DE10158177A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12) mit einer Vielzahl von Zylindern (14), von denen wenigstens einige für eine Betriebsart mit variablem Hubraum selektiv deaktivierbar sind. Es ist eine Temperatursteuerung wenigstens einer Motor-/Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) durch Überwachung der Temperatur der Komponente und Steuerung der Aktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Zwecke eines Steuerns der Temperatur der Komponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Motor-/Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) als Emissionssteuerungsvorrichtung ausgebildet, beispielsweise als Abgaskatalysator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines eine Mehrzahl von Zylindern aufweisenden Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbren­ nungsmotors mit variablem Hubraum zur Temperatursteuerung einer Katalysatorvorrichtung.
Die Wirtschaftlichkeit eines mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungsmotors kann dadurch verbessert werden, dass ei­ nige der Motorzylinder unter bestimmten Betriebsbedingungen deaktiviert werden. Eine Reduzierung der Anzahl von in Be­ trieb befindlichen Zylindern reduziert den effektiven Hub­ raum des Motors, so dass dieser auch als Motor mit variablem Hubraum bezeichnet wird. Je nach der besonderen Konfigurati­ on des Motors mit variablem Hubraum können ein oder mehrere Zylinder selektiv deaktiviert werden, um die Wirtschaftlich­ keit unter niedrigen Belastungsbedingungen zu verbessern. Bei einigen Konfigurationen wird eine Gruppe von Zylindern, bei denen es sich um einen ganzen Zylinderblock handeln kann, selektiv deaktiviert.
Eine Reduzierung der Anzahl von in Betrieb befindlichen Zy­ lindern kann auch eine Verringerung der Betriebstemperatur verschiedener Motor- und/oder Fahrzeugkomponenten zur Folge haben, wodurch der angestrebte Motorbetrieb nachteilig be­ einflusst werden kann. Beispielsweise erfordern bestimmte Emissionssteuerungsvorrichtungen, wie etwa Abgaskatalysato­ ren, für eine effiziente Betriebsweise eine Mindestbetriebs­ temperatur. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Katalysator­ temperatur besteht in einer Erhöhung der Kraftstoffzufuhr zu den in Betrieb befindlichen Zylindern, wenn die Katalysator­ temperatur unter einen spezifischen Schwellenwert fällt, wie aus US 44 67 602 bekannt. Dabei wird davon ausgegangen, dass im Abgaskatalysator überschüssige Luft vorhanden ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Annahme nicht immer korrekt ist und unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer reduzierten Katalysator- und/oder Motoreffizienz führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbren­ nungsmotors mit variablem Hubraum zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine effektive Temperatursteuerung einer oder mehre­ rer Motor- und/oder Fahrzeugkomponenten durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und 9, eine Vorrichtung nach Patentanspruch 16 und ein computerlesbares Speichermedium nach Patentan­ spruch 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Gegenständen der jeweiligen Unteran­ sprüche.
Hierzu wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum die Anzahl bzw. das Verhältnis von aktiven bzw. inaktiven Zylin­ dern so gesteuert, daß eine Steuerung der Temperatur wenig­ stens einer Motor- oder Fahrzeugkomponente erfolgt. Bei ei­ ner bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung ein Motor mit variablem Hubraum, welcher ei­ ne Blockkonfiguration aufweist, bei der jeder Zylinderblock mit einem eng gekoppelten Katalysator versehen ist und we­ nigstens einen nachgeschalteten oder Unterbodenkatalysator aufweist, derart gesteuert, daß der zweite Zylinderblock ak­ tiviert wird, wenn festgestellt wird, dass sich einer der Katalysatoren in der Nähe oder unterhalb einer Mindestbe­ triebstemperatur befindet.
Vorteilhaft ist hierbei u. a., dass die Temperatur einer oder mehrerer Motor/Fahrzeugkomponenten so gesteuert wird, dass eine angestrebte Betriebseffizienz aufrechterhalten wird, während gleichzeitig auch der Motor effizient betrieben wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, in dem die Betriebsweise einer Ausführungsform eines Verfahrens bzw. einer Vorrich­ tung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform ei­ nes Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorlie­ genden Erfindung;
Fig. 3 ein Logikdiagramm, in dem eine Reaktivierungsstrategie für Zylinder eines Motors mit variablem Hubraum dargestellt ist, um eine Komponententemperatur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu steuern, und
Fig. 4 ein Flussdiagramm, in welchem die Betriebsweise ei­ ner Ausführungsform eines Verfahrens bzw. einer Vor­ richtung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
In Fig. 1 ist in einem Blockdiagramm eine Motorsteuerungs­ einrichtung für einen in einem Modus mit variablem Hubraum betreibbaren Verbrennungsmotor zum Steuern der Temperatur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Er­ findung dargestellt. Eine Vorrichtung 10 enthält vorzugswei­ se einen Verbrennungsmotor 12 mit einer Mehrzahl von Zylin­ dern, von denen in Fig. 1 ein Zylinder 14 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Motor 12 zehn Zylinder, die in einer "V"-Konfiguration mit zwei Zy­ linderblöcken mit je fünf Zylindern angeordnet sind. Unter einem Zylinderblock ist im Sinne der Erfindung eine Gruppe von Zylindern mit einer gemeinsamen Charakteristik zu ver­ stehen, wobei diese beispielsweise eng benachbart sind, eine gemeinsame Emissionssteuerungsvorrichtung (END = "emission control device") aufweisen oder gemäß der Zündreihenfolge in Beziehung stehen. Die Zylinderblöcke können auch als Zylin­ der-Reihenkonfiguration definiert sein.
Die Vorrichtung 10 weist ferner verschiedene Sensoren und Stellglieder zur Steuerung des Motors 12 auf. Für jeden Zy­ linder 14 können einer oder mehrere Sensoren oder Stellglie­ der vorgesehen sein. Es kann auch ein einziger Sensor oder ein Stellglied für den Motor 12 vorgesehen sein. Beispiels­ weise kann jeder Zylinder 14 vier Stellglieder zum Betrieb entsprechender Ein- und Auslassventile aufweisen, während lediglich ein Motorkühlmittel-Temperatursensor vorgesehen ist.
Die Vorrichtung 10 weist vorzugsweise eine Steuereinheit 16 mit einem Mikroprozessor 18 auf, der in einem Datenaustausch mit verschiedenen computerlesbaren Speichermedien 20 steht. Die computerlesbaren Speichermedien 20 können einen Lese­ speicher (ROM = "read only memory), einen Direktzugriffs­ speicher (RAM = "random access memory") 24 und einen Erhal­ tungsspeicher (KAM = "keep alive memory") 26 beinhalten. Der KAM 26 speichert in bekannter Weise verschiedene Betriebs­ größen, wenn die Steuereinheit 16 vom Netz abgeschaltet, je­ doch an die Fahrzeugbatterie angeschlossen ist. Die compu­ terlesbaren Speichermedien 20 können mit einer Vielzahl be­ kannter Speichervorrichtungen wie PROM's, EPROM's, EEPROM's, Lesespeichern oder mit anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeicherelementen zum Speichern von Daten ausgestattet sein, die bei der Steuerung des Mo­ tors 12 durch den Mikroprozessor 18 eingesetzt werden kön­ nen.
Der Mikroprozessor 18 kommuniziert mit den unterschiedlichen Sensoren und Stellgliedern über eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)- Schnittstelle 32. Selbstverständlich kann bei der vorliegen­ den Erfindung je nach der speziellen Anwendung mehr als eine Steuereinheit 16 zur Motor-/Fahrzeugsteuerung verwendet wer­ den.
Bei Betrieb strömt Luft durch ein Einlassventil 34, von wo aus sie über einen Verteiler 36 auf die Vielzahl von Zylin­ dern 14 verteilt werden kann. Die Vorrichtung 10 enthält vorzugsweise einen Luftmassenstromsensor 38, der ein für den Luftmassenstrom kennzeichnendes Signal MAF an die Steuerein­ heit 16 liefert. Wenn kein Luftmassenstromsensor 38 vorgese­ hen ist, kann der Wert für den Luftmassenstrom aus verschie­ denen Motorbetriebsparametern ermittelt werden. Ein Drossel­ ventil 40 kann dazu eingesetzt werden, den Luftstrom durch das Einlassventil 34 während bestimmter Betriebsarten zu mo­ dulieren. Das Drosselventil 40 wird vorzugsweise elektro­ nisch über ein geeignetes Stellglied 42 gesteuert, welches auf einem durch die Steuereinheit 16 erzeugten Drosselklap­ penpositionssignal basiert. Ein Drosselklappenpositionssen­ sor liefert ein Rückkopplungssignal (TP), welches die aktu­ elle Position des Drosselventils 40 kennzeichnet, an die Steuereinheit 16, um eine geschlossene Regelung des Drossel­ ventils 40 zu implementieren.
Gemäß Fig. 1 kann ein Verteilerdrucksensor 46 dazu verwendet werden, ein den Verteilerdruck kennzeichnendes Signal MAP an die Steuereinheit 16 zu liefern. Die durch das Einlassventil 34 eintretende Luft tritt in die Verbrennungskammern oder Zylinder 14 bei geeigneter Steuerung durch ein oder mehrere Einlassventile ein. Die Einlass- und Auslassventile können direkt oder indirekt durch die Steuereinheit 16 in Überein­ stimmung mit dem zeitlichen Ablauf der Zündung (Zündfunken) und der Kraftstoffzufuhr dahingehend gesteuert werden, einen oder mehrere Zylinder 12 für einen Betrieb mit variablem Hubraum selektiv zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Basie­ rend auf einem durch die Steuereinheit 16 erzeugten Signal FPW wird durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 48 eine geeignete Kraftstoffmenge für den aktuellen Betriebsmodus in einem oder mehreren Einspritzvorgängen eingespritzt. Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorgänge basiert im allge­ meinen auf der Position der Kolben innerhalb der jeweiligen Zylinder 14. Die Positionsinformation wird durch einen ge­ eigneten Kurbelwellensensor erfasst, der ein die Kurbelwel­ lenrotationsposition kennzeichnendes Positionssignal PIP liefert. Zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Verbren­ nungszyklus erzeugt die Steuereinheit 16 ein Zündsignal (SA), welches von einem Zündsystem 58 zur Steuerung einer zündkerze 60 und Starten eines Verbrennungsvorgangs inner­ halb des Zylinders 14 verarbeitet wird.
Die Steuereinheit 16 (oder eine Nockenwellenanordnung) steu­ ert ein oder mehrere Auslassventile zum Ablassen der ver­ brannten Luft-/Kraftstoffmischung der aktivierten oder lau­ fenden Zylinder über einen zugehörigen Auslassverteiler 28. Je nach der speziellen Motorkonfiguration können ein oder mehrere Auslassverteiler 28 vorgesehen sein. Gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform weist der Motor 12 einen Auslass­ verteiler 28 für jeden Zylinderblock auf, wie in Fig. 1 dar­ gestellt.
Vorzugsweise ist jedem Zylinderblock ein Abgassauerstoffsen­ sor 62 zugeordnet, welcher ein den Sauerstoffgehalt im Abgas kennzeichnendes Signal EGO an die Steuereinheit 16 liefert. Die Realisierung der vorliegenden Erfindung kann unabhängig von der Bauart des eingesetzten Abgassauerstoffsensors 62, die von der speziellen Anwendung abhängig sein kann, erfol­ gen. Gemäß einer Ausführungsform können geheizte Abgassauer­ stoffsensoren (HEGO = "heated exhaust gas oxygen sensors") eingesetzt werden. Es können aber auch andere Arten von Sen­ soren bzw. Indikatoren für das Luft/Kraftstoffverhältnis eingesetzt werden, beispielsweise universelle Abgassauer­ stoffsensoren (UEGO = "universal exhaust gas oxygen sen­ sor"). Die Abgassauerstoffsensorsignale können dazu verwen­ det werden, das Luft/Kraftstoffverhältnis unabhängig einzu­ stellen oder den Betriebsmodus eines Zylinders oder mehrerer Zylinder 14 oder Zylinderblöcke zu steuern. Die Abgase tre­ ten durch die Auslassverteiler 28 über zugeordnete vorge­ schaltete Emissionssteuerungsvorrichtungen 64A und 64B, bei­ spielsweise Abgaskatalysatoren, aus. Nachdem sie die zuge­ ordneten vorgeschalteten ECDs durchquert haben, werden die Abgase zusammengeführt und strömen über einen Unterbodenab­ gassauerstoffsensor 66 und eine nachgeschaltete Emissions­ steuerungsvorrichtung 68, bevor sie an einem Katalysator­ überwachungssensor 70 (typischerweise einem weiteren Abgas­ sauerstoffsensor) vorbeiströmen und in die Atmosphäre aus­ treten.
Ein Temperatursensor 72 kann dazu vorgesehen sein, die Tem­ peratur eines Katalysators innerhalb der Emissionssteue­ rungsvorrichtung 68 je nach der speziellen Anwendung zu überwachen. Alternativ kann die Temperatur unter Einsatz ei­ nes geeigneten Temperaturmodells abgeschätzt werden, welches auf verschiedenen anderen Motor-/Fahrzeugparametern basiert, wobei es sich beispielsweise um den Luftmassenstrom, den ab­ soluten Verteilerdruck oder die absolute Verteilerlast, die Motordrehzahl, die Lufttemperatur, die Motorkühlmitteltempe­ ratur und/oder die Motoröltemperatur handeln kann. Ein re­ präsentatives Temperaturmodell kann zur Bestimmung der Kata­ lysatortemperatur für eine der Emissionssteuerungsvorrich­ tungen 64A, 64B und/oder 68 unter Verwendung verschiedener nachgewiesener und abgeschätzter Motorbetriebsparameter ent­ wickelt werden, wie beispielsweise aus US 59 56 941 bekannt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt über die Steuerein­ heit 16 eine Steuerung der Temperatur einer oder mehrerer Motor/Fahrzeugkomponenten, beispielsweise der Emissions­ steuerungsvorrichtungen 64A, 64B und/oder 68, indem die Ak­ tivierung bzw. Deaktivierung eines Zylinders oder mehrerer Zylinder 14 gesteuert wird. Bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist der Motor 12 als V-10 Motor mit variablem Hub­ raumbetrieb ausgebildet, was durch selektives Deaktivieren eines Zylinderblocks unter geeigneten Motor- und/oder Fahr­ zeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise niedriger Bela­ stung, realisiert wird.
Der deaktivierte Zylinderblock kann dann selektiv aktiviert werden, um einen effizienten Betrieb einer oder mehrerer Emissionssteuerungsvorrichtungen aufrechtzuerhalten. Bei­ spielsweise kann der zweite Zylinderblock reaktiviert wer­ den, um die Temperatur der Emissionssteuerungsvorrichtung 68 ausreichend weit oberhalb der Katalysator-Abschalttemperatur zum Aufrechterhalten eines effizienten Betriebs zu halten. Der Zylinderblock kann anschließend deaktiviert werden, nachdem die Temperatur eine entsprechende Schwelle über­ schritten hat, um Hysterese zu erzeugen oder um die Betrieb­ stemperatur zur Verlängerung der Komponentenlebensdauer zu reduzieren, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum zum Steuern der Tempera­ tur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Vorrichtung 100 enthält ähnliche Komponenten wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wur­ den, worauf im folgenden Bezug genommen wird. Ein Verbren­ nungsmotor 102 weist zwei Zylinderblöcke 104, 106 auf. Jeder Zylinderblock 104, 106 weist eine zugeordnete vorgeschaltete oder eng gekoppelte Emissionssteuerungsvorrichtung 108 bzw. 110 auf. Anstatt das Abgas zusammenzuführen und eine dritte Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß Fig. 1 zu verwenden, weist außerdem jeder Zylinderblock 104, 106 eine zugeordnete Nachschalt- oder Unterbodenemissionssteuerungsvorrichtung 112 bzw. 114 auf. Bei einer Ausführungsform sind die Emissi­ onssteuerungsvorrichtungen 108, 110, 112 und 114 als Dreiwe­ gekatalysatoren ausgebildet.
Wie außerdem in Fig. 2 dargestellt ist, weist jeder END ei­ nen zugeordneten Abgassauerstoffsensor 116, 118, 120 bzw. 122 auf, wobei es sich vorzugsweise um HEGO-Sensoren han­ delt. Nachgeschaltet zu den ECDs 112 bzw. 114 können zusätz­ liche Abgassauerstoffsensoren 124, 126 vorgesehen sein, um eine Umwandlungseffizienzanzeige und eine Betriebsüberwa­ chung der Emissionssteuerungsvorrichtungen zu realisieren. Die nachgeschalteten ECDs 112, 114 weisen vorzugsweise zuge­ ordnete Temperatursensoren 128, 130 auf, um eine Anzeige der Katalysatortemperatur zu realisieren, die von einer Steuer­ einheit 132 zur Steuerung der Temperatur eines oder mehrerer der ECDs verwendet werden kann. Die Temperatur eines oder mehrerer Motor-/Fahrzeug-Komponenten kann wie oben erläutert anhand eines Modells ermittelt werden. Die Ermittlung der Komponententemperatur anhand eines Modells kann allein oder in Kombination mit einem oder mehreren. Temperatursensoren dazu eingesetzt werden, eine Temperatursteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zu realisieren. Der aktuelle Be­ triebsmodus und das selektive Aktivieren bzw. Deaktivieren eines oder mehrerer Zylinder zum Realisieren eines variablen Hubraumbetriebs werden durch eine Vielzahl von Mo­ tor/Fahrzeug-Betriebsparametern beeinflusst. Diese Parameter können die Entscheidung hinsichtlich des Aktivierens bzw. Deaktivierens der Zylinder für die Temperatursteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflussen oder überdecken.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lo­ giksteuerung für ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar Verarbei­ tungsstrategien, wie eine ereignisgesteuerte Verarbeitung, eine unterbrechungsgesteuerte Verarbeitung, eine "multi tasking"-Verarbeitung, eine "multi threading"-Verarbeitung od. dgl. Einige der dargestellten Schritte oder Funktionen kön­ nen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel zueinan­ der durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch entfal­ len. Entsprechend muss die dargestellte Reihenfolge nicht notwendigerweise eingehalten werden, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen, da die dargestellte Reihenfolge ledig­ lich zur Darstellung und Erläuterung dient. Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, können einige oder mehrere Schrit­ te oder Funktionen je nach der speziell verwendeten Verar­ beitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist die Steuerungslogik in erster Linie in ei­ ner Software implementiert, deren Ausführung durch eine auf einem Mikroprozessor basierende Motorsteuereinheit erfolgt. Natürlich kann die Steuerungslogik je nach der speziellen Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware implementiert sein. Bei Implementie­ rung in einer Software ist die Steuerungslogik vorzugsweise in einem computerlesbaren Speichermedium enthalten, in wel­ chem die gespeicherten Daten die Befehle darstellen, die von einem Computer zur Steuerung des Motors ausgeführt werden. Bei dem computerlesbaren Speichermedium bzw. den computer­ lesbaren Speichermedien kann es sich um bekannte physikali­ sche Vorrichtungen mit elektrischen, magnetischen und/oder optischen Einrichtungen zum temporären oder dauerhaften Speichern ausführbarer Befehle und zugehöriger Kalibrie­ rungsinformationen, Betriebsgrößen od. dgl. handeln.
In Fig. 3 ist die Überwachung wenigstens einer Motor- oder Fahrzeugkomponente, beispielsweise einer Emissionssteue­ rungsvorrichtung (END) in einem Block 150 dargestellt. Dabei stellt der Block 150 fest, ob die Temperatur einer vorge­ schalteten END oberhalb einer entsprechenden oder zugeordne­ ten Temperaturschwelle liegt. Beispielsweise kann die Tempe­ raturschwelle der Abschalttemperatur eines Dreiwegekatalysa­ tors entsprechen. Ein Block 152 stellt fest, ob die Tempera­ tur einer nachgeschalteten END oberhalb einer entsprechenden Temperatur liegt. Die nachgeschaltete END kann, wie in Fig. 2 dargestellt, einer einzigen vorgeschalteten Vorrich­ tung zugeordnet oder, wie in Fig. 1 dargestellt, von mehre­ ren vorgeschalteten Vorrichtungen gemeinsam benutzt werden. Liegt die Temperatur der vorgeschalteten END entsprechend der Bestimmung durch den Block 150 oberhalb der entsprechen­ den Temperaturschwelle und die Temperatur der nachgeschalte­ ten END entsprechend der Bestimmung durch den Block 152 oberhalb der jeweils zugeordneten Temperaturschwelle, so werden alle Zylinder in einem geschlossenen Regelungssystem mit einem normalen Luft/Kraftstoffverhältnis und einer nor­ malen Zündsteuerung betrieben, wie in Block 154 dargestellt.
Wenn die Temperatur der vorgeschalteten Komponente gemäß Block 150 unterhalb ihres zugehörigen Temperaturschwellen­ wertes liegt, oder wenn die Temperatur der nachgeschalteten Komponente gemäß Block 152 unterhalb ihres Temperaturschwel­ lenwertes liegt, bestimmt Block 156, ob ein zugehöriger Ab­ gassauerstoffsensor die zu dem Betrieb in dem geschlossenen bzw. rückgekoppelten Regelungssystem (closed-loop operation) erforderliche Information liefern kann. Bei der speziell dargestellten Ausführungsform bestimmt der Block 156, ob ein zugeordneter HEGO-Sensor eine geeignete Betriebstemperatur erreicht hat, um zuverlässige Information hinsichtlich des Sauerstoffgehalts in den Abgasen zu liefern. Wenn der zuge­ ordnete HEGO-Sensor zum Betrieb im geschlossenen Regelungs­ system gemäß der Bestimmung durch Block 156 bereit ist, wer­ den die zuvor deaktivierten Zylinder mit einem mager ange­ reicherten Luft/Kraftstoffverhältnis und einer relativ zur MBT (minimum spark advance for best torque = kleinste Vor­ zündung für bestes Drehmoment) verzögerten Zündung akti­ viert. Die zuvor in Betrieb befindlichen oder aktivierten Zylinder werden mit einem angereicherten Luft-/Kraftstoff­ verhältnis betrieben. Alle Zylinder werden, basierend auf den durch den HEGO-Sensor gelesenen Werten, mit einem geeig­ neten mager angereicherten Luft/Kraftstoffverhältnis betrie­ ben, wie in Block 158 dargestellt. Bei einer Ausführungsform wird ein gesamter Block von Zylindern aktiviert und im Ma­ gerbetrieb und mit verzögerter Zündung betrieben, bis die nachgeschaltete END ihre Schwellentemperatur gemäß Block 152 erreicht hat.
Wenn der der END zugeordnete HEGO-Sensor gemäß Block 156 für einen geschlossenen Betrieb nicht bereit ist, wird der Motor dahingehend gesteuert, die deaktivierten Zylinder zu akti­ vieren und sie in offenem Modus mit magerem Luft/Kraftstoff­ verhältnis und einer relativ zur MBT verzögerten Zündung zu betreiben. Die zuvor aktivierten oder laufenden Zylinder werden mit einem angereicherten Luft/Kraftstoffverhältnis in geschlossenem Modus betrieben.
Fig. 4 zeigt eine alternative Betriebsweise einer Vorrich­ tung oder eines Verfahrens zum Steuern der Temperatur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung. In einem Block 180 ist die Überwachung wenigstens einer Ka­ talysatortemperatur unter Verwendung eines Temperaturmodells gemäß Block 182 und/oder eines zugeordneten Temperatursen­ sors gemäß Block 184 dargestellt. Die Motor-/Fahrzeugkom­ ponente, in der dargestellten Ausführungsform ein Katalysa­ tor, wird dadurch überwacht und gesteuert, dass die Aktivie­ rung wenigstens eines Zylinders in einem Betriebsmodus mit variablem Hubraum gesteuert wird, um die Temperatur der Kom­ ponente zu steuern. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in Block 186 die Katalysatortemperatur mit einem unteren Tempe­ raturschwellenwert verglichen. Wenn die Temperatur unterhalb des zugehörigen unteren Temperaturschwellenwertes liegt, ak­ tiviert Block 192 einen oder mehrere der deaktivierten Zy­ linder, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen. Block 194 steuert das Luft/Kraftstoffverhältnis und/oder die Zün­ dung im offenen Modus, geschlossenen Modus oder in einer Kombination der beiden Betriebsarten, um die verschiedenen Zylinder, wie anhand von Fig. 3 beschrieben, zu steuern. Bei einer Ausführungsform aktiviert Block 192 einen vollständi­ gen Block deaktivierter Zylinder. Vorzugsweise wird die Steuerung der aktivierten und deaktivierten Zylinder während der Reaktivierung so koordiniert, dass das kombinierte Abgas näherungsweise ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffver­ hältnis erreicht.
In Block 188 von Fig. 4 erfolgt ein Vergleich der Kataly­ satortemperatur mit einem zugehörigen hohen Temperatur­ schwellenwert, um die Deaktivierung eines oder mehrerer Zy­ linder gemäß Block 190 zu triggern. Der Vergleich gemäß Block 188 kann dazu verwendet werden, eine geeignete Hyste­ rese zu liefern, welche ein Hunting oder Rezyklieren der de­ aktivierten Zylinder verhindert. Alternativ oder in Kombina­ tion hierzu kann ein Temperaturschwellenwert als eine Form des Schutzes für die Komponenten vorgesehen sein, um eine Verringerung der Katalysatorumwandlungseffizienz aufgrund vorzeitiger Reduktion der Wirksamkeit zu vermindern.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt somit eine Steuerung der Temperatur wenigstens einer oder mehrerer Motor-/Fahr­ zeugkomponente(n), beispielsweise die Steuerung einer Emissi­ onssteuerungsvorrichtung mit dem Ziel, eine gewünschte Be­ triebseffizienz und damit einen effizienten Motorbetrieb aufrechtzuerhalten.

Claims (23)

1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12), welcher eine Mehrzahl von Zylindern (14) aufweist, von denen zumindest einige selektiv in einem Betriebsmodus mit variablem Hubraum deaktivierbar sind, mit folgenden Schritten:
  • - Überwachen der Temperatur von wenigstens einer Mo­ tor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) und
  • - Steuerung der Aktivierung wenigstens eines Zylin­ ders (14) zum Steuern der Temperatur der Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens der Temperatur die Tem­ peratur abgeschätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) eine Emissionssteuerungs­ vorrichtung ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) ein Dreiwegekatalysator ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Steuerns deaktivierte Zylinder (14) aktiviert werden, um die Temperatur des Dreiwegekataly­ sators zu erhöhen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, dass in dem Schritt der Steuerung aktivierte Zy­ linder (14) deaktiviert werden, um die Temperatur des Dreiwegekatalysators zu verringern.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns folgende Schritte umfasst:
  • - Aktivieren wenigstens eines der deaktivierten Zy­ linder (14) und Steuern des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses für den wenigstens einen Zylinder (14) während der Aktivierung zur Erzielung eines mageren Luft/Kraftstoffverhältnisses und
  • - Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses für eine entsprechende Anzahl aktivierter Zylinder (14) während der Aktivierung des wenigstens eines Zy­ linders (14) zur Erzielung eines angereicherten bzw. fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Zündzeitsteuerung für den wenig­ stens einen Zylinder (14) während der Aktivierung ver­ zögert erfolgt.
9. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum, welcher in zwei Blöcken (104, 106) gruppierte Zylinder mit separaten vorgeschalteten Emis­ sionssteuerungsvorrichtungen (64A, 64B, 108, 110) und wenigstens einer dritten nachgeschalteten Emissions­ steuerungsvorrichtung (68, 112, 114) aufweist, bei dem wenigstens ein Block (104 bzw. 106) selektiv aktiviert und deaktiviert wird, um einen variablen Hubraum zu realisieren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Bestimmen der Temperatur wenigstens einer der Emissionssteuerungsvorrichtungen (108, 110, 112, 114),
  • - Aktivieren beider Zylinderblöcke (104, 106), wenn die Temperatur unterhalb eines niedrigen Tempera­ turschwellenwerts liegt und
  • - Deaktivieren eines der Zylinderblöcke (104, 106), wenn die Temperatur oberhalb eines hohen Tempera­ turschwellenwerts liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte nachgeschaltete Emissionssteuerungsvorrich­ tung (68) eine gemeinsame Emissionssteuerungsvorrich­ tung ist, die den beiden vorgeschalteten Emissions­ steuerungsvorrichtungen (64A, 64B) nachgeschaltet ist, und dass in dem Schritt des Bestimmens der Temperatur die Temperatur der dritten Emissionssteuerungsvorrich­ tung (68) bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, dass in dem Schritt des Bestimmens der Temperatur die Temperatur unter Verwendung eines Temperaturmodells abgeschätzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Emissionssteuerungsvorrichtun­ gen (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) Dreiwegekataly­ satoren eingesetzt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Aktivierens das Luft/Kraftstoffverhältnis so gesteuert wird, dass einer der Blöcke (104, 106) in einem angereicherten und der andere Block in einem mageren Modus betrieben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Aktivierens die Zündzeitsteue­ rung für den angereicherten Block durch Verzögern der Zündzeitsteuerung relativ zur MBT-Zeitsteuerung gesteu­ ert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Emissionssteuerungs­ vorrichtung (112) einer der vorgeschalteten Emissions­ steuerungsvorrichtungen (108) nachgeschaltet ist und eine vierte Emissionssteuerungsvorrichtung (114) einer anderen der vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrich­ tungen (110) nachgeschaltet ist.
16. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12), der eine Vielzahl von Zylindern (14) aufweist, von denen wenigstens einige in einem Modus mit varia­ blem Hubraum selektiv deaktivierbar ist, gekennzeichnet durch:
erste und zweite vorgeschaltete Emissionssteue­ rungsvorrichtungen (64A, 64B, 108, 110),
wenigstens eine dritte Emissionssteuerungsvorrich­ tung (68, 112, 114), die in Bezug auf wenigstens eine der ersten und zweiten vorgeschalteten Emis­ sionssteuerungsvorrichtungen (64A, 64B, 68) nach­ geschaltet angeordnet ist und
eine Motorsteuereinheit (16, 132) zur Überwachung der Temperatur wenigstens einer der Emissions­ steuerungsvorrichtungen (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) und zur Steuerung der Aktivie­ rung/Deaktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Steuern der Temperatur der wenigstens einen Emissionssteuerungsvorrichtung (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit (16, 132) zur Überwachung der Temperatur der wenigstens einen Emissionssteue­ rungsvorrichtung (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) un­ ter Verwendung eines Temperaturmodells für die Emissi­ onssteuerungsvorrichtung (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Emissionssteuerungsvorrichtungen (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) Dreiwegekatalysato­ ren aufweisen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit (16, 132) zur Modifizierung der Zündzeitsteuerung und eines Luft/Kraftstoffverhältnisses während der Aktivierung wenigstens eines der deaktivierten Zylinder (14) ausge­ bildet ist, um die Zündzeitsteuerung relativ zur MBT- Zeitsteuerung zu verzögern und für ein relativ zu einem stöchiometrischen Verhältnis mageres Luft/Kraftstoff­ verhältnis zu sorgen.
20. Computerlesbares Speichermedium, auf welchem Daten ge­ speichert sind, welche durch einen Computer ausführbare Befehle darstellen, um einen Verbrennungsmotor (12) mit variablem Hubraum, der eine Vielzahl von Zylindern (14) aufweist, zu steuern, wobei wenigstens einige der Zy­ linder (14) in einem Modus mit variablem Hubraum selek­ tiv deaktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das computerlesbare Speichermedium enthält:
Befehle zur Überwachung der Temperatur wenigstens einer Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) und
Befehle zur Steuerung der Aktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Steuern der Temperatur der Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114).
21. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 20, da­ durch gekennzeichnet, dass es Instruktionen zu einem modellgestützten Bestimmen der Temperatur der Motor- oder Fahrzeugkomponente enthält.
22. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet durch:
Instruktionen zur Aktivierung wenigstens eines der deaktivierten Zylinder (14) und zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses für den wenigstens einen Zylinder (14) zur Erzeugung eines mageren Luft/Kraftstoffverhältnisses während der Aktivie­ rung, und
Instruktionen zur Steuerung des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses für eine entsprechende Anzahl akti­ vierter Zylinder (14) während der Aktivierung des wenigstens einen Zylinders (14) dahingehend, dass an die entsprechende Anzahl aktivierter Zylinder (14) ein angereichertes Luft/Kraftstoffverhältnis geliefert wird.
23. Computerlesbares Speichermedium nach einem der Ansprü­ che 20 bis 22, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Verzögerung der Zündzeitsteuerung relativ zur MBT- Zündzeitsteuerung für wenigstens einen Zylinder (14) während der Aktivierung.
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