DE102006009307B4

DE102006009307B4 - Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006009307B4
Application number: DE102006009307.0A
Authority: DE
Inventors: David Bevan; David Liller; Douglas Martin; John Shanahan
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: GB2424721B; US7236875B2; GB0605189D0; JP2006275048A; DE102006009307A1; GB2424721A; US20060213185A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug zum Erleichtern der Wärmeübertragung in den Fahrzeuginnenraum, wobei der Verbrennungsmotor (12) ein Ventil (64) zum Steuern der Bewegung von in den Verbrennungsmotor (12) eintretender Ansaugluft aufweist, wobei das Ventil (64) selbst in einer geschlossenen Position das Eintreten eines Teils der Ladeluft in den Verbrennungsmotor (12) ermöglicht, wobei in der geschlossenen Position eine Begrenzung der Ladeluft in den Verbrennungsmotor (12) bewirkt wird und eine Steuerung der Bewegung der in den Verbrennungsmotor (12) eintretenden Ladeluft derart bewirkt wird, dass die in den Verbrennungsmotor (12) eintretende Ladeluft eine sehr turbulente Strömung erfährt, wobei, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, welche wenigstens eine Fahrzeugbetriebsbedingung beinhaltet, das Ventil (64) wenigstens teilweise geöffnet wird, wodurch Turbulenzen unterdrückt werden und die Menge der in den Verbrennungsmotor (12) eintretenden Ansaugluft vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:Verzögern des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors (12), wenn die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei der Zündzeitpunkt derart verzögert wird, dass die Zündung immer noch vor dem oberen Totpunkt auftritt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 103 06 457 A1 bekannt und wird als Ergänzung von deren grundsätzlicher Lehre durchgeführt, die auf eine Zeitdauer eines Verbrennungszyklus normierte Verweilzeit heißer Verbrennungsgase im Brennraum zu verlängern, um den in das Kühlmittel eingetragenen Anteil der Verbrennungsenergie zu erhöhen.
Die DE 43 25 503 C1 offenbart ein Teillast-Betriebsverfahren einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei dem zum wirkungsvollen Motor- und Abgas-Heizen auch beim Fahrbetrieb im unteren Teillastbereich ohne Komforteinbuße ein extrem spät nach dem oberen Totpunkt gesteuerter Zündzeitpunkt einer Leerlaufdrehzahlregelung bei Magergemisch von konstanter Füllung mit einem lastwunschabhängig gesteuerten Zündzeitpunkt zur Drehmomentsteuerung im unteren Teillast-Fahrbereich bei betriebener Motor- und Abgasheizung und einer Erhöhung der Leerlaufdrehzahl kombiniert wird.
Die DE 102 53 979 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungseinrichtung, bei dem ein Eingriff in den Brennkraftmaschinenbetrieb vorgenommen wird, wenn eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung einen Grenzwert unterschreitet, wobei der Eingriff derart erfolgt, das sich der kleinstmögliche Kraftstoffverbrauch und eine Erhöhung der Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung ergeben.
Durch die Entwicklung von Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs = „hybrid electric vehicles“) wurde ein Weg geschaffen, Abgasemissionen zu reduzieren und die Kraftstoffausnutzung zu verbessern, indem die Zeitdauer reduziert wird, während welcher der Verbrennungsmotor läuft. Da HEVs mit Elektromotoren ausgestattet sind, kann außerdem die Größe des Verbrennungsmotors reduziert werden. Selbst in manchen herkömmlichen Fahrzeugen können Verbrennungsmotoren heutzutage kleiner als in vergleichbaren Vorgängermodellen sein, da Fortschritte in der Technologie des Verbrennungsmotors zu einem Anstieg der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors geführt haben.
Eine Konsequenz der geringeren Größe des Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug besteht darin, dass es länger dauern kann, bis sich der Fahrzeuginnenraum erwärmt hat. Hierdurch können Bequemlichkeit und Komfort für die Insassen auch insofern beeinträchtigt werden, als es länger dauern kann, bis die Windschutzscheibe enteist ist. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist in der US 2003 / 0 101 961 A1 von Foster, veröffentlicht am 5. Juni 2003, offenbart. Foster beschreibt die Deaktivierung von Zylindern in einem Verbrennungsmotor, um die in das Fahrzeugkühlsystem zurückgeführte Wärmemenge zu erhöhen. Foster diskutiert auch eine Reduzierung der Wärmekapazität des Kühlsystems derart, dass das Motorkühlmittel, welches durch die Innenraumheizungsanlage strömt, durch den Verbrennungsmotor hindurch nur an aktivierten Zylindern vorbei strömt.
Ein Nachteil des von Foster beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass kein Nutzen aus einer selektiven Verwendung eines Ladebewegungs-Steuerungsventils gezogen wird. Solche Ventile werden in manchen Verbrennungsmotoren verwendet, um die Verwirbelung bzw. Turbulenz der in den Verbrennungsmotor eintretenden Ansaugluft zu vergrößern, wodurch die Verbrennungseffizienz erhöht wird. Wenn ein Ladebewegungs-Steuerungsventil geöffnet wird, wird die Menge an Ansaugluft, welche in den Verbrennungsmotor eintritt, erhöht; dies geht normalerweise mit einer kühleren Verbrennung einher. Das Öffnen des Ladebewegungs-Steuerungsventils verringert jedoch auch die Verwirbelung der in den Verbrennungsmotor eintretenden Ansaugluft, was den Auswirkungen der erhöhten Luftmenge entgegenwirken kann, und führt außerdem zu einer Erhöhung der Verbrennungstemperatur. Dies wiederum kann dazu beitragen, den Fahrzeuginnenraum schneller zu erwärmen.
Eine andere Situation, welche eine unerwünschte Verlängerung der zur Aufwärmung des Fahrzeuginnenraums erforderlichen Zeit bewirken kann, ist gegeben, wenn eine Steuerlogik angesteuert wird, die zur schnellen Erwärmung eines Katalysators nach Starten des Verbrennungsmotors konfiguriert ist. Eine solche Steuerlogik kann verwendet werden, um unerwünschte Abgasemissionen zu reduzieren, kann jedoch den unerwünschten Effekt haben, dass weniger Wärme für den Fahrzeuginnenraum zur Verfügung steht. Ein Verfahren, welches zum schnellen Aufwärmen eines Katalysators verwendet wurde, besteht darin, den Zündzeitpunkt in einem Motor mit Fremdzündung zu verzögern. Dies führt dazu, dass unverbrannter Kraftstoff, welcher aus dem Verbrennungsmotor austritt, am Ort des Katalysators selbst oder in dessen Nähe verbrannt wird. Obwohl hierdurch ein Verfahren zum schnellen Aufwärmen des Katalysators geschaffen wird, wird die Wärmemenge reduziert, welche das Motorkühlmittel letztlich auf den Fahrzeuginnenraum übertragen kann. Daher kann ein bloßes Verzögern des Zündzeitpunkts und insbesondere ein Verzögern bis hinter den oberen Totpunkt mit einer schnelleren Erwärmung des Fahrzeuginnenraums in Konflikt stehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug bereitzustellen, mittels dessen eine schnelle und kraftstoffsparende Wärmeübertragung von dem Verbrennungsmotor auf den Fahrzeuginnenraum erreicht werden kann.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Motorparameter, wie beispielsweise der Zündzeitpunkt, so gesteuert bzw. eingestellt, dass eine schnellere Wärmeübertragungsrate von dem Verbrennungsmotor auf den Fahrzeuginnenraum erleichtert wird.
Außerdem weist der Verbrennungsmotor ein Ventil zur Steuerung der Strömungscharakteristik bzw. Bewegung der in den Verbrennungsmotor eintretenden Ansaugluft auf, und das Verfahren beinhaltet die Einstellung von wenigstens einem Motorparameter, um einen Anstieg der Rate der Temperaturzunahme des Verbrennungsmotors zu bewirken, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Hierdurch wird eine Zunahme der Rate der Wärmeübertragung von dem Verbrennungsmotor in den Fahrzeuginnenraum erleichtert. Das Ventil ist zumindest teilweise geöffnet, wenn die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Hierdurch werden Verwirbelungen unterdrückt, und die Menge an Ansaugluft, welche in den Verbrennungsmotor eintritt, wird vergrößert.
Durch die Erfindung wird insbesondere ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug bereitgestellt, bei dem die Wärmeübertragung in den Innenraum des Fahrzeugs erleichtert wird, wobei der Verbrennungsmotor ein Ventil zur Steuerung der Bewegung der Ansaugluft aufweist, welche in den Verbrennungsmotor eintritt, und wobei das Verfahren die Verzögerung eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors beinhaltet, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Diese wenigstens eine vorbestimmte Bedingung beinhaltet wenigstens eine Fahrzeugbetriebsbedingung. Das Ventil ist zumindest teilweise geöffnet, wenn die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Hierdurch werden Verwirbelungen unterdrückt, und die Menge an Ansaugluft, welche in den Verbrennungsmotor eintritt, wird erhöht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Teils des Fahrzeugs und der zugehörigen, in 1 gezeigten Steuerungsvorrichtung; und
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 und eine Lichtmaschine oder Generator 14 auf. Der Verbrennungsmotor 12 und der Generator 14 sind an eine Kraftübertragungseinheit gekuppelt, welche gemäß dieser Ausführungsform ein Planetengetriebe 16 ist. Natürlich können auch andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, einschließlich anderweitiger Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 12 an den Generator 14 anzukuppeln. Das Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad 18, einen Träger 20, Planetenräder 22 und ein Sonnenrad 24.
Der Generator 14 kann auch als Motor verwendet werden, wobei er Drehmoment an eine Welle 26 überträgt, die mit dem Sonnenrad 24 fest verbunden ist. In ähnlicher Weise überträgt der Verbrennungsmotor 12 Drehmoment an eine Welle 28, die mit dem Träger 20 fest verbunden ist. Eine Bremse 30 ist vorgesehen, um die Rotation der Welle 26 zu stoppen, wodurch das Sonnenrad 24 in seiner Position verriegelt bzw. festgelegt wird. Da diese Konfiguration ein Übertragen von Drehmoment von dem Generator 14 auf den Verbrennungsmotor 12 ermöglicht, ist eine Einwegkupplung 32 vorgesehen, so dass die Welle 28 in nur einer Richtung rotiert. Wenn der Generator 14 gemäß 1 in Wirkverbindung mit dem Verbrennungsmotor 12 steht, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 durch den Generator 14 gesteuert werden.
Das Hohlrad 18 ist an eine Welle 34 angeschlossen, welche an Fahrzeugantriebsräder 36 über einen zweiten Zahnradsatz 38 angeschlossen ist. Das Fahrzeug 10 weist eine zweite Lichtmaschine oder einen Motor 40 auf, welche bzw. welcher zur Übertragung von Drehmoment an eine Welle 42 verwendet werden kann. Andere Fahrzeuge innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung können andere Anordnungen von Lichtmaschinen sowie mehr oder weniger als zwei Lichtmaschinen aufweisen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform können sowohl der Motor 40 als auch der Generator 14 als Motoren zur Übertragung von Drehmoment verwendet werden. Alternativ können beide auch als Generator verwendet werden, wobei sie elektrische Energie auf einen Hochspannungsbus 44 und eine Energiespeichervorrichtung oder Batterie 46 übertragen.
Die Batterie 46 ist eine Hochspannungsbatterie, welche in der Lage ist, elektrische Energie zum Betreiben des Motors 40 und des Generators 14 abzugeben. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen können bei einem Fahrzeug wie dem Fahrzeug 10 verwendet werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung wie etwa ein Kondensator verwendet werden, welche, ähnlich wie eine Hochspannungsbatterie, elektrische Energie sowohl speichern als auch abgeben kann. Alternativ kann eine Vorrichtung wie etwa eine Brennstoffzelle in Verbindung mit einer Batterie und/oder einem Kondensator verwendet werden, um elektrische Energie für das Fahrzeug 10 bereitzustellen.
Wie in 1 dargestellt, können der Motor 40, der Generator 14, das Planetengetriebe 16 und ein Teil des zweiten Zahnradsatzes 38 gemeinsam als Transaxle 48 bezeichnet werden. Das Transaxle 48 ist analog zu einem Getriebe in einem herkömmlichen Fahrzeug. Folglich wird dann, wenn der Fahrer einen bestimmten Gang auswählt, das Transaxle 48 geeignet angesteuert, um diesen Gang bereitzustellen. Zur Steuerung des Verbrennungsmotors 12 und der Komponenten des Transaxles 48, zum Beispiel des Generators 14 und des Motors 40, wird eine Steuerungsvorrichtung, welche einen Controller 50 umfasst, bereitgestellt. Gemäß 1 ist der Controller 50 eine Kombination aus einem Fahrzeugsystemcontroller und einem Antriebsstrangsteuerungsmodul (VSC/PCM). Wenn er auch als einzelne Hardwarekomponente dargestellt ist, kann er mehrere Controller in Form einer Mehrzahl von Hardwarevorrichtungen aufweisen, oder mehrere Softwarecontroller innerhalb einer oder mehrerer Hardwarevorrichtungen.
Ein CAN (= „controller area network“) 52 ermöglicht eine Datenübertragung zwischen dem VSC/PCM 50 und dem Transaxle 48 sowie einem Batteriesteuerungsmodul (BCM) 54. Ebenso wie die Batterie 46 das BCM 54 aufweist, können andere von dem VSC/PCM 50 gesteuerte Vorrichtungen ihre eigenen Controller aufweisen. Beispielsweise kann eine Motorsteuerungseinheit (ECU = „engine control unit“) Daten mit dem VSC/PCM 50 austauschen und Steuerungsfunktionen an dem Verbrennungsmotor 12 durchführen. Zusätzlich kann das Transaxle 48 einen Controller oder mehrere Controller aufweisen, beispielsweise ein Transaxle-Steuerungsmodul (TCM), welche zur Steuerung spezifischer Komponenten innerhalb des Transaxle 48, wie beispielsweise des Generators 14 und/oder des Motors 40, konfiguriert sind. Einige oder sämtliche dieser Controller können ein Teil eines Steuerungssystems für die vorliegende Erfindung sein.
1 zeigt auch ein Luftansaugrohr 56 und ein Abgasrohr 58, welche jeweils einen Strömungskanal zu dem Verbrennungsmotor 12 hin sowie von diesem weg bilden. Außerdem sind Kühlmittelleitungen 60 und 62 gezeigt, welche zu dem Verbrennungsmotor 12 sowie von diesem weg führen. Das Luftansaugrohr 56, das Abgasrohr 58 und die Kühlmittelleitungen 60, 62 sind detaillierter in 2 gezeigt. Obwohl das Fahrzeug 10, welches in 1 gezeigt ist, ein HEV ist, versteht es sich, dass von der vorliegenden Erfindung auch andere Arten von Fahrzeugen umfasst werden, einschließlich herkömmlicher „nur Verbrennungsmotor“-Fahrzeuge. Ferner ist, obwohl das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 ein Parallel-Reihen-HEV ist, die vorliegende Erfindung nicht auf HEVs mit einer solchen „Powersplit“-Konfiguration beschränkt.
Gemäß 2 empfängt das Luftansaugrohr 56 Ladeluft, welche für das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 Umgebungsluft aus dem Bereich außerhalb des Fahrzeugs 10 ist. Bei anderen Arten von Fahrzeugen, beispielsweise mit einem Turbolader-Verbrennungsmotor, kann die Ladeluft vor dem Eintritt in den Verbrennungsmotor komprimiert werden. Außerdem kann bei manchen Konfigurationen Abgas zurück zu dem Verbrennungsmotor geführt und mit komprimierter oder nicht komprimierter Frischluft kombiniert werden. Vor dem Eintritt in die Motorzylinder durchströmt die Ladeluft ein Ladebewegungs-Steuerungsventil 64. Das in 2 gezeigte Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 hat zwei Stellungen: „offen“ und „geschlossen“. Natürlich können auch andere Arten von Ladebewegungs-Steuerungsventilen mit mehreren Stellungen zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung verwendet werden.
Das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 ermöglicht das Eintreten eines Teils der Ladeluft in den Verbrennungsmotor 12 selbst dann, wenn es sich in der geschlossenen Position befindet. Zusätzlich zu der Begrenzung der Strömung von Ladeluft in den Verbrennungsmotor 12 steuert das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 in seiner geschlossenen Stellung die Bewegung der in den Verbrennungsmotor 12 eintretenden Ladeluft. Insbesondere bewirkt das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64, dass in den Verbrennungsmotor 12 eintretende Ladeluft eine sehr turbulente Strömung erfährt. Dies führt dazu, dass Ladeluft, welche in den Verbrennungsmotor 12 eintritt, effizienter mit dem in den Verbrennungsmotor 12 eingespritzten Kraftstoff durchmischt wird, wodurch eine effizientere Verbrennung geschaffen wird. Wenn das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 geöffnet ist, wird die Begrenzung der Luftströmung in den Verbrennungsmotor 12 sowie auch die Turbulenz der Strömung reduziert. Wie unten weiter ausgeführt, steuert das VSC/PCM 50 den Betrieb des Ladebewegungs-Steuerungsventils 64, was einen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Das Fahrzeug 10 weist auch einen katalytischen Wandler oder Katalysator 66 auf, welcher Abgas von dem Verbrennungsmotor 12 empfängt und Reaktionen innerhalb des Abgases erleichtert, so dass Emissionen in die Atmosphäre reduziert werden. Damit der Katalysator 66 die Reaktionen innerhalb des Abgases zur Reduzierung von Emissionen effizient herbeiführt, ist es wünschenswert, dass der Katalysator 66 seine Aktivierungs- oder Anspringtemperatur erreicht. Wie oben erwähnt, kann die Implementierung einer Steuerungsvorrichtung zur Lieferung von Motorwärme an einen Katalysator wie den Katalysator 66 die Wärmemenge, welche zur Aufwärmung des Fahrzeuginnenraums und/oder zum Enteisen einer Windschutzscheibe verfügbar ist, reduzieren. Wie unten ausgeführt, trägt die vorliegende Erfindung beiden Umständen hinreichend Rechnung.
Gemäß 2 führt die Kühlmittelleitung 62 von dem Verbrennungsmotor 12 in einen Wärmetauscher 68. Umgekehrt erleichtert die Kühlmittelleitung 60 eine Kühlmittelströmung von dem Wärmetauscher 68 zurück in den Verbrennungsmotor 12. Der Wärmetauscher 68 empfängt auch Luft, welche durch einen Kanal 70 eintretende Frischluft oder zurückgeführte Luft sein kann, die von einem Fahrzeuginnenraum 72 durch einen Kanal 74 zugeführt wird. Die in den Wärmetauscher 68 eintretende Luft nimmt Wärme von dem Motorkühlmittel auf und liefert sie durch einen Kanal 76 zurück in den Fahrzeuginnenraum 72. Es versteht sich, dass die schematische Darstellung gemäß 2 eine vereinfachte Version eines tatsächlichen Wärmetausches und eines Kanalsystems darstellt. Schließlich kann, wenn die Luft von dem Fahrzeuginnenraum 72 nicht durch den Kanal 74 zurückgeführt wird, diese Luft durch einen Kanal 78 zurück in die Umgebungsluft außerhalb des Fahrzeugs zurückgeführt werden.
3 zeigt ein Flussdiagram 80 mit einer Implementierung der vorliegenden Erfindung. Gemäß 1 und 2 wird die Steuerungslogik mit Implementierung des in dem Flussdiagramm 80 dargestellten Verfahrens in den VSC/PCM 50 programmiert. Natürlich kann ein Teil der Steuerungslogik oder die gesamte Steuerungslogik in einem oder mehreren unterschiedlichen Controllern, wie zum Beispiel einer ECU, untergebracht sein. Im Schritt 82 werden eine oder mehrere Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt. Die Fahrzeugbetriebsbedingungen können zum Beispiel Umstände wie den aktuell gewählten Getriebegang, die Temperatur des Katalysators 66, die seit dem Start des Verbrennungsmotors 12 vergangene Zeitspanne und die Temperatur des Motorkühlmittels beinhalten. Zusätzlich wird im Schritt 84 die Temperatur der Umgebungsluft im Außenraum des Fahrzeugs 10 bestimmt. Es ist zu erwähnen, dass die Schritte 82, 84, obwohl sie in dem Flussdiagramm 80 chronologisch gezeigt sind, in einer beliebigen Reihenfolge, beispielsweise auch gleichzeitig erfolgen können.
Nach den Schritten 82, 84 wird im Schritt 86 festgestellt, ob die ermittelten Zustände mit vorbestimmten Zuständen übereinstimmen. Die vorbestimmten Zustände können in einen oder mehrere Controller, wie zum Beispiel den VSC/PCM 50 vorprogrammiert sein. Die Anzahl und Art der ermittelten Zustände sowie der zu vergleichenden vorbestimmten Zustände kann nach Wunsch modifiziert werden. Beispielsweise umfasst die vorliegende Erfindung das Einstellen von wenigstens einem Motorparameter derart, dass eine Zunahme der Anstiegsrate der Motortemperatur bewirkt wird, zum Beispiel die Verzögerung des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 12. Abhängig von dem Grad der Zündverzögerung kann der Fall eintreten, dass der Verbrennungsmotor 12 nicht so glatt läuft, wie er ohne die Zündverzögerung betrieben wird, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 beeinflusst werden kann. Folglich kann es wünschenswert sein, eine der Fahrzeugbetriebsbedingungen auf die Gangwahl des Getriebes (oder zum Beispiel des Transaxles 48) zu setzen, und die vorbestimmte Bedingung als erfüllt anzusehen, wenn die Gangwahl „Parken“ ist. Hierdurch würde sichergestellt, dass durch die Zündzeitpunktverzögerung des Motors das Fahrverhalten nicht beeinflusst wird.
Andere Bedingungen können als Einstiegsbedingungen für den Teil des Verfahrens verwendet werden, welcher zu einem schnellen Aufheizen des Verbrennungsmotors 12 führt. Beispielsweise kann der VSC/PCM 50 ein oder mehrere Eingangssignale, die auf die Temperatur des Motorkühlmittels bezogen sind, empfangen. Natürlich kann die Temperatur des Motorkühlmittels direkt mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren gemessen werden, oder alternativ von anderen erfassten Zuständen, wie zum Beispiel der Zylinderkopftemperatur, abgeleitet werden. Es kann dann wünschenswert sein, die Kühlmitteltemperatur mit einer vorbestimmten Kühlmitteltemperatur zu vergleichen, um festzustellen, ob diese mit der vorbestimmten Temperatur übereinstimmt oder darunter liegt. Auf diese Weise bestünde dann, wenn die Kühlmitteltemperatur bereits hoch war, keine Notwendigkeit, den Rest des Verfahrens, wie beispielsweise die Anpassung des Motorzündzeitpunkts, zu implementieren.
Eine andere Fahrzeugbetriebsbedingung, die untersucht werden kann, ist die Temperatur des Katalysators 66. Wie oben erwähnt, kann die Steuerung des Betriebs eines Verbrennungsmotors wie des Verbrennungsmotors 12 zum schnellen Aufheizen eines Katalysators einer schnellen Aufheizung des Fahrzeuginnenraums zuwider laufen. Nichtsdestoweniger ist es immer noch wünschenswert, eine schnelle Aufheizung des Katalysators sicherzustellen. Daher umfasst die vorliegende Erfindung auch die Bestimmung der Temperatur des Katalysators vor einer Fortführung des Verfahrens. Wie im Falle der Temperatur des Motorkühlmittels kann die Temperatur des Katalysators direkt gemessen werden oder aus anderen Parametern, wie zum Beispiel der Motordrehzahl, Last, etc. abgeleitet werden. Die Temperatur des Katalysators 66 kann mit einer vorbestimmten Katalysatortemperatur, zum Beispiel 510 °C (= 950 °F), verglichen werden, um sicherzustellen, dass die Katalysatortemperatur wenigstens gleich dieser Temperatur ist.
Im Schritt 82 kann auch ermittelt werden, wie lange der Verbrennungsmotor 12 gelaufen ist. Insbesondere kann die Zeitspanne nach dem Start des Verbrennungsmotors mit einer vorbestimmten Zeitspanne, zum Beispiel 90 Sekunden, verglichen werden, um sicherzustellen, dass der Verbrennungsmotor 12 für wenigstens die vorbestimmte Zeitspanne gelaufen ist. Dies trägt dazu bei, sicherzustellen, dass der Katalysator 66 angemessen erwärmt wurde, bevor der Rest des Verfahrens implementiert wird. Wie oben in Zusammenhang mit Schritt 84 ausgeführt, wird die Temperatur der Umgebungsluft bestimmt. Diese Temperatur kann mit einer vorbestimmten Temperatur, zum Beispiel 0 °C (= 32 °F), verglichen werden, um sicherzustellen, dass die Temperatur der Umgebungsluft wenigstens gleich dieser Temperatur ist. Dies trägt dazu bei, sicherzustellen, dass ein oder mehrere Motorparameter nicht unnötig angepasst werden, um den erhöhten Wärmetransfer in den Fahrzeuginnenraum 32 zu erleichtern.
Je nachdem, wie der VSC/PCM 50 programmiert ist, müssen eine oder mehrere der zuvor genannten Bedingungen, oder auch in der obigen Diskussion nicht erwähnte Bedingungen, erfüllt sein, bevor zu den restlichen Schritten des Verfahrens übergegangen wird. Daher geht das Verfahren dann, wenn eine oder mehrere der untersuchten Bedingungen nicht mit den vorbestimmten Bedingungen übereinstimmen, zurück zum Schritt 82, wo diese Bedingungen erneut ermittelt und mit den vorbestimmten Bedingungen im Schritt 86 verglichen werden.
Wenn einer oder mehrere Bedingungen mit einer entsprechenden vorbestimmten Bedingung übereinstimmen, wird der Motorzündzeitpunkt im Schritt 88 verzögert. Wie oben erwähnt, können andere Motorparameter so angepasst werden, dass die Rate der Wärmeübertragung von dem Verbrennungsmotor 12 auf den Fahrzeuginnenraum 72 vergrößert wird. Beispielsweise kann die Menge des in den Verbrennungsmotor 12 eingespritzten Kraftstoffs eingestellt werden, oder es kann im Falle eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung angepasst werden. Für die Ausführungsform gemäß 3 wird der Motorzündzeitpunkt im Schritt 88 verzögert. Wie oben erwähnt, tritt dann, wenn der Zündzeitpunkt zu sehr verzögert wird, die überwiegende Verbrennung bei dem Katalysator 66 oder in dessen Nähe auf. Daher wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Zündzeitpunkt auf 10° bis 12° hinter dem Punkt des maximalen Bremsmoments eingestellt. Folglich tritt die Zündung immer noch vor dem oberen Totpunkt auf. Dies trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 12 und nicht an einem Ort im Abgassystem auftritt, wo die Wärme nicht für den Fahrzeuginnenraum 72 genutzt werden kann.
Zusätzlich zur Verzögerung des Zündzeitpunkts im Schritt 88 wird das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 im Schritt 90 geöffnet. Obwohl das Öffnen des Ladebewegungs-Steuerungsventils 64 mehr Luft in den Verbrennungsmotor 12 eintreten lässt, was normalerweise auf eine kühlere Verbrennung hinweist, trägt die weniger turbulente Strömung der in den Verbrennungsmotor 12 eintretenden Luft zur Schaffung einer Verbrennung bei, welche heißer ist, als wenn das Ladebewegungs-Steuerungsventil 64 geschlossen wäre. Das Ergebnis ist im Gegensatz zu der üblichen Regel, dass eine Zunahme der in den Verbrennungsmotor eintretenden Luftmenge zu einer Reduzierung der Verbrennungstemperatur führt. Folglich wird durch die vorliegende Erfindung ein effizientes Verfahren zum schnellen Aufwärmen des Fahrzeuginnenraums selbst in Fahrzeugen mit einem relativ kleinen Verbrennungsmotor und einer relativ geringen Wärmeabgabe bereitgestellt.
Obwohl die Schritte 88, 90 in 3 chronologisch dargestellt sind, können sie in einer beliebigen Reihenfolge, auch simultan, durchgeführt werden. Wie ebenfalls in 3 gezeigt ist, geht das Verfahren nach der Verzögerung des Motorzündzeitpunkts und dem Öffnen des Ladebewegungs-Steuerungsventils 64 zurück zum Schritt 82, wo die Zustände erneut zum Vergleich mit vorbestimmten Zuständen bestimmt werden. Obwohl die Rückkehr von Schritt 82 eine chronologische Reihenfolge beinhalten kann, können die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und/oder der Umgebung auch fortschreitend, beispielsweise in vorbestimmten Intervallen, ermittelt werden. Auf diese Weise kann das Verfahren beendet werden, wenn sich Zustände ändern, während der Motorzündzeitpunkt angepasst wird oder das Ladebewegungs-Steuerungsventil geöffnet wird. Folglich kann zu einem beliebigen Zeitpunkt, zu dem die geeigneten Bedingungen erfüllt sind, der Motorzündzeitpunkt wieder normal eingestellt werden, und das Ladebewegungs-Steuerungsventil kann nach Wunsch neu positioniert werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug zum Erleichtern der Wärmeübertragung in den Fahrzeuginnenraum, wobei der Verbrennungsmotor (12) ein Ventil (64) zum Steuern der Bewegung von in den Verbrennungsmotor (12) eintretender Ansaugluft aufweist, wobei das Ventil (64) selbst in einer geschlossenen Position das Eintreten eines Teils der Ladeluft in den Verbrennungsmotor (12) ermöglicht, wobei in der geschlossenen Position eine Begrenzung der Ladeluft in den Verbrennungsmotor (12) bewirkt wird und eine Steuerung der Bewegung der in den Verbrennungsmotor (12) eintretenden Ladeluft derart bewirkt wird, dass die in den Verbrennungsmotor (12) eintretende Ladeluft eine sehr turbulente Strömung erfährt, wobei, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, welche wenigstens eine Fahrzeugbetriebsbedingung beinhaltet, das Ventil (64) wenigstens teilweise geöffnet wird, wodurch Turbulenzen unterdrückt werden und die Menge der in den Verbrennungsmotor (12) eintretenden Ansaugluft vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Verzögern des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors (12), wenn die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei der Zündzeitpunkt derart verzögert wird, dass die Zündung immer noch vor dem oberen Totpunkt auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ferner ein Getriebe aufweist, wobei das Verfahren ferner die Ermittlung eines gewählten Getriebegangs umfasst, und wobei die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn der gewählte Getriebegang „Parken“ ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ferner einen Katalysator (66) zur Reduzierung von Abgasemissionen aufweist, wobei das Verfahren ferner die Bestimmung der Temperatur des Katalysators (66) beinhaltet, wobei die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn die Katalysatortemperatur gleich oder größer einer vorbestimmten Katalysatortemperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seit dem Start des Verbrennungsmotors (12) vergangene Zeitspanne bestimmt wird, wobei die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn die seit dem Start des Verbrennungsmotors (12) vergangene Zeitspanne wenigstens gleich einer vorbestimmten Zeitspanne ist.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner ein Kühlmittel zum Steuern der Temperatur des Verbrennungsmotors (12) aufweist, wobei das Verfahren ferner die Bestimmung der Temperatur des Kühlmittels beinhaltet, wobei die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn die Kühlmitteltemperatur gleich oder unterhalb einer vorbestimmten Kühlmitteltemperatur ist.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner die Temperatur der Umgebungsluft außerhalb des Fahrzeugs (10) ermittelt wird, und dass die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung beinhaltet, dass die Temperatur der Umgebungsluft gleich groß wie oder kleiner als eine vorbestimmte Umgebungslufttemperatur ist.