DE10158177B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

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 Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114), bei der es sich um eine Emissionssteuerungsvorrichtung handelt,
— Steuerung der Aktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Steuern der Temperatur der Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114),
— Aktivieren wenigstens eines der deaktivierten Zylinder (14) und Steuern des Luft/Kraftstoffverhältnisses 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 Zylinders (14) zur Erzielung eines angereicherten bzw. fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses.

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 Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum zur Temperatursteuerung einer Katalysatorvorrichtung.
  • Die Wirtschaftlichkeit eines mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungsmotors kann dadurch verbessert werden, dass einige der Motorzylinder unter bestimmten Betriebsbedingungen deaktiviert werden. Eine Reduzierung der Anzahl von in Betrieb befindlichen Zylindern reduziert den effektiven Hubraum des Motors, so dass dieser auch als Motor mit variablem Hubraum bezeichnet wird. Je nach der besonderen Konfiguration des Motors mit variablem Hubraum können ein oder mehrere Zylinder selektiv deaktiviert werden, um die Wirtschaftlichkeit 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 Zylindern kann auch eine Verringerung der Betriebstemperatur verschiedener Motor- und/oder Fahrzeugkomponenten zur Folge haben, wodurch der angestrebte Motorbetrieb nachteilig beeinflusst werden kann. Beispielsweise erfordern bestimmte Emissionssteuerungsvorrichtungen, wie etwa Abgaskatalysatoren, für eine effiziente Betriebsweise eine Mindestbetriebstemperatur. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Katalysatortemperatur besteht in einer Erhöhung der Kraftstoffzufuhr zu den in Betrieb befindlichen Zylindern, wenn die Katalysatortemperatur 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.
  • Die DE 696 09 098 T2 betrifft einen VDE-Motor, dessen Betrieb in Hinblick auf ein gewünschtes Drehmoment und eine bestimmte Emissionskalibrierung gesteuert wird.
  • Weiterhin beschreibt die US 5 653 102 den testweisen Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Teilzahl beziehungsweise mit der Vollzahl der Zylinder, wobei die Übergänge von Sauerstoffsensoren stromabwärts und stromaufwärts eines Katalysators verglichen werden, um die Effizienz des Katalysators zu bestimmen.
  • Gemäß der US 5 758 493 wird ein Teil der Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem mageren und der Rest mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben, um eine im Abgasweg vorhandene NOx-Falle zu entschwefeln.
  • In der DE 696 05 049 T2 wird für den Betrieb eines VDE-Motors vorgeschlagen, die abgeschalteten Zylinder vorübergehend periodisch wieder zu reaktivieren, um eine im Abgasweg vorhandene NOx-Falle zu regenerieren.
  • Schließlich betrifft die DE 197 81 712 T1 die konstruktive Wärmeisolation von Abgaskatalysatoren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine effektive Temperatursteuerung einer oder mehrerer Motor- und/oder Fahrzeugkomponenten durchführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und 7, eine Vorrichtung nach Patentanspruch 12 und ein computerlesbares Speichermedium nach Patentanspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Gegenständen der jeweiligen Unteransprüche.
  • Hierzu wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum die Anzahl bzw. das Verhältnis von aktiven bzw. inaktiven Zylindern so gesteuert, daß eine Steuerung der Temperatur wenigstens einer Motor- oder Fahrzeugkomponente erfolgt. Bei ei ner bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung ein Motor mit variablem Hubraum, welcher eine Blockkonfiguration aufweist, bei der jeder Zylinderblock mit einem eng gekoppelten Katalysator versehen ist und wenigstens einen nachgeschalteten oder Unterbodenkatalysator aufweist, derart gesteuert, daß der zweite Zylinderblock aktiviert wird, wenn festgestellt wird, dass sich einer der Katalysatoren in der Nähe oder unterhalb einer Mindestbetriebstemperatur 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 beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm, in dem die Betriebsweise einer Ausführungsform eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist;
  • 2 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 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
  • 4 ein Flussdiagramm, in welchem die Betriebsweise einer Ausführungsform eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
  • In 1 ist in einem Blockdiagramm eine Motorsteuerungseinrichtung für einen in einem Modus mit variablem Hubraum betreibbaren Verbrennungsmotor zum Steuern der Temperatur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Vorrichtung 10 enthält vorzugsweise einen Verbrennungsmotor 12 mit einer Mehrzahl von Zylindern, von denen in 1 ein Zylinder 14 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Motor 12 zehn Zylinder, die in einer "V"-Konfiguration mit zwei Zylinderblöcken mit je fünf Zylindern angeordnet sind. Unter einem Zylinderblock ist im Sinne der Erfindung eine Gruppe von Zylindern mit einer gemeinsamen Charakteristik zu verstehen, 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 Zylinder-Reihenkonfiguration definiert sein.
  • Die Vorrichtung 10 weist ferner verschiedene Sensoren und Stellglieder zur Steuerung des Motors 12 auf. Für jeden Zylinder 14 können einer oder mehrere Sensoren oder Stellglieder vorgesehen sein. Es kann auch ein einziger Sensor oder ein Stellglied für den Motor 12 vorgesehen sein. Beispielsweise 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 Lesespeicher (ROM = "read only memory"), einen Direktzugriffsspeicher (RAM = "random access memory") 24 und einen Erhaltungsspeicher (KAM = "keep alive memory") 26 beinhalten. Der KAM 26 speichert in bekannter Weise verschiedene Betriebsgrößen, wenn die Steuereinheit 16 vom Netz abgeschaltet, jedoch an die Fahrzeugbatterie angeschlossen ist. Die computerlesbaren Speichermedien 20 können mit einer Vielzahl bekannter 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 Motors 12 durch den Mikroprozessor 18 eingesetzt werden können.
  • Der Mikroprozessor 18 kommuniziert mit den unterschiedlichen Sensoren und Stellgliedern über eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Schnittstelle 32. Selbstverständlich kann bei der vorliegenden Erfindung je nach der speziellen Anwendung mehr als eine Steuereinheit 16 zur Motor-/Fahrzeugsteuerung verwendet werden.
  • Bei Betrieb strömt Luft durch ein Einlassventil 34, von wo aus sie über einen Verteiler 36 auf die Vielzahl von Zylindern 14 verteilt werden kann. Die Vorrichtung 10 enthält vorzugsweise einen Luftmassenstromsensor 38, der ein für den Luftmassenstrom kennzeichnendes Signal MAF an die Steuereinheit 16 liefert. Wenn kein Luftmassenstromsensor 38 vorgesehen ist, kann der Wert für den Luftmassenstrom aus verschiedenen Motorbetriebsparametern ermittelt werden. Ein Drossel ventil 40 kann dazu eingesetzt werden, den Luftstrom durch das Einlassventil 34 während bestimmter Betriebsarten zu modulieren. Das Drosselventil 40 wird vorzugsweise elektronisch über ein geeignetes Stellglied 42 gesteuert, welches auf einem durch die Steuereinheit 16 erzeugten Drosselklappenpositionssignal basiert. Ein Drosselklappenpositionssensor liefert ein Rückkopplungssignal (TP), welches die aktuelle Position des Drosselventils 40 kennzeichnet, an die Steuereinheit 16, um eine geschlossene Regelung des Drosselventils 40 zu implementieren.
  • Gemäß 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 Übereinstimmung 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. Basierend 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 allgemeinen auf der Position der Kolben innerhalb der jeweiligen Zylinder 14. Die Positionsinformation wird durch einen geeigneten Kurbelwellensensor erfasst, der ein die Kurbelwellenrotationsposition kennzeichnendes Positionssignal PIP liefert. Zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Verbrennungszyklus erzeugt die Steuereinheit 16 ein Zündsignal (SA), welches von einem Zündsystem 58 zur Steuerung einer Zündkerze 60 und Starten eines Verbrennungsvorgangs innerhalb des Zylinders 14 verarbeitet wird.
  • Die Steuereinheit 16 (oder eine Nockenwellenanordnung) steuert ein oder mehrere Auslassventile zum Ablassen der verbrannten Luft-/Kraftstoffmischung der aktivierten oder laufenden Zylinder über einen zugehörigen Auslassverteiler 28. Je nach der speziellen Motorkonfiguration können ein oder mehrere Auslassverteiler 28 vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Motor 12 einen Auslassverteiler 28 für jeden Zylinderblock auf, wie in 1 dargestellt.
  • Vorzugsweise ist jedem Zylinderblock ein Abgassauerstoffsensor 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, erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform können geheizte Abgassauerstoffsensoren (HEGO = "heated exhaust gas oxygen sensors") eingesetzt werden. Es können aber auch andere Arten von Sensoren bzw. Indikatoren für das Luft/Kraftstoffverhältnis eingesetzt werden, beispielsweise universelle Abgassauerstoffsensoren (UEGO = "universal exhaust gas oxygen sensor"). Die Abgassauerstoffsensorsignale können dazu verwendet werden, das Luft/Kraftstoffverhältnis unabhängig einzustellen oder den Betriebsmodus eines Zylinders oder mehrerer Zylinder 14 oder Zylinderblöcke zu steuern. Die Abgase treten durch die Auslassverteiler 28 über zugeordnete vorgeschaltete Emissionssteuerungsvorrichtungen 64A und 64B, beispielsweise Abgaskatalysatoren, aus. Nachdem sie die zugeordneten vorgeschalteten ECDs durchquert haben, werden die Abgase zusammengeführt und strömen über einen Unterbodenab gassauerstoffsensor 66 und eine nachgeschaltete Emissionssteuerungsvorrichtung 68, bevor sie an einem Katalysatorüberwachungssensor 70 (typischerweise einem weiteren Abgassauerstoffsensor) vorbeiströmen und in die Atmosphäre austreten.
  • Ein Temperatursensor 72 kann dazu vorgesehen sein, die Temperatur eines Katalysators innerhalb der Emissionssteuerungsvorrichtung 68 je nach der speziellen Anwendung zu überwachen. Alternativ kann die Temperatur unter Einsatz eines geeigneten Temperaturmodells abgeschätzt werden, welches auf verschiedenen anderen Motor-/Fahrzeugparametern basiert, wobei es sich beispielsweise um den Luftmassenstrom, den absoluten Verteilerdruck oder die absolute Verteilerlast, die Motordrehzahl, die Lufttemperatur, die Motorkühlmitteltemperatur und/oder die Motoröltemperatur handeln kann. Ein repräsentatives Temperaturmodell kann zur Bestimmung der Katalysatortemperatur für eine der Emissionssteuerungsvorrichtungen 64A, 64B und/oder 68 unter Verwendung verschiedener nachgewiesener und abgeschätzter Motorbetriebsparameter entwickelt werden, wie beispielsweise aus US 59 56 941 bekannt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt über die Steuereinheit 16 eine Steuerung der Temperatur einer oder mehrerer Motor/Fahrzeugkomponenten, beispielsweise der Emissionssteuerungsvorrichtungen 64A, 64B und/oder 68, indem die Aktivierung bzw. Deaktivierung eines Zylinders oder mehrerer Zylinder 14 gesteuert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 12 als V-10 Motor mit variablem Hubraumbetrieb ausgebildet, was durch selektives Deaktivieren eines Zylinderblocks unter geeigneten Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie beispielsweise niedriger Belastung, realisiert wird.
  • Der deaktivierte Zylinderblock kann dann selektiv aktiviert werden, um einen effizienten Betrieb einer oder mehrerer Emissionssteuerungsvorrichtungen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann der zweite Zylinderblock reaktiviert werden, 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 überschritten hat, um Hysterese zu erzeugen oder um die Betriebstemperatur zur Verlängerung der Komponentenlebensdauer zu reduzieren, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
  • 2 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Steuerung eines Motors mit variablem Hubraum zum Steuern der Temperatur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Vorrichtung 100 enthält ähnliche Komponenten wie sie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurden, worauf im folgenden Bezug genommen wird. Ein Verbrennungsmotor 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 1 zu verwenden, weist außerdem jeder Zylinderblock 104, 106 eine zugeordnete Nachschalt- oder Unterbodenemissionssteuerungsvorrichtung 112 bzw. 114 auf. Bei einer Ausführungsform sind die Emissionssteuerungsvorrichtungen 108, 110, 112 und 114 als Dreiwegekatalysatoren ausgebildet.
  • Wie außerdem in 2 dargestellt ist, weist jeder END einen zugeordneten Abgassauerstoffsensor 116, 118, 120 bzw. 122 auf, wobei es sich vorzugsweise um HEGO-Sensoren handelt. Nachgeschaltet zu den ECDs 112 bzw. 114 können zusätz liche Abgassauerstoffsensoren 124, 126 vorgesehen sein, um eine Umwandlungseffizienzanzeige und eine Betriebsüberwachung der Emissionssteuerungsvorrichtungen zu realisieren. Die nachgeschalteten ECDs 112, 114 weisen vorzugsweise zugeordnete Temperatursensoren 128, 130 auf, um eine Anzeige der Katalysatortemperatur zu realisieren, die von einer Steuereinheit 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 Betriebsmodus und das selektive Aktivieren bzw. Deaktivieren eines oder mehrerer Zylinder zum Realisieren eines variablen Hubraumbetriebs werden durch eine Vielzahl von Motor/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 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Logiksteuerung für ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar Verarbeitungsstrategien, wie eine ereignisgesteuerte Verarbeitung, eine unterbrechungsgesteuerte Verarbeitung, eine "multi tasking"-Verarbeitung, eine "multi threading"-Verarbeitung od. dgl.. Einige der dargestellten Schritte oder Funktionen können in der dargestellten Reihenfolge oder parallel zueinander durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch entfallen. 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 Schritte oder Funktionen je nach der speziell verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise ist die Steuerungslogik in erster Linie in einer 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 Implementierung in einer Software ist die Steuerungslogik vorzugsweise in einem computerlesbaren Speichermedium enthalten, in welchem die gespeicherten Daten die Befehle darstellen, die von einem Computer zur Steuerung des Motors ausgeführt werden. Bei dem computerlesbaren Speichermedium bzw. den computerlesbaren Speichermedien kann es sich um bekannte physikalische Vorrichtungen mit elektrischen, magnetischen und/oder optischen Einrichtungen zum temporären oder dauerhaften Speichern ausführbarer Befehle und zugehöriger Kalibrierungsinformationen, Betriebsgrößen od. dgl. handeln.
  • In 3 ist die Überwachung wenigstens einer Motor- oder Fahrzeugkomponente, beispielsweise einer Emissionssteuerungsvorrichtung (END) in einem Block 150 dargestellt. Dabei stellt der Block 150 fest, ob die Temperatur einer vorgeschalteten END oberhalb einer entsprechenden oder zugeordneten Temperaturschwelle liegt. Beispielsweise kann die Temperaturschwelle der Abschalttemperatur eines Dreiwegekatalysators entsprechen. Ein Block 152 stellt fest, ob die Temperatur einer nachgeschalteten END oberhalb einer entsprechenden Temperatur liegt. Die nachgeschaltete END kann, wie in 2 dargestellt, einer einzigen vorgeschalteten Vorrichtung zugeordnet oder, wie in 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 entsprechenden Temperaturschwelle und die Temperatur der nachgeschalteten 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 normalen Zündsteuerung betrieben, wie in Block 154 dargestellt.
  • Wenn die Temperatur der vorgeschalteten Komponente gemäß Block 150 unterhalb ihres zugehörigen Temperaturschwellenwertes liegt, oder wenn die Temperatur der nachgeschalteten Komponente gemäß Block 152 unterhalb ihres Temperaturschwellenwertes liegt, bestimmt Block 156, ob ein zugehöriger Abgassauerstoffsensor 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 zugeordnete HEGO-Sensor zum Betrieb im geschlossenen Regelungssystem gemäß der Bestimmung durch Block 156 bereit ist, werden die zuvor deaktivierten Zylinder mit einem mager angereicherten Luft/Kraftstoffverhältnis und einer relativ zur MBT (minimum spark advance for best torque = kleinste Vorzündung für bestes Drehmoment) verzögerten Zündung aktiviert. Die zuvor in Betrieb befindlichen oder aktivierten Zylinder werden mit einem angereicherten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben. Alle Zylinder werden, basierend auf den durch den HEGO-Sensor gelesenen Werten, mit einem geeigneten mager angereicherten Luft/Kraftstoffverhältnis betrieben, wie in Block 158 dargestellt. Bei einer Ausführungsform wird ein gesamter Block von Zylindern aktiviert und im Magerbetrieb 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 aktivieren und sie in offenem Modus mit magerem Luft/Kraftstoffverhältnis 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.
  • 4 zeigt eine alternative Betriebsweise einer Vorrichtung oder eines Verfahrens zum Steuern der Temperatur einer Motor-/Fahrzeugkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung. In einem Block 180 ist die Überwachung wenigstens einer Katalysatortemperatur unter Verwendung eines Temperaturmodells gemäß Block 182 und/oder eines zugeordneten Temperatursensors gemäß Block 184 dargestellt. Die Motor-/Fahrzeugkomponente, in der dargestellten Ausführungsform ein Katalysator, wird dadurch überwacht und gesteuert, dass die Aktivierung wenigstens eines Zylinders in einem Betriebsmodus mit variablem Hubraum gesteuert wird, um die Temperatur der Komponente zu steuern. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in Block 186 die Katalysatortemperatur mit einem unteren Temperaturschwellenwert verglichen. Wenn die Temperatur unterhalb des zugehörigen unteren Temperaturschwellenwertes liegt, aktiviert Block 192 einen oder mehrere der deaktivierten Zylinder, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen. Block 194 steuert das Luft/Kraftstoffverhältnis und/oder die Zündung im offenen Modus, geschlossenen Modus oder in einer Kombination der beiden Betriebsarten, um die verschiedenen Zylinder, wie anhand von 3 beschrieben, zu steuern. Bei einer Ausführungsform aktiviert Block 192 einen vollständigen 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/Kraftstoffverhältnis erreicht.
  • In Block 188 von 4 erfolgt ein Vergleich der Katalysatortemperatur mit einem zugehörigen hohen Temperaturschwellenwert, um die Deaktivierung eines oder mehrerer Zylinder gemäß Block 190 zu triggern. Der Vergleich gemäß Block 188 kann dazu verwendet werden, eine geeignete Hysterese zu liefern, welche ein Hunting oder Rezyklieren der deaktivierten Zylinder verhindert. Alternativ oder in Kombination 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-/Fahrzeugkomponente(n), beispielsweise die Steuerung einer Emissionssteuerungsvorrichtung mit dem Ziel, eine gewünschte Betriebseffizienz und damit einen effizienten Motorbetrieb aufrechtzuerhalten.

Claims (16)

  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 Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114), bei der es sich um eine Emissionssteuerungsvorrichtung handelt, — Steuerung der Aktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Steuern der Temperatur der Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114), — Aktivieren wenigstens eines der deaktivierten Zylinder (14) und Steuern des Luft/Kraftstoffverhältnisses 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 Zylinders (14) zur Erzielung eines angereicherten bzw. fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Überwachens der Temperatur die Temperatur abgeschätzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor- oder Fahrzeugkomponente (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) ein Dreiwegekatalysator ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Steuerns deaktivierte Zylinder (14) aktiviert werden, um die Temperatur des Dreiwegekatalysators zu erhöhen.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt der Steuerung aktivierte Zylinder (14) deaktiviert werden, um die Temperatur des Dreiwegekatalysators zu verringern.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündzeitsteuerung für den wenigstens einen Zylinder (14) während der Aktivierung verzögert erfolgt.
  7. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum, welcher in zwei Blöcken (104, 106) gruppierte Zylinder mit separaten vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrichtungen (108, 110) aufweist, wobei eine dritte Emissionssteuerungsvorrichtung (112) einer der vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrichtungen (108) nachgeschaltet ist und eine vierte Emissionssteuerungsvorrichtung (114) einer anderen der vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrichtungen (110) nachgeschaltet ist, 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 Temperaturschwellenwerts liegt und — Deaktivieren eines der Zylinderblöcke (104, 106), wenn die Temperatur oberhalb eines hohen Temperaturschwellenwerts liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Bestimmens der Temperatur die Temperatur unter Verwendung eines Temperaturmodells abgeschätzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Emissionssteuerungsvorrichtungen (64A, 64B, 68, 108, 110, 112, 114) Dreiwegekatalysatoren eingesetzt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 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.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Aktivierens die Zündzeitsteuerung für den angereicherten Block durch Verzögern der Zündzeitsteuerung relativ zur MBT-Zeitsteuerung gesteuert wird.
  12. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (102), der eine Vielzahl von Zylindern (14) aufweist, von denen wenigstens einige in einem Modus mit variablem Hubraum selektiv deaktivierbar ist, enthaltend: — erste und zweite vorgeschaltete Emissionssteuerungsvorrichtungen (108, 110), — eine dritte Emissionssteuerungsvorrichtung (112), die einer der vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrichtungen (108) nachgeschaltet ist, — eine vierte Emissionssteuerungsvorrichtung (114), die einer anderen der vorgeschalteten Emissionssteuerungsvorrichtungen (110) nachgeschaltet ist, — eine Motorsteuereinheit (132) zur Überwachung der Temperatur wenigstens einer der Emissionssteuerungsvorrichtungen (108, 110, 112, 114) und zur Steuerung der Aktivierung/Deaktivierung wenigstens eines Zylinders (14) zum Steuern der Temperatur der wenigstens einen Emissionssteuerungsvorrichtung (108, 110, 112, 114) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit (132) zur Überwachung der Temperatur der wenigstens einen Emissionssteuerungsvorrichtung (108, 110, 112, 114) unter Verwendung eines Temperaturmodells für die Emissionssteuerungsvorrichtung (108, 110, 112, 114) ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionssteuerungsvorrichtungen (108, 110, 112, 114) Dreiwegekatalysatoren aufweisen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit (132) zur Modifizierung der Zündzeitsteuerung und eines Luft/Kraftstoffverhältnisses während der Aktivierung wenigstens eines der deaktivierten Zylinder (14) ausgebildet ist, um die Zündzeitsteuerung relativ zur MBT-Zeitsteuerung zu verzögern und für ein relativ zu einem stöchiometrischen Verhältnis mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu sorgen.
  16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf welchem Daten gespeichert 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 Zylinder (14) in einem Modus mit variablem Hubraum selektiv 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) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
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