur, Kraftstofftemperatur oder anderen.
  • Wie zuvor beschrieben, wenn die Katalysatortemperatur zu stark abfällt (d. h., unter einen im Voraus gewählten Wert), kann der Betrieb einiger Zylinder mit im Wesentlichen keinem eingespritzten Kraftstoff gesperrt werden, und der Betrieb zur Zündung aller Zylinder umgeschaltet werden, um mehr Wärme zu erzeugen. Andere Maßnahmen können jedoch ebenso ergriffen werden, um die Katalysatortemperatur zu erhöhen. Zum Beispiel: die Zündzeitpunktsteuerung der zündenden Zylinder kann verzögert werden oder etwas Kraftstoff kann in die nichtverbrennenden Zylinder eingespritzt werden. Im letztgenannten Fall kann der eingespritzte Kraftstoff hindurchströmen (d. h., ohne Zündung) und dann mit dem überschüssigen Sauerstoff in der Abgasanlage reagieren und dadurch Wärme erzeugen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13A wird ein Programm zur raschen Erwärmung der Emissionssteuervorrichtung beschrieben. Wie zuvor hierin beschrieben wurde, kann die Emissionssteuervorrichtung von verschiedenen Typen sein, wie zum Beispiel: ein Dreiwegkatalysator, ein NOx-Katalysator oder verschiedene andere. In Schritt 1310 bestimmt das Programm, ob das Kurbel-Flag (crkflg) auf Null gestellt ist. Das Kurbel-Flag zeigt an, wenn der Motor vom Motorstarter gedreht wird, und nicht unter seiner eigenen Leistung läuft. Wenn es auf Eins gestellt ist, zeigt dies an, dass der Motor sich nicht mehr im Kurbelmodus befindet. Es gibt verschiedene bekannte Methoden zur Bestimmung, wann der Motor das Anlassen beendet hat, wie zum Beispiel: wenn die sequenzielle Kraftstoffeinspritzung zu allen Motorzylindern begonnen hat oder wenn der Starter nicht mehr eingerückt ist, oder verschiedene andere Verfahren. Eine andere Alternative anstelle der Verwendung einer Anzeige des Motoranlassens wäre die Verwendung eines Flugs, das anzeigt, wann der Motor mit der synchronen Kraftstoffeinspritzung zu alien Zylindern (sync_flg) begonnen hat. Mit anderen Worten, wenn ein Motor startet, werden alle Zylinder gezündet, da die Motorposition nicht bekannt ist. Sobald der Motor jedoch eine gewisse Drehzahl erreicht hat und nach einem vorbestimmten Rotationsmaß, kann das Motorsteuersystem bestimmen, welcher Zylinder zündet. An diesem Punkt ändert der Motor das sync_flg zur Anzeige einer solchen Bestimmung. Es ist auch zu beachten, dass während des Motoranlassens/-startens der Motor im Wesentlichen nahe der Stöchiometrie betrieben wird, wobei alle Zylinder im Wesentlichen dieselbe Zündzeitpunktsteuerung haben (zum Beispiel, MBT-Steuerung oder eine etwas verzögerte Zündzeitpunktsteuerung).
  • Wenn die Antwort auf Schritt 1310 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1312 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob die Katalysatortemperatur (cat_temp) geringer oder gleich einer Light-Off-Temperatur (Ansprechtemperatur) ist. Es ist zu beachten, dass in einer alternativen Ausführungsform eine Bestimmung durchgeführt werden kann, ob die Abgastemperatur geringer als ein vorbestimmter Wert ist, oder ob verschiedene Temperaturen entlang dem Abgaspfad oder in einem anderen Katalysator vorbestimmte Temperaturen erreicht haben. Wenn die Antwort auf Schritt 1312 ”nein” ist, zeigt dies, dass eine zusätzliche Erwärmung nicht verlangt wird, und das Programm fährt mit Schritt 1314 fort. In Schritt 1314 wird die Zündzeitpunktsteuerung der ersten und zweiten Gruppe (spk_grp_1, spk_grp_2) auf Grundfunkenwerte (base_spk) gestellt, wie auf der Basis der gegenwärtigen Betriebsbedingungen bestimmt wird. Ebenso wird das Leistungswärme-Flag (ph_enable) auf Null gestellt. Es ist zu beachten, dass verschiedene andere Bedingungen zur Sperre des Leistungswärmemodus (d. h., Sperre der geteilten Zündzeitpunktsteuerung) berücksichtigt werden können. Wenn zum Beispiel ein unzureichendes Krümmervakuum vorliegt, oder wenn ein unzureichender Bremskraftverstärkungsdruck vorhanden ist, oder wenn eine Kraftstoffdampfspülung erforderlich ist, oder wenn eine Spülung einer Emissionssteuervorrichtung, wie einer NOx-Falle, erforderlich ist. Auf gleiche Weise führt bei einem Betrieb im Leistungswärmemodus eine der oben genannten Bedingungen zum Verlassen des Leistungswärmemodus und Betreiben aller Zylinder im Wesentlichen bei derselben Zündzeitpunktsteuerung. Wenn eine dieser Bedingungen während des Leistungswärmemodus auftritt, kann das in der Folge beschriebene Übergangsprogramm aufgerufen werden.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 1312 ”ja” ist, zeigt dies andererseits an, dass eine zusätzliche Erwärmung für die Abgasanlage bereitgestellt werden sollte, und das Programm fährt mit Schritt 1316 fort. In Schritt 1316 stellt das Programm die Zündzeitpunktsteuerung der ersten und zweiten Zylindergruppe auf verschiedene Werte. Insbesondere wird die Zündzeitpunktsteuerung für die erste Gruppe (spk_grp_1) gleich einer maximalen Drehmoment-, oder besten, Steuerung (MBT_spk) oder auf ein Ausmaß einer Zündungsverzögerung eingestellt, die weiterhin für eine gute Verbrennung zum Betreiben und Steuern des Motors sorgt. Ferner wird die Zündzeitpunktsteuerung für die zweite Gruppe (spk_grp_2) auf einen deutlich verzögerten Wert, zum Beispiel –29°, eingestellt. Es ist zu beachten, dass verschiedene andere Werte anstelle des 29°-Wertes abhängig von der Motorkonfiguration, den Motorbetriebsbedingungen und verschiedenen anderen Faktoren verwendet werden können. Ebenso wird das Leistungswärme-Flag (pH_enable) auf Null gestellt. Ebenso kann das verwendete Ausmaß der Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung für die zweite Gruppe (spk_grp_2) abhängig von Motorbetriebsparametern, wie Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Motorlast und Motorkühlmitteltemperatur oder Katalysatortemperatur verändert werden (d. h., wenn die Katalysatortemperatur steigt, könnte eine geringere Verzögerung in der ersten und/oder zweiten Gruppe erwünscht sein). Ferner kann der Stabilitätsgrenzwert auch eine Funktion dieser Parameter sein.
  • Es ist auch zu beachten, dass, wie zuvor beschrieben, die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe nicht unbedingt auf eine Maximaldrehmoment-Zündzeitpunktsteuerung gestellt sein muss. Vielmehr kann sie auf einen weniger verzögerten Wert als die zweite Zylindergruppe eingestellt sein, wenn solche Bedingungen eine annehmbare Motordrehmomentsteuerung und annehmbare Vibration bereitstellen (siehe 13B). Das heißt, sie kann auf den Verbrennungsstabilitätsfunkengrenzwert (z. B. –10) eingestellt werden. Auf diese Weise arbeiten die Zylinder der ersten Gruppe bei einer höheren Last als der Fall wäre, wenn alle Zylinder die gleiche Motorleistung erzeugten. Mit anderen Worten, um eine bestimmte Motorleistung (zum Beispiel Motordrehzahl, Motordrehmoment usw.) aufrecht zu erhalten, während einige Zylinder eine höhere Motorleistung erzeugen als andere, erzeugen die Zylinder, die bei der höheren Motorleistung arbeiten, mehr Motorleistung als dies der Fall wäre, wenn alle Zylinder im Wesentlichen die gleiche Motorleistung erzeugten. Wenn als Beispiel ein Vier-Zylindermotor genommen wird und alle Zylinder eine einheitslose Leistung von 1 erzeugten, wäre die gesamte Motorleistung 4. Um dieselbe Motorleistung von 4 aufrecht zu erhalten, während einige Zylinder bei einer höheren Motorleistung als andere arbeiten, hätten als Alternative zum Beispiel zwei Zylinder eine Leistung von 1,5, während die anderen zwei Zylinder eine Leistung von 0,5 hätten, woraus sich wieder eine Gesamtmotorleistung von 4 ergäbe. Somit können durch das Betreiben einiger der Zylinder bei einer stärker verzögerten Zündzeitpunktsteuerung als andere, einige der Zylinder in einen höheren Motorlastzustand gebracht werden. Dies ermöglicht, dass die Zylinder, die bei der höheren Last arbeiten, eine zusätzliche Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung (oder zusätzliche Abmagerung) tolerieren. Somit können in diesen oben genannten Beispielen die Zylinder, die mit einer einheitslosen Motorleistung von 1,5 arbeiten, eine deutlich höhere Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung tolerieren, als wenn alle Zylinder bei einer Motorleistung von 1 arbeiteten. Auf diese Weise wird dem Motorabgas zusätzliche Wärme bereitgestellt, um die Emissionssteuervorrichtung zu erwärmen.
  • Ein Vorteil des oben genannten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mehr Wärme erzeugt werden kann, indem einige der Zylinder bei einer höheren Motorlast mit einer deutlich stärkeren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung betrieben werden, als wenn alle Zylinder im Wesentlichen bei derselben Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung betrieben werden. Ferner ist es durch die Wahl der Zylindergruppen, die bei der höheren Last und der geringeren Last arbeiten, möglich, die Motorvibration zu minimieren. Somit startet das oben genannte Programm den Motor durch Zünden von Zylindern aus beiden Zylindergruppen. Dann wird die Zündzeitpunktsteuerung der Zylindergruppen verschieden eingestellt, um für eine rasche Erwärmung zu sorgen, während gleichzeitig eine gute Verbrennung und Steuerung bereitgestellt werden.
  • Es ist auch zu beachten, dass der oben genannte Betrieb sowohl der ersten als auch zweiten Zylindergruppe Wärme bereitstellt, da die Zylindergruppe, die bei einer höheren Last arbeitet, einen stärkeren Wärmestrom zu dem Katalysator hat, während die Zylindergruppe, die mit einer stärkeren Verzögerung arbeitet, bei einer hohen Temperatur arbeitet. Auch wenn mit einem System der Konfiguration gearbeitet wird, die in 2C dargestellt ist (zum Beispiel einem V-8-Motor), werden die zwei Bänke im Wesentlichen gleich erwärmt, da jeder Katalysator Gase sowohl von der ersten als auch von der zweiten Zylindergruppe erhält.
  • Wenn jedoch eine solche Methode bei einem V-10-Motor (zum Beispiel mit einem System der Form von 2D) verwendet wird, liefern die Zylindergruppen Abgas nur zu verschiedenen Bänken des Katalysators. Als solches kann sich eine Bank auf eine andere Temperatur erwärmen, als die andere. In diesem Fall wird das oben genannte Programm so modifiziert, dass periodisch (zum Beispiel nach einer vorbestimmten Zeitperiode, einer Anzahl von Motorumdrehungen usw.) der Zylindergruppenbetrieb umgeschaltet wird. Mit anderen Worten, wenn das Programm startet, so dass die erste Gruppe mit mehr Verzögerung arbeitet als die zweite Gruppe, dann wird nach dieser Dauer die zweite Gruppe mit mehr Verzögerung betrieben als die erste, und so weiter. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Erwärmung der Abgasanlage erreicht.
  • Wenn wie in Bezug auf 13A beschrieben gearbeitet wird, arbeitet der Motor bei oder im Wesentlichen mager gegenüber der Stöchiometrie. Wie jedoch in der Folge unter besonderer Bezugnahme auf die 13E bis G beschrieben wird, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylindergruppen auch auf verschiedene Werte eingestellt werden.
  • Es ist auch zu beachten, dass alle Zylinder in der ersten Zylindergruppe nicht unbedingt bei exakt derselben Zündzeitpunktsteuerung arbeiten müssen. Vielmehr können geringe Variationen (zum Beispiel einige Grad) vorhanden sein, um die Variabilität von Zylinder zu Zylinder zu berücksichtigen. Dies gilt auch für alle Zylinder der zweiten Zylindergruppe. Ferner können im Allgemeinen mehr als zwei Zylindergruppen vorhanden sein und die Zylindergruppen können nur einen Zylinder haben. In einem spezifischen Beispiel eines V8 jedoch, der wie in 2C konfiguriert ist, gibt es 2 Gruppen mit jeweils vier Zylindern. Ferner können die Zylindergruppen zwei oder mehr sein.
  • Es ist auch zu beachten, dass, wie zuvor beschrieben, während des Betriebs gemäß 13A die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der Motorzylinder bei verschiedenen Werten eingestellt sein können. In einem besonderen Beispiel arbeiten alle Zylinder im Wesentlichen bei Stöchiometrie. In einem anderen Beispiel arbeiten alle Zylinder leicht mager gegenüber der Stöchiometrie. In einem weiteren Beispiel arbeiten die Zylinder mit einer höheren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung leicht mager gegenüber der Stöchiometrie und die Zylinder mit einer geringeren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung arbeiten leicht fett gegenüber der Stöchiometrie. Ferner ist in diesem Beispiel das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf leicht mager gegenüber der Stöchiometrie eingestellt. Mit anderen Worten, die mageren Zylinder mit der höheren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung sind ausreichend mager eingestellt, so dass ein größerer Sauerstoffüberschuss als Überschuss an fetten Gasen der fetten Zylindergruppen vorhanden ist, die mit einer geringeren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung arbeiten. Der Betrieb gemäß dieser anderen Ausführungsform ist in der Folge ausführlicher unter besonderer Bezugnahme auf 13E, 13F, 13G und andere beschrieben.
  • In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei verschiedene Katalysatorerwärmungsmoden bereitgestellt. Im ersten Modus arbeitet der Motor mit einigen Zylindern bei einer stärkeren Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung als die anderen. Wie zuvor beschrieben, ermöglicht dies den Zylindern im Wesentlichen bei höherer Last (zum Beispiel bis zu 70% Luftladung) zu arbeiten, da die Zylinder mit stärkerer Verzögerung ein geringes Drehmoment erzeugen. Somit können die Zylinder mit einer geringeren Verzögerung als andere tatsächlich eine höhere Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung tolerieren, als wenn alle Zylinder im Wesentlichen bei derselben Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung arbeiteten, während eine stabile Verbrennung bereitgestellt wird. Dann erzeugen die übrigen Zylinder große Wärmemengen und die instabile Verbrennung hat minimale NVH-(”Noise, Vibration, Harshness”)Auswirkungen, da ein sehr geringes Drehmoment in diesen Zylindern erzeugt wird. In diesem ersten Modus kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder leicht mager gegenüber der Stöchiometrie oder auf andere Werte, wie zuvor beschrieben, eingestellt werden.
  • In einem zweiten Modus betreibt der Motor alle Zylinder im Wesentlichen mit derselben Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung, die annähernd bis zur Verbrennungsstabilitätsgrenze verzögert ist. Während dadurch weniger Wärme bereitgestellt wird, wird ein sparsamerer Kraftstoffverbrauch erhalten. Ferner werden die Motorzylinder nahe der Stöchiometrie oder leicht mager gegenüber der Stöchiometrie betrieben. Auf diese Weise wird nach dem Starten des Motors dem Katalysator eine maximale Wärme bereitgestellt, indem der Motor im ersten Modus betrieben wird, bis zum Beispiel eine bestimmte Zeit verstrichen oder eine bestimmte Temperatur erreicht ist. Dann wechselt der Motor (zum Beispiel wie in der Folge hierin beschrieben) zu einem Betrieb, in dem alle Zylinder im Wesentlichen dieselbe Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung aufweisen. Dann, sobald der Katalysator eine höhere Temperatur erreicht hat oder eine andere bestimmte Zeit verstrichen ist, wechselt der Motor zu einem Betrieb mit annähernd optimaler Zündzeitpunktsteuerung.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13B wird das Programm für einen Wechsel in die und aus der Leistungswärmestrategie von 13A beschrieben. Das Programm von 13B wird durch den Schritt 1314 von 13A aufgerufen. Mit anderen Worten, das Programm stellt den folgenden Betrieb bereit: erstens wird der Motor gestartet, indem alle Zylinder zur Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung betrieben werden; und zweitens, sobald die Motorzylinder synchron zünden oder die Motordrehzahl einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat (und während die Katalysatortemperatur unter einer gewünschten Light-Off-Temperatur ist), wechselt der Motor in einen Betrieb, bei dem eine Gruppe von Zylindern deutlich verzögert ist und eine zweite Gruppe von Zylindern nur soviel Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung aufweist, wie toleriert werden kann, während eine annehmbare Motorverbrennung und eine minimale Motorvibration bereitgestellt wird. Wie zuvor beschrieben, kann die Zylindergruppe mit einer stärker verzögerten Steuerung zum Beispiel etwa 10 Grad mehr verzögert betrieben werden als die weniger verzögerte Zylindergruppe. Dies ist jedoch nur ein Beispiel, und die Differenz kann unterschiedlich groß sein, wie 5 Grad, 10 Grad, 15 Grad, 20 Grad, 30 Grad usw.
  • Es ist auch zu beachten, dass in dieser Ausführungsform beide Zylindergruppen im Wesentlichen bei Stöchiometrie oder leicht mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten. Es ist auch zu beachten, dass das Einschalten/Ausschalten des A/C-Kompressors während dieser Wechsel gesperrt sein kann.
  • Unter besonderer Bezugnahme nun auf 13B wird in Schritt 1320 eine Bestimmung durchgeführt, ob der Leistungswärmemodus durch eine positive Antwort auf Schritt 1312 angefordert wurde. Mit anderen Worten, das Programm prüft, ob das Flag (ph_enable_flg) auf 1 gesetzt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1320 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1322 fort, wo ein erster Anstiegszeitgeber (ph_ramp_tmr1) auf Null gestellt wird. Dann bestimmt das Programm in Schritt 1324, ob der erste Anstiegszeitgeber größer als ein erster Anstiegsgrenzwert (rmp_lim_1) ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1324 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1326 fort, wo verschiedene Operationen ausgeführt werden. Insbesondere inkrementiert das Programm in Schritt 1326 den ersten Anstiegszeitgeber, berechnet den temporären Funkenverzögerungswert (spark_ret_tmp) basierend auf der Maximalstabilitäts-Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung, die toleriert werden kann (max_stable_ret), und dem ersten Anstiegszeitgeber und der ersten Anstiegszeitgrenze. Ferner berechnet das Programm die Zündzeitpunktsteuerung für die erste und zweite Gruppe (spk_grp_1, spk_grp_2) basierend auf der optimalen Zündzeitpunktsteuerung (MBT_spk) und dem temporären Funkenwert. Ferner lässt das Programm den Luftstrom linear ansteigen. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 1324 ”ja” ist, fährt das Programm direkt mit Schritt 1328 fort.
  • In Schritt 1328 stellt das Programm die Zündzeitpunktsteuerung der ersten und zweiten Zylindergruppe wie folgt ein: die Zündzeitpunktsteuerung der zweiten Zylindergruppe wird mit einer starken Verzögerung eingestellt (zum Beispiel – 29°) und die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe wird um ein Ausmaß erhöht (spk_add_tq), das notwendig ist, um der Abnahme im Motordrehmoment entgegen zu wirken, die durch das Einstellen der zweiten Zylindergruppe auf den stark verzögerten Wert verursacht wird. Ferner wird in Schritt 1328 der zweite Anstiegszeitgeber auf Null gestellt.
  • Dann bestimmt das Programm in Schritt 1330, ob der zweite Anstiegszeitgeber (Rmp_tmr_2) größer als eine Grenzwertzeit ist (Rmp_lim_2). Wenn die Antwort auf Schritt 1330 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1332 fort. In Schritt 1332 wird die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe auf der Basis des Anstiegszeitgebers allmählich verringert. Ferner wird der zweite Anstiegszeitgeber inkrementiert und der Luftstrom allmählich erhöht. Wenn aber die Antwort auf Schritt 1330 ”ja” ist, endet das Programm.
  • Auf diese Weise ist es möglich, von einem Betrieb mit allen Zylindern im Wesentlichen bei gleicher Zündzeitpunktsteuerung zu einem Betrieb zu wechseln, bei dem eine erste Zylindergruppe stark verzögert ist und eine zweite Zylindergruppe ein erhöhtes Motordrehmoment erzeugt, als wenn alle Zylinder im Wesentlichen bei voller Zündzeitpunktsteuerung arbeiteten. Das Programm von 13B wird bei Betrachtung der Graphiken von 13C besser verständlich. Die Graphik zeigt den Motorluftstrom, die Zündzeitpunktsteuerung für die zwei Zylindergruppen gegenüber der Zeit. Die Zündzeitpunktsteuerung für die Zylindergruppe 1 und Gruppe 2 ist in 13C(2) beziehungsweise 13C(3) dargestellt. Vor dem Zeitpunkt t0 ist der Motor angehalten. Zum Zeitpunkt t0 wird der Motor angelassen/gestartet. Zum Zeitpunkt t1 hat der Motor dann eine vorbestimmte Motordrehzahl erreicht und alle Zylinder werden synchron gezündet. Zum Zeitpunkt t1 wird der Luftstrom allmählich erhöht, während die Zündzeitpunktsteuerung beider Zylindergruppen von einer optimalen (nbt) Zeitpunktsteuerung verzögert ist. Zum Zeitpunkt t2 sind dann beide Zylinder zu der Verbrennungsstabilitätsgrenze (zum Beispiel 0°) verzögert. Bis zu diesem Punkt zünden alle Zylinder und erzeugen im Wesentlichen die gleiche Motorleistung. Zum Zeitpunkt t2 springt die Zündzeitpunktsteuerung an der zweiten Zylindergruppe zu einem stark verzögerten Wert (zum Beispiel –29°), wie in 13C(3) dargestellt ist. Ebenso springt zu diesem Zeitpunkt die Zündzeitpunktsteuerung an der ersten Zylindergruppe zu einer optimalen Zündzeitpunktsteuerung zurück, wie in 13C(2) dargestellt ist. Insbesondere beruht das Ausmaß dieses Sprungs an der ersten Zylindergruppe auf dem Ausmaß der Drehmomenterhöhung, die notwendig ist, um die Drehmomentabnahme aufzuheben, die durch die Verzögerung an der zweiten Zylindergruppe verursacht wird. Dann wird zum Zeitpunkt t3 die Zündzeitpunktsteuerung an der ersten Zylindergruppe allmählich linear zu der Stabilitätsgrenze zurückgeführt, während der Luftstrom wieder allmählich erhöht wird, um das Motordrehmoment bis zum Zeitpunkt t4 aufrecht zu erhalten. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Luftstrom (über die Drosselklappe oder andere Parameter, wie eine variable Nockenzeitsteuerung) einzustellen, während die Zündzeitpunktsteuerung wie zuvor beschrieben eingestellt wird, um den Motor in einen Betrieb wechseln zu lassen, in dem einige Zylinder stark verzögert sind und andere nur bis zu einem vorbestimmten Schwellwert verzögert sind, während das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Rest von 13C wird später hierin nach der Beschreibung der umgekehrten Übergänge in 13D beschrieben.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13D wird ein Programm für den Wechsel von einem Betrieb, in dem einige Zylindergruppen eine stärker verzögerte Zündzeitpunktsteuerung haben als andere, zu einem Betrieb, in dem die anderen Zylinder im Wesentlichen dieselbe Zündzeitpunktsteuerung haben, beschrieben. Insbesondere wird das Programm von 13D durch den Schritt 1314 von 13A aufgerufen. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1340, ob das Leistungswärme-Flag auf Null gestellt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1340 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1342 fort. In Schritt 1342 stellt das Programm den zweiten Anstiegszeitgeber auf Null. Dann bestimmt das Programm in Schritt 1344, ob der zweite Anstiegszeitgeber größer als ein zweiter Anstiegsgrenzwert ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1344 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1346 fort. In Schritt 1346 inkrementiert das Programm den zweiten Anstiegszeitgeber und stellt die Zündzeitpunktsteuerung für die erste Zylindergruppe auf einen Anstieg ein, basierend auf dem zweiten Anstiegszeitgeber und dem ersten Anstiegsgrenzwert, wie auch die Zündzeitpunktsteuerungseinstellung, basierend auf der Änderung im Drehmoment. Ferner senkt das Programm den Luftstrom. Danach stellt das Programm in Schritt 1350 die erste und zweite Zündzeitpunktsteuerung ein, wie in der Figur dargestellt ist. Ferner stellt das Programm den ersten Anstiegszeitgeber auf Null. Insbesondere stellt das Programm die erste Zündzeitpunktsteuerung auf einen Sprung, basierend auf dem zusätzlichen Drehmoment, oder legt sie auf den Stabilitätsgrenzwert fest. Dann bestimmt das Programm in Schritt 1352, ob der erste Anstiegszeitgeber größer als der erste Zeitgebergrenzwert Ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1352 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1354 fort. In Schritt 1354 stellt das Programm die Zündzeitpunktsteuerung der ersten und zweiten Zylindergruppe ein, wie beschrieben, und inkrementiert auch den ersten Anstiegszeitgeber und erhöht den Luftstrom.
  • Der Betrieb gemäß 13D kann wieder unter Betrachtung von 13C besser verstanden werden. Wie zuvor beschrieben, arbeitet der Motor zum Zeitpunkt t4 bei einem hohen Luftstrom, wobei die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe bis zum Stabilitätsgrenzwert verzögert ist, während die zweite Zylindergruppe eine Zündzeitpunktsteuerung hat, die deutlich über den Stabilitätsgrenzwert hinaus verzögert ist, wodurch Wärme zu dem Motorauspuff erzeugt wird. Zum Zeitpunkt t5 verringert das Programm den Motorluftstrom, während die Zündzeitpunktsteuerung an der ersten Zylindergruppe zu einer optimalen Zündzeitpunktsteuerung bis zum Zeitpunkt t6 erhöht wird. Zum Zeitpunkt t7 verschiebt dann das Programm die Zündzeitpunktsteuerung an der ersten Zylindergruppe zu dem Stabilitätsgrenzwert, während gleichzeitig die Zündzeitpunktsteuerung an der zweiten Zylindergruppe zu dem Stabilitätsgrenzwert verschoben wird. Vom Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 wird dann der Motorluftstrom weiter gesenkt, während die Zündzeltpunktsteuerung an beiden Zylindergruppen zu einer optimalen Zündzeitpunktsteuerung linear erhöht wird. Auf diese Weise wechselt das Programm zu einem Betrieb aller Zylinder im Wesentlichen bei derselben Zündzeitpunktsteuerung nahe der optimalen Zündzeitpunktsteuerung.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13E ist ein Programm für den Wechsel des Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beschrieben, nachdem der Motor zu einem Betrieb gewechselt hat, in dem eine Zylindergruppe eine Zündzeitpunktsteuerung hat, die stärker verzögert ist als bei der anderen Zylindergruppe. Insbesondere beschreibt das Programm, wie ein Übergang durchgeführt wird, um eine Zylindergruppe mit einer leicht fetten Verschiebung zu betreiben und die andere Zylindergruppe mit einer leicht mageren Verschiebung. Ferner werden die mageren und fetten Verschiebungswerte so gewählt, dass das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung aus Gasen von der ersten und zweiten Zylindergruppe leicht mager gegenüber der Stöchiometrie ist, zum Beispiel zwischen 0,1 und 1,0 Luft/Kraftstoff-Verhältnissen. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1360, ob der Motor gegenwärtig im Leistungswärmemodus arbeitet (Betreiben einer Zylindergruppe mit einer Zündzeitpunktsteuerung, die stärker verzögert ist als bei der anderen Zylindergruppe). Wenn die Antwort auf Schritt 1360 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1361 fort, wo der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Zeitgeber (ph_lam_tmr1) auf Null gestellt wird. Dann fährt das Programm mit Schritt 1362 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Zeitgeber höher als ein erster Grenzwert (ph_lam_timI) ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1362 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1363 fort. In Schritt 1363 wird der Zeitgeber inkrementiert und die gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse (lambse_1, lambse_2) der ersten und zweiten Zylindergruppe auf die gewünschten Werte gestellt, während der Luftstrom so eingestellt wird, dass das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant gehalten wird. Insbesondere wird der Motorluftstrom verstärkt, während die Luftstromverhältnisse erhöht werden. Insbesondere wird das Drehmomentverhältnis (tq_ratio) unter Verwendung der Funktion 623 berechnet. Die Funktion 623 enthält Motor-Mappingdaten, die ein Verhältnis zwischen dem Motordrehmomentverhältnis und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis angeben. Somit kann aus dieser Funktion und den in Schritt 1363 beschriebenen Gleichungen der gewünschte Luftstrom berechnet werden, um das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten, während die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse geändert werden. Dann wird in Schritt 1364 der Zeitgeber auf Null zurückgestellt.
  • Somit wechselt der Motor, wie zuvor in 13E beschrieben, von einem Betrieb aller Zylinder im Wesentlichen bei demselben Luft/Kraftstoff-Verhältnis (wobei eine Zylindergruppe bei einer Zündzeitpunktsteuerung arbeitet, die stärker verzögert ist als bei anderen) zu einem Betrieb einer ersten Zylindergruppe bei einer ersten Zündzeitpunktsteuerung mit einem leicht fetten ersten Luft/Kraftstoff-Verhaltnis und einem Betrieb einer zweiten Zylindergruppe bei einer zweiten Zündzeitpunktsteuerung, die deutlich stärker verzögert ist als die erste Zündzeitpunktsteuerung, und bei einem zweiten Luft/Kraftstoff Verhältnis, das leicht mager gegenüber der Stöchiometrie ist. Dieser Betrieb wird bei Betrachtung des ersten Abschnitts von 13G besser verständlich. Insbesondere zeigt 13G(1) den Funkenübergang, der zuvor hierin unter besonderer Bezugnahme auf 13B beschrieben wurde. 13G(2) zeigt einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Wechsel gemäß 13E. Es ist zu beachten, dass die gewünschte Luftstromeinstellung, die zum Ausgleich der Änderung im Luft/Kraftstoff-Verhaltnis der ersten und zweiten Zylindergruppe vorgenommen wird, unter gewissen Bedingungen einen Anstieg im Luftstrom verursachen kann, während unter anderen Bedingungen eine Abnahme im Luftstrom verursacht wird. Mit anderen Worten, es können Bedingungen vorliegen, die einen Anstieg im Motorluftstrom verlangen, um im Wesentlichen dasselbe Motordrehmoment aufrecht zu erhalten, während es auch andere Bedingungen geben kann, die eine Senkung im Motorluftstrom verlangen, um das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten. 13G(3) wird nach einer Beschreibung von 13F in der Folge ausführlicher beschrieben.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13F wird ein Programm für einen Wechsel aus dem geteilten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Betrieb beschrieben. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1365, ob der Motor im Leistungswärmemodus arbeitet, indem es das Flag (ph_running_flg) prüft. Wenn die Antwort auf Schritt 1365 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1366 fort, wo der zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Zeitgeber (ph_lam_tmr2) auf Null gestellt wird. Dann bestimmt das Programm in Schritt 1367, ob der Zeitgeber größer als ein Grenzwert (ph_lam_tim2) ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1367 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1368 fort.
  • In Schritt 1368 wird der Zeitgeber inkrementiert und das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis der ersten und zweiten Zylindergruppe (lambse_1, lambse_2) werden berechnet, um das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten. Ferner wird der gewünschte Luftstrom auf der Basis des Drehmomentverhältnisses und der Funktion 623 berechnet. Ferner werden diese gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf der Basis der gewünschten fetten und mageren Verschiebungswerte (rich_bias, lean_bias) berechnet. Als solches steigen die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf ähnliche Weise wie in Schritt 1363, während der Luftstrom ebenfalls allmählich eingestellt wird. Genau wie in Schritt 1363 kann das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängig von den Betriebsbedingungen zunehmen oder abnehmen. Schließlich wird der Zeitgeber in Schritt 1369 auf Null zurückgestellt.
  • Der Betrieb gemäß 13F kann unter Betrachtung der zweiten Hälfte der Graphik in 13G besser verstanden werden. Unter Fortsetzung der oben stehenden Beschreibung von 13G zeigt die Figur nach dem Luft/Kraftstoff-Wechsel in den geteilten Luft/Kraftstoff-Betriebsmodus den Wechsel aus dem geteilten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Modus, wo die gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf einen gemeinsamen Wert linear erhöht werden. Ebenso wird der Luftstrom eingestellt, um das Motordrehmoment auszugleichen.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13H wird ein Programm zur Steuerung des Motorleerlaufs während des Leistungswärmemodus beschrieben. Mit anderen Worten, nachdem der Motor durch Zünden aller Zylinder gestartet wurde und der Motor in einen Betrieb gewechselt hat, in dem eine erste Zylindergruppe eine größere Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung hat als eine zweite Zylindergruppe, beschreibt 13H die Steuerungseinstellungen, die vorgenommen werden, um den Motorleerlauf während eines solchen Betriebs aufrecht zu erhalten. Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1370, ob sich der Motor im Leerlaufsteuermodus befindet. Wenn die Antwort auf Schritt 1370 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1371 fort, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob der Motor im Leistungswärmemodus arbeitet, indem ein Flag (ph_running_flg) geprüft wird. Wenn die Antwort auf Schritt 1371 ”ja” ist, arbeitet der Motor mit einer ersten Zylindergruppe, die eine größere Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung hat als eine zweite Zylindergruppe. Wenn die Antwort auf Schritt 1371 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1372 fort und berechnet einen Motordrehzahlfehler zwischen einem gewünschten Motorleerlauf und einem gemessenen Motorleerlauf. Dann berechnet das Programm in Schritt 1373 einen Luftstromeinstellungswert auf der Basis des Drehzahlfehlers, wie auch eine Einstellung an der Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe, basierend auf dem Drehzahlfehler. Mit anderen Worten, das Programm stellt den Luftstrom auf eine Erhöhung ein, wenn die Motordrehzahl unter den gewünschten Wert fällt, und stellt den Luftstrom auf eine Abnahme ein, wenn die Motordrehzahl über den gewünschten Wert steigt. Wenn die Motordrehzahl unter den gewünschten Wert fällt, wird ebenso die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe (spk_grp_1) zu der optimalen Zündzeitpunktsteuerung vorgerückt. Wenn die Motordrehzahl über den gewünschten Wert steigt, wird ferner die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe in Bezug auf die optimale Zündzeitpunktsteuerung verzögert.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 1371 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1374 fort und berechnet einen Motorleerlauffehler. Dann stellt das Programm in Schritt 1375 den Luftstrom auf der Basis des Drehzahlfehlers ein, wie auch beide Zündzeitpunktsteuerungswerte der ersten und zweiten Zylindergruppe auf der Basis des Drehzahlfehlers. Mit anderen Worten, wenn sich der Motor nicht im Leistungswärmemodus befindet, stellt der Motor die Zündzeitpunktsteuerung für alle Zylinder ein, um den Motorleerlauf aufrecht zu erhalten.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13K wird eine andere Ausführungsform des in 13H beschriebenen Programms dargelegt. Die Schritte 1380, 1381, 1382, 1386 und 1387 entsprechen den Schritten 1370, 1371, 1372, 1374 und 1375 von 13H. In 13K führt das Programm jedoch eine zusätzliche Prüfung durch um festzustellen, ob die Steuerung der Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe einen Grenzwert erreicht hat. Insbesondere bestimmt das Programm in Schritt 1384, ob die erste Zündzeitpunktsteuerung (spk_grp_1) größer als die optimale Zündzeitpunktsteuerung (MBT_SPK) ist. Mit anderen Worten, das Programm bestimmt, ob die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe zu der maximalen Zündzeitpunktsteuerungsgrenze vorgerückt wurde. Wenn die Antwort auf Schritt 1384 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1385 fort und stellt die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe auf die optimale Zündzeitpunktsteuerung und berechnet eine Einstellung auf die Zündzeitpunktsteuerung der zweiten Zylindergruppe auf der Basis eines Drehzahlfehlers.
  • Mit anderen Worten, wenn eine große Motorlast auf den Motor wirkt und die Einstellung des Motorluftstroms und der Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe auf die optimale Zündzeitpunktsteuerung unzureichend ist, um den gewünschten Motorleerlauf aufrecht zu erhalten, wird ein zusätzliches Drehmoment von der zweiten Zylindergruppe bereitgestellt, indem die Zündzeitpunktsteuerung zu der optimalen Zündzeitpunktsteuerung vorgerückt wird. Während dies die erzeugte Motorwärme verringert, geschieht dies nur für eine kurze Zeitperiode, um die Motordrehzahl aufrecht zu erhalten, und hat daher nur eine minimale Auswirkung auf die Katalysatortemperatur. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, rasch eine sehr große Zunahme in der Motorleistung zu erzeugen, da der Motor ein deutliches Maß an einer Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung zwischen der ersten und zweiten Zylindergruppe aufweist.
  • Es ist zu beachten, dass 13C einen Betrieb zeigt, in dem das gewünschte Motordrehmoment im Wesentlichen konstant ist. Die Programme von 13A, B und anderen können jedoch für einen Ausgleich einer Änderung in der gewünschten Motorleistung eingestellt werden, indem der Motorluftstrom eingestellt wird, um die gewünschte Motorleistung zu liefern. Das heißt, der Luftstrom kann einen zweiten Einstellwert haben, um den Motorluftstrom von den dargestellten Werten zu erhöhen oder zu senken, um eine solche Anforderung zu erfüllen. Mit anderen Worten, während der sehr kurzen Übergangszeit kann die gewünschte Motorleistung im Wesentlich konstant gehalten werden, falls erwünscht, oder durch weiteres Einstellen des Motorluftstroms von der dargestellten erhöht/gesenkt werden.
  • Es ist zu beachten, dass in den zuvor beschriebenen Leerlaufsteueroperationen Luft/Kraftstoff- oder Funkenwechsel durch Einschalten oder Ausschalten einer Motorlast, wie des AC-Kompressors, gleichmäßiger ausgeführt werden können.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13I werden mehrere Beispiele eines Motorbetriebs beschrieben, um den Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung und seine entsprechenden Vorteile besser zu veranschaulichen. Diese Beispiele stellen schematisch den Motorbetrieb mit verschiedenen Ausmaßen an Luft, Kraftstoff und Zündzeitpunktsteuerung dar. Die Beispiele zeigen schematisch einen Zylinder einer ersten Zylindergruppe und einen Zylinder einer zweiten Zylindergruppe. In Beispiel 1 arbeiten die erste und zweite Zylindergruppe mit im Wesentlichen demselben Luftstrom, derselben Kraftstoffeinspritzung und derselben Zündzeitpunktsteuerung. Insbesondere saugen die erste und zweite Gruppe eine Luftstrommenge (a1) an, haben eine eingespritzte Kraftstoffmenge (f1) und haben eine Zündzeitpunktsteuerung (spk1). Insbesondere arbeiten die Gruppen 1 und 2 in Beispiel 1 mit Luft- und Kraftstoffmengen in im Wesentlichen stöchiometrischen Anteilen. Mit anderen Worten, das schematische Diagramm zeigt, dass die Luftmenge und die Kraftstoffmenge im Wesentlichen gleich sind. Ebenso zeigt Beispiel 1, dass die Zündzeitpunktsteuerung (spk1) zu der optimalen Zündzeitpunktsteuerung (MBT) verzögert ist. Ein derartiger Betrieb führt dazu, dass die erste und zweite Zylindergruppe ein Motordrehmoment (T1) erzeugen.
  • Beispiel 2 von 13I zeigt einen Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist die Zündzeitpunktsteuerung der zweiten Gruppe (spk2') deutlich stärker verzögert als die Zündzeitpunktsteuerung der ersten Zylindergruppe von Beispiel 2 (spk2). Ferner sind die Luft- und Kraftstoffmengen (a2, f2) großer als die Luftmengen in Beispiel 1. Infolge des Betriebs gemäß Beispiel 2 erzeugt die erste Zylindergruppe ein Motordrehmoment (T2), während die zweite Zylindergruppe ein Motordrehmoment (T2') erzeugt. Mit anderen Worten, die erste Zylindergruppe erzeugt ein höheres Motordrehmoment als bei einem Betrieb gemäß Beispiel 1, da mehr Luft und Kraftstoff zum Verbrennen vorhanden sind. Ebenso ist zu beachten, dass die erste Zylindergruppe von Beispiel 2 eine stärkere Zündungsverzögerung zu der optimalen Zeitpunktsteuerung hat als die Zündzeitpunktsteuerung der Gruppe 1 von Beispiel 1. Es ist ebenso zu beachten, dass aufgrund der starken Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung zu der optimalen Zeitpunktsteuerung das Motordrehmoment von der zweiten Zylindergruppe (T2') geringer ist als das Motordrehmoment, das von der ersten und zweiten Zylindergruppe von Beispiel 1 erzeugt wird. Das kombinierte Motordrehmoment von der ersten und zweiten Zylindergruppe von Beispiel 2 kann ungefähr dasselbe sein wie das kombinierte Motordrehmoment in der ersten und zweiten Zylindergruppe von Beispiel 1. In Beispiel 2 wird jedoch aufgrund der großen Verzögerung in der Zündzeitpunktsteuerung der zweiten Gruppe und der Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung der ersten Gruppe, die bei einer höheren Motorlast arbeitet, deutlich mehr Abwärme erzeugt.
  • Unter Bezugnahme nun auf Beispiel 3 von 13I wird ein Betrieb gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Beispiel 3 wird zusätzlich zu den Einstellungen der Zündzeitpunktsteuerung die erste Zylindergruppe leicht fett betrieben und die zweite Zylindergruppe leicht mager betrieben. Es ist auch zu beachten, dass diese Zylindergruppen bei verschiedenen fetten und mageren Werten betrieben werden können. Der Betrieb gemäß dem dritten Beispiel erzeugt zusätzliche Wärme, da die Abgastemperatur hoch genug ist, so dass der überschüssige Kraftstoff der ersten Gruppe mit dem überschüssigen Sauerstoff von der zweiten Gruppe reagiert.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13J ist eine Graphik dargestellt, die den Motorluftstrom gegenüber der Drosselklappenposition zeigt. Gemäß dem Betrieb der vorliegenden Erfindung ist eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe in einem besonderen Beispiel an den Motor gekoppelt (anstelle zum Beispiel einer mechanischen Drosselklappe und eines Leerlaufluftdurchlassventils). 13J zeigt, dass bei niederen Drosselklappenpositionen eine Änderung in der Drosselklappenposition eine große Änderung im Luftstrom erzeugt, während bei grollen Drosselklappenpositionen eine Änderung in der Drosselklappenposition eine relativ geringere Änderung im Luftstrom erzeugt. Wie zuvor hierin beschrieben, bewirkt ein Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung (zum Beispiel das Betreiben einiger Zylinder bei einer stärker verzögerten Zündzeitpunktsteuerung als andere oder das Betreiben einiger Zylinder ohne Kraftstoffeinspritzung), dass die Motorzylinder bei höherer Last arbeiten. Mit anderen Worten, der Motor arbeitet bei höherem Luftstrom und größerer Drosselklappenposition. Da die Steigung von Luftstrom zu Drosselklappenposition in diesem Betriebsmodus geringer ist, wird dadurch die Steuerbarkeit des Luftstroms und Drehmomentes verbessert. Mit anderen Worten, bei Betrachtung des Beispiels einer Leerlaufsteuerung durch Einstellung einer Drosselklappe wird der Motorleerlauf besser bei dem gewünschten Wert gehalten. Zum Beispiel ist bei der Drosselklappenposition (tp1) die Steigung, die sich auf Luftstrom und Drosselklappenposition bezieht, s1. Bei der Drosselklappenposition (tp2) ist die Steigung s2, die geringer als die Steigung s1 ist. Wenn daher der Motor mit allen Zylindern im Wesentlichen bei derselben Zündzeitpunktsteuerung arbeitet, konnte somit die Drosselklappenposition um die Drosselklappenposition (tp1) arbeiten. Wenn der Motor jedoch bei einer höheren Last arbeitet (da einige Zylinder mit einer stärkeren Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung arbeiten als andere), kann der Motor um die Drosselklappenposition (tp2) arbeiten. Als solches kann eine bessere Leerlaufsteuerung erreicht werden.
  • Wie zuvor beschrieben, wird die Motorleerlaufsteuerung durch Einstellung der Zündzeitpunktsteuerung während des Leistungswärmemodus erreicht. Es ist zu beachten, dass verschiedene andere Ausführungsformen möglich sind. Zum Beispiel könnte eine Motorieerlaufsteuermethode verwendet werden, die auf dem Drehmoment basiert. Bei dieser Methode wird aus der gewünschten Motordrehzahl und dem Motordrehzahlfehler eine gewünschte Motorleistung (ein gewünschtes Motorausgangsdrehmoment) errechnet. Dann können auf der Basis dieses gewünschten Motordrehmoments ein Luftstromeinstellwert und ein Zündzeitpunktsteuerungseinstellwert berechnet werden.
  • Unter Bezugnahme nun auf 14 wird eine andere Ausführungsform für eine rasche Erwärmung der Abgasanlage beschrieben. Es ist zu beachten, dass das Programm von 14 bei verschiedenen Systemkonfigurationen anwendbar ist, wie Systemen, bei welchen sich Abgase von den Zylindergruppen an einem bestimmten Punkt mischen, bevor sie in den zu erwärmenden Katalysator eintreten.
  • Zunächst bestimmt das Programm in Schritt 1410, ob das Kurbel-Flag auf Null gestellt ist. Es ist zu beachten, dass, wenn das Kurbel-Flag auf Null gestellt ist, der Motor sich nicht im Motorstart/anlassmodus befindet. Wenn die Antwort auf Schritt 1410 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1412 fort. In Schritt 1412 bestimmt das Programm, ob die Katalysatortemperatur (cat_temp) über einer ersten Temperatur (temp1) und unter einer zweiten Temperatur (temp2) liegt. Es können verschiedenen Temperaturwerte für temp1 und temp2 verwendet werden, wie zum Beispiel: Einstellen von temp1 auf die Minimaltemperatur, die eine katalytische Reaktion zwischen fetten Gasen und Sauerstoff unterstützen kann, Einstellen von temp2 auf eine gewünschte Betriebstemperatur. Wenn die Antwort auf Schritt 1412 ”nein” ist, stellt das Programm die Motorzündzeitpunktsteuerung (Funkenverzögerung) nicht ein.
  • Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 1412 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1414 fort. In Schritt 1414 stellt das Programm den Motorbetrieb so ein, dass eine Zylindergruppe eingespritzten Kraftstoff und angesaugte Luft empfängt und die zweite Gruppe Luft ansaugt, im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff. Insbesondere, wenn der Motor mit allen Zylindern gestartet wurde (d. h., alle Zylinder zünden zur Zeit), wechselt der Motor zu einem Betrieb mit nur einigen zündenden Zylindern, wie zuvor hierin mit besonderer Bezugnahme auf 3D(2) zum Beispiel beschrieben wurde. Sobald der Motor gewechselt hat, werden auch die Zylinder, die Luft und Kraftstoff verbrennen, bei einem Luft/Kraftstoff-Verhaltnis betrieben, das fett gegenüber der Stöchiometrie ist. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der zündenden Zylinder wird jedoch nicht so fett eingestellt, dass die Mischung aus den verbrannten Gasen mit der Luft von den nicht verbrennenden Zylindern deutlich größer als nahe der Stöchiometrie ist. Mit anderen Worten, das Luft/Kraftstoff-Verhaltnis der Mischung wird innerhalb einer Grenze (oberhalb/unterhalb) nahe dem stöchiometrischen Wert gehalten. Danach stellt das Programm in Schritt 1416 die Zündzeitpunktsteuerung für die zündenden Zylinder auf einen begrenzten Wert ein. Mit anderen Worten, die Zündzeitpunktsteuerung für die zündenden Zylinder wird zum Beispiel auf die maximale Zündzeitpunktsteuerungsverzögerung eingestellt, die bei der höheren Motorlast toleriert werden kann, während eine annehmbare Motorsteuerung und Motorvibration erzeugt werden.
  • Auf diese Weise können die fetten Verbrennungsgase von den zündenden Zylindern mit dem überschüssigen Sauerstoff in den Zylindern ohne eingespritzten Kraftstoff gemischt und zur Reaktion gebracht werden, um eine exotherme oder katalytische Wärme zu erzeugen. Ferner kann Wärme von den zündenden Zylindern bereitgestellt werden, die bei einer höheren Last arbeiten, als in dem Fall, wenn alle Zylinder zündeten. Durch einen Betrieb bei dieser höheren Last kann eine deutliche Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung toleriert werden, während eine annehmbare Motorleerlaufsteuerung und eine annehmbare Vibration aufrecht erhalten werden. Da der Motor bei einer höheren Last arbeitet, wird ferner die Motorpumparbeit verringert.
  • Es ist ebenso zu beachten, dass, sobald die gewünschte Katalysatortemperatur oder Abgastemperatur erreicht ist, der Motor zu einem Betrieb zurückwechseln kann, in dem alle Zylinder zünden, falls erwünscht. Wenn der Motor jedoch an eine Emissionssteuervorrichtung gekoppelt ist, die NOx zurückhalten kann, wenn mager gearbeitet wird, kann es wünschenswert sein, in dem Betriebsmodus zu bleiben, in dem einige Zylinder zünden und andere Zylinder im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten. Sobald jedoch die gewünschte Katalysatortemperatur erreicht ist, kann von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung behauptet werden, dass es im Wesentlichen mager gegenüber der Stöchiometrie ist. Mit anderen Worten, die zündenden Zylinder können mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden und die Zündzeitpunktsteuerung kann auf eine maximale Drehmomentzeitsteuerung eingestellt sein, während die anderen Zylinder im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten.
  • Unter Bezugnahme nun auf 15 wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erwärmen der Abgasanlage beschrieben. in diesem besonderen Beispiel betreibt das Programm den Motor, um die Emissionssteuervorrichtung zu erwärmen, um Schwefel (SOx) zu entfernen, der die Emissionssteuervorrichtung verunreinigt hat. Das Programm bestimmt in Schritt 1510, ob eine Entschwefelungsperiode freigegeben wurde. Zum Beispiel wird eine Entschwefelungsperiode nach dem Verbrauch einer vorbestimmten Menge an Kraftstoff freigegeben. Wenn die Antwort auf Schritt 1510 ”ja” ist, fährt das Programm mit Schritt 1512 fort. In Schritt 1512 wechselt das Programm von einem Betrieb, in dem alle Zylinder zünden, zu einem Betrieb, in dem einige Zylinder zünden und andere Zylinder im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten. Ferner werden die zündenden Zylinder bei einem deutlich fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, wie zum Beispiel 0,65. Im Allgemeinen wird dieses fette Luft/Kraftstoff-Verhältnis so fett wie möglich gewählt, aber nicht so fett, dass eine Russbildung hervorgerufen wird. Es können jedoch weniger fette Werte gewählt werden. Dann berechnet das Programm in Schritt 1514 einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Fehler der Mischung in dem Abgasanlageauspuffrohr. Insbesondere wird ein Auspuffrohr-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Fehler (TP_AF_err) auf der Basis der Differenz zwischen einem tatsächlichen Auspuffrohr-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (TP-AF) minus einem gewünschten oder Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (set_pt) berechnet. Es ist zu beachten, dass das tatsächliche und das Auspuffrohr-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem Abgassauerstoffsensor bestimmt werden können, der im Auspuffrohr positioniert ist, oder auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen geschätzt werden können, oder auf der Basis von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen geschätzt werden können, die im Motorauspuff gemessen werden.
  • Dann bestimmt das Programm in Schritt 1516, ob die Auspuff-Luft/Kraftstoff-Luft größer als Null ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1516 ”ja” ist (d. h., ein magerer Fehler vorhanden ist), fährt das Programm mit Schritt 1518 fort. In Schritt 1518 wird der Luftstrom in die Gruppe, die im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet, verringert. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 1516 ”nein” ist, fährt das Programm mit Schritt 1520 fort, wo der Luftstrom in die Gruppe, die im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet, erhöht wird. Es ist zu beachten, dass der Luftstrom in die Gruppe, die im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet, auf verschiedene Weisen eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann er durch Ändern der Position der Einlassdrosselklappe eingestellt werden. Dies ändert jedoch auch den Luftstrom, der in die Zylinder eintritt, die Luft und Kraftstoff verbrennen, und somit können andere Maßnahmen ergriffen werden, um eine Auswirkung auf das Motorausgangsdrehmoment zu minimieren. Als Alternative kann der Luftstrom durch Ändern der Nockenzeitsteuerungs/Öffnungsdauer der Ventile eingestellt werden, die an das Gruppenbetriebssystem, das im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet, gekoppelt sind. Dies ändert den Luftstrom, der in die Zylinder eintritt, mit einer geringeren Auswirkung auf den Luftstrom, der in die Verbrennungszylinder eintritt. Dann wird in Schritt 1522 eine Bestimmung durchgeführt, ob die Katalysatortemperatur die Entschwefelungstemperatur (desox_temp) erreicht hat. In diesem besonderen Beispiel bestimmt das Programm, ob die Temperatur des stromabwärts liegenden Katalysators (zum Beispiel des Katalysators 224) eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Ferner wird in diesem besonderen Beispiel die Katalysatortemperatur (ntrap_temp) auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen geschätzt. Es ist auch zu beachten, dass in diesem besonderen Beispiel der stromabwärts liegende Katalysator besonders anfällig für eine Schwefelverunreinigung ist und es daher erwünscht ist, Schwefel in diesem stromabwärts liegenden Katalysator zu entfernen. Schwefel könnte jedoch stromaufwärts liegende Emissionssteuervorrichtungen verunreinigen und die vorliegende Erfindung kann leicht geändert werden, um Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des stromaufwärts liegenden Katalysators die Entschwefelungstemperatur erreicht hat.
  • Wenn die Antwort auf Schritt 1522 ”ja” ist, verringert das Programm das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder und den verbrennenden Zylindern. Als Alternative, wenn die Antwort auf Schritt 1522 ”nein” ist, verzögert das Programm die Zündzeitpunktsteuerung und erhöht den gesamten Luftstrom, um mehr Wärme zu erzeugen.
  • Auf diese Weise wird Wärme von der Mischung aus der verbrannten fetten Gasmischung und dem Sauerstoff in dem Luftstrom von den Zylindern erzeugt, die mit im Wesentlichen bekanntem eingespritztem Kraftstoff arbeiten. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung wird durch Ändern des Luftstroms durch den Motor eingestellt. Ferner kann zusätzliche Wärme durch Verzögern der Zündzeitpunktsteuerung der verbrennenden Zylinder bereitgestellt werden, wodurch der gesamte Luftstrom erhöht wird, um die Motorleistung aufrecht zu erhalten.
  • Als allgemeine Zusammenfassung beschreibt die vorangehende Beschreibung ein System, das mehrere verschiedene Phänomene nutzt. Erstens, wenn die Motorlast steigt, erhöht sich auch die magere Verbrennungsgrenze (oder der Motor ist einfach imstande, mager zu arbeiten, wenn er dies andernfalls nicht könnte). Mit anderen Worten, wenn der Motor bei höheren Lasten arbeitet, kann er ein mager(er)es Luft/Kraftstoff-Verhältnis tolerieren und weiterhin eine gute Verbrennungsstabilität bereitstellen. Zweitens, wenn die Motorlast steigt, steigt auch die Zündzeitpunktsteuerungsstabilitätsgrenze. Mit anderen Worten, wenn der Motor bei höheren Lasten arbeitet, kann er eine stärkere Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung tolerieren und weiterhin eine gute Verbrennungsstabilität bereitstellen. Da die vorliegende Erfindung verschiedene Verfahren zur Erhöhung der Motorlast von arbeitenden Zylindern bereitstellt, ermöglicht sie daher ein höheres mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder eine stärker verzögerte Zündzeitpunktsteuerung für dieselbe Motorleistung, während weiterhin eine stabile Motorverbrennung für einige Zylinder bereitgestellt wird. Somit sind, wie zuvor beschrieben, sowohl die Zündzeitpunktsteuerungsverzögerungsstabilitätsgrenze als auch die magere Verbrennungsstabilitätsgrenze eine Funktion der Motorlast.

Claims (9)

  1. System, umfassend: einen Motor (10) mit einer ersten Zylindergruppe und einer zweiten Zylindergruppe; einen Sensor (76, 230, 234, 230b, 230c, 230d oder 234), der wenigstens an die erste Zylindergruppe in einem Motorauspuff gekoppelt ist; eine Steuerung (12) zum Betreiben der ersten Gruppe mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff, Betreiben der zweiten Gruppe mit Luft und eingespritztem Kraftstoff (1414), wobei die Steuerung (12) ein Programm, das den Betriebsmodus des Motors bestimmt, zur Bestimmung der Verschlechterung des Sensors umfasst; Lesen eines Ausgangs des Sensors und Bestimmen einer Verschlechterung des Sensors auf der Basis der Ablesung, wobei der Sensor mit der Steuerung (12) rückgekoppelt ist und mittels des Programms die Verschlechterung des Sensors bestimmt wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) die zweite Gruppe in jedem der folgenden Moden betreibt: mager gegenüber der Stöchiometrie und „annähernd bei Stöchiometrie”.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) den eingespritzten Kraftstoff auf der Basis der Sensorablesung einstellt.
  4. System nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Abgassauerstoffsensor (76) ist und der Sensor nur an die erste Gruppe gekoppelt ist.
  5. System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) eine Verschlechterung bestimmt, wenn die Sensorablesung anders als mager gegenüber der Stöchiometrie ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) den Motor (10) umschaltet, um sowohl in der ersten als auch in der zweiten Zylindergruppe mit eingespritztem Kraftstoff zu arbeiten.
  7. Verfahren zum Steuern eines Motors (10) mit einer ersten und zweiten Gruppe von Verbrennungskammern (30), umfassend: Bestimmen, ob ein Sensor, der in einem Abgaspfad des Motors gekoppelt ist, einer Mischung ausgesetzt ist, die einen ersten Luftstrom und keinen Kraftstoff und einen zweiten Strom aus verbrannter Luft und Kraftstoff umfaßt (516); Bestimmen, ob der Sensor nur dem Luftstrom und nicht dem Kraftstoff ausgesetzt ist (518); Bestimmen einer Verschlechterung des Sensors auf der Basis einer ersten Methode als Reaktion auf die Bestimmung, dass der Sensor der Mischung aus dem ersten und zweiten Strom ausgesetzt ist (520); und Bestimmen einer Verschlechterung des Sensors auf der Basis einer zweiten Methode als Reaktion auf die Bestimmung, dass der Sensor dem Luftstrom und nicht dem Kraftstoff ausgesetzt ist (522).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Sensor ein Abgassauerstoffsensor (76) ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zweite Methode bestimmt, oder der Sensor mager gegenüber der Stöchiometrie anzeigt.
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