DE102004028698A1 - Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum - Google Patents

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Abstract

Ein Abgastemperatursteuerungssystem für einen Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum umfasst einen ersten und einen zweiten Zylinder und einen Lufteinlass, der wahlweise eine Luftströmung in den ersten Zylinder ermöglicht. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht wahlweise eine Kraftstoffströmung in den ersten Zylinder. Ein Controller erhöht eine Abgastemperatur des Dieselmotors, indem der Lufteinlass geschlossen und die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesperrt wird, um den ersten Zylinder abzuschalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselmotoren und im Besonderen eine verbesserte Abgastemperatursteuerung für Dieselmotoren mit bedarfsabhängigem Hubraum.
  • Während des Verbrennungsprozesses wird Kraftstoff oxidiert und Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) verbinden sich mit Luft. Es werden verschiedene chemische Verbindungen gebildet, die Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Schwefeloxide (SOx) und andere Verbindungen umfassen. Kraftfahrzeugabgassysteme umfassen eine Abgasbehandlungseinrichtung, wie etwa einen Dreiwege-Katalysator oder katalytischen Umformer, der CO, HC und NOx in dem Abgas reduziert. Die Abgasbehandlungseinrichtung muss für eine optimale Leistungsfähigkeit auf eine ausreichende Temperatur vorgewärmt werden.
  • Dieselmotoren haben im Vergleich mit Benzinmotoren einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad. Infolgedessen ist die Abgastemperatur eines Dieselmotors niedriger als die eines Benzinmotors. Das Abgas liefert Wärme, die dazu verwendet wird, die Abgasbehandlungseinrichtung aufzuwärmen. Da die Abgastemperaturen von Dieselmotoren niedriger sind als die von Benzinmotoren, heizt das Dieselabgas die Abgasbehandlungseinrichtung nicht beständig auf die gewünschten Betriebstemperaturen auf.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Abgastemperatursteuerungssystem für einen Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum (DOD von Displacement On Demand) bereit. Das Steuerungssystem umfasst einen ersten und einen zweiten Zylinder und einen Lufteinlass, der wahlweise eine Luftströmung in den ersten Zylinder ermöglicht. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht wahlweise eine Kraftstoffströmung in den ersten Zylinder. Ein Controller erhöht die Abgastemperatur des Dieselmotors, indem der Lufteinlass geschlossen und die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesperrt wird, um den ersten Zylinder abzuschalten.
  • Gemäß einem Merkmal erhöht der Controller die Kraftstoffströmung zu dem zweiten Zylinder, um die Drehmomentabgabe des Dieselmotors aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal ist ein Einlassventil in dem Lufteinlass angeordnet, um wahlweise eine Luftströmung durch den Lufteinlass freizugeben.
  • Gemäß noch einem weiteren Merkmal wird der Lufteinlass nur teilweise geschlossen, um eine reduzierte Luftströmung in den ersten Zylinder zu ermöglichen.
  • Gemäß noch einem anderen weiteren Merkmal wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung elektronisch gesteuert, um die Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder zu beenden.
    •
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angegebenen detaillierten Beschreibung deutlich werden. Es ist einzusehen, dass die detaillierte Beschreibung und die besonderen Beispiele, obwohl sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, lediglich zu Darstellungszwecken dienen und nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken sollen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
  • 1 ein funktionales Blockdiagramm eines Dieselmotors mit bedarfsabhängigem Hubraum (DOD); und
  • 2 ein Flussdiagramm, das eine Abgastemperatursteuerung für den DOD-Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Nutzung in keinster Weise einschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung ähnlicher Bauelemente benutzt. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff "zugeschaltet" auf den Betrieb unter Verwendung aller Motorzylinder und der Begriff "abgeschaltet" bezieht sich auf den Betrieb unter Verwendung von weniger als allen Zylindern des Motors (ein oder mehrere Zylinder sind nicht zugeschaltet oder aktiv).
  • Nach 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Dieselmotor 12, der Abgase an eine Abgasanlage 14 abgibt. Der Motor 12 umfasst N Zylinder 18. Ein oder mehrere Zylinder 18 werden während des Motorbetriebes wahlweise abgeschaltet. Obwohl 1 sechs Zylinder (N = 6) zeigt, ist festzustellen, dass der Motor 12 zusätzliche oder weniger Zylinder 18 enthalten kann. Beispielsweise sind Motoren mit 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht zu ziehen. Luft strömt durch ein Saugrohr 20 in den Motor 12 und wird mit Kraftstoff in den Zylindern 18 verbrannt. Zusatzgeräte (nicht gezeigt), wie etwa eine Hydraulikpumpe, ein Verdichter für eine Klimaanlage und/oder ein Wechselrichter, werden durch den Motor 12 angetrieben.
  • Der Motor 12 umfasst Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 und Ventile oder Klappen 24, die jedem Zylinder 18 zugeordnet sind. In einer geschlossenen Stellung sperren die Ventile oder Klappen 24 eine Luftströmung von dem Saugrohr 20 in die zugehörigen Zylinder 18. In einer offenen Stellung ermöglichen die Ventile 24 eine Luftströmung von dem Saugrohr 20 in den zugehörigen Zylinder 18. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 stehen mit einem Kraftstoffversorgungssystem 26 in Verbindung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 26 werden wahlweise betätigt, um eine Kraftstoffmenge in die jeweiligen Zylinder 18 einzuspritzen. Luft und Kraftstoff werden in den Zylindern 18 in Verbindung gebracht und verbrannt, um eine Antriebsleistung zu erzeugen.
  • Die Abgasanlage 14 umfasst einen Auspuffkrümmer 28 und eine Abgasbehandlungseinrichtung 30. Die Verbrennungsgase von jedem Zylinder 18 strömen zu dem Auspuffkrümmer 28 und durch die Abgasbehandlungseinrichtung 30 zur Atmosphäre. Die Abgasbehandlungseinrichtung 30 kann ein Filter, ein Oxidationskatalysator, ein NOx-Katalysator oder ein anderer in der Technik bekannter Typ von Abgasbehandlungseinrichtung 30 sein. Die Abgasbehandlungseinrichtung 30 reduziert Abgasemissionen auf gewünschte Niveaus. Für einen optimalen Wirkungsgrad arbeitet die Abgasbehandlungseinrichtung 30 oberhalb einer Schwellentemperatur. Die ausgestoßenen Verbrennungsgase erwärmen die Abgasbehandlungseinrichtung 30.
  • Ein Controller 32 steht mit dem Motor 12 und verschiedenen hierin diskutierten Sensoren in Verbindung. Im Besonderen gibt der Controller 32 Steuersignale an den Motor 12 aus, um Betriebsarten des Motors zu steuern. Ein Motordrehzahlsensor 34 erzeugt ein Signal auf der Grundlage der Motordrehzahl. Ein Saugrohrtemperatursensor 36 erzeugt ein Signal auf der Grundlage einer Saugrohrtemperatur. Ein Saugrohrdrucksensor 38 erzeugt ein Signal auf der Grundlage eines Unterdrucks des Saugrohrs 20. Ein Abgastemperatursensor 40 erzeugt ein Signal auf der Grundlage der Abgastemperatur. Der Controller 32 steht mit dem Kraftstoffsystem 26 und den Ventilen 24 in Verbindung.
  • Der Dieselmotor 12 weist gegenüber Benzinmotoren einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad auf. Somit ist die Abgastemperatur des Dieselmotors 12 niedriger als die von Benzinmotoren. Infolgedessen ist die Abgastemperatur nicht immer ausreichend, um die Abgasbehandlungseinrichtung 30 zu erwärmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet der Controller 32 wahlweise Zylinder 18 ab, um die Abgastemperatur des Dieselmotors 12 zu erhöhen.
  • Eine Abschaltung kann nur während Perioden einer niedrigen Motorlast erfolgen, um sicherzustellen, dass die Zylinder 18, die zugeschaltet bleiben, ein ausreichendes Antriebsdrehmoment erzeugen. Der Controller 32 bestimmt die Motorlast auf der Grundlage der Signale der verschiedenen Sensoren. Wenn die Abgastemperatur unter dem Schwellenwert liegt und die Motorlast ausreichend niedrig ist, schaltet der Controller 32 eine Anzahl von Zylindern 18 ab und erhöht die Drehmomentabgabe der zugeschalteten Zylinder 18, indem die diesen zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird. Infolgedessen wird die Abgastemperatur der zugeschalteten Zylinder 18 erhöht. Eine Zylinderabschaltung wird durch den Controller erzielt, der Ausgangssignale sendet, die den Motor 12 anweisen, besondere Einlassventile 24 zu schließen und eine Kraftstoffbeaufschlagung durch besondere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 zu beenden.
  • Anhand von 2 wird die Abgastemperatursteuerung der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Bei Schritt 100 bestimmt die Steuerung, ob die Abgastemperatur niedriger als die Schwellentemperatur ist. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zurück. Sonst fährt die Steuerung mit Schritt 102 fort. Bei Schritt 102 bestimmt die Steuerung, ob die Motorlast ausreichend niedrig für eine Zylinderabschaltung ist. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zurück. Sonst fährt die Steuerung mit Schritt 104 fort.
  • Die Steuerung schaltet die ausgewählten Zylinder 18 ab, indem die zugehörigen Einlassventile 24 bei Schritt 104 geschlossen und die Kraftstoffzufuhr zu den ausgewählten Zylindern 18 bei Schritt 106 beendet wird. Bei Schritt 108 erhöht die Steuerung die Kraftstoffzufuhr zu den zugeschalteten Zylindern 18. Die erhöhte Kraftstoffmenge liefert ein niedrigeres Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern 18, was zu einer erhöhten Abgastemperatur führt. Das Abgas erwärmt in der Folge die Abgasbehandlungseinrichtung 30 auf eine ausreichende Temperatur, um bei Schritt 110 eine Behandlung in der Abgasbehandlungseinrichtung zu ermöglichen.
  • Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Abgastemperatursteuerungssystem für einen Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum, der einen ersten und einen zweiten Zylinder und einen Lufteinlass umfasst, der wahlweise eine Luftströmung in den ersten Zylinder ermöglicht. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht wahlweise eine Kraftstoffströmung in den ersten Zylinder. Ein Controller erhöht eine Abgas temperatur des Dieselmotors, indem der Lufteinlass geschlossen und die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesperrt wird, um den ersten Zylinder abzuschalten.

Claims (14)

  1. Abgastemperatursteuerungssystem für einen Dieselmotor mit bedarfsabhängigem Hubraum (DOD-Motor) (12), umfassend: einen ersten und einen zweiten Zylinder (18), einen Lufteinlass (20), der wahlweise eine Luftströmung in den ersten Zylinder (18) ermöglicht, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22), die wahlweise eine Kraftstoffströmung in den ersten Zylinder (18) ermöglicht, und einen Controller (32), der eine Abgastemperatur des Dieselmotors (12) erhöht, indem der Lufteinlass (20) geschlossen und die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) gesperrt wird, um den ersten Zylinder (18) abzuschalten.
  2. Abgastemperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (32) die Kraftstoffströmung zu dem zweiten Zylinder (18) erhöht, um das Abtriebsdrehmoment des Dieselmotors (12) aufrechtzuerhalten.
  3. Abgastemperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Einlassventil (24), das in dem Lufteinlass (20) angeordnet ist, um wahlweise eine Luftströmung durch den Lufteinlass (20) zu ermöglichen.
  4. Abgastemperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (20) nur teilweise geschlossen wird, um eine reduzierte Luftströmung in den ersten Zylinder (18) zu ermöglichen.
  5. Abgastemperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22) elektronisch gesteuert ist, um eine Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder (18) zu beenden.
  6. Verfahren zum Erhöhen der Abgastemperatur eines Dieselmotors (12), mit den Schritten: Betreiben des Dieselmotors (12) mit einem ersten und einem zweiten Zylinder (18), Schließen eines Lufteinlasses (20) des ersten Zylinders (104), Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu dem ersten Zylinder (106), und Betreiben des zweiten Zylinders (18), um die Abgastemperatur zu erhöhen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Betreibens des zweiten Zylinders (18) umfasst: Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zu einem zweiten Zylinder (108), um ein Abtriebsdrehmoment des Dieselmotors (12) aufrechtzuerhalten.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Schließens eines Lufteinlasses (104) umfasst: Schließen des in dem ersten Zylinder (18) angeordneten Einlassventils (24).
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abschaltens der Kraftstoffzufuhr zu dem ersten Zylinder (106) umfasst: elektronisches Steuern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22), um die Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder (18) zu beenden.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (20) teilweise geschlossen wird, um eine reduzierte Luftströmung in den ersten Zylinder (18) zu ermöglichen.
  11. Verfahren zum Behandeln von Emissionen eines Dieselmotors (12) mit bedarfabhängigem Hubraum, mit den Schritten: Abschalten eines ersten Zylinders (18), um eine Temperatur der Emissionen zu erhöhen (104, 106), Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zu verbleibenden Zylindern (108), um ein Motordrehmoment aufrechtzuerhalten, und Behandeln der Emissionen in einem Katalysator (30) (110).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abschaltens eines ersten Zylinders (18) umfasst: Schließen eines Lufteinlasses (20) in den ersten Zylinder (104), und Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu dem ersten Zylinder (106).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abschaltens eines ersten Zylinders (104) umfasst: Schließen eines in dem ersten Zylinder (18) angeordneten Einlassventils (24).
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abschaltens der Kraftstoffzufuhr (106) zu dem ersten Zylinder (18) umfasst: elektronisches Steuern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22), um die Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylinder (18) zu beenden.
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