DE102011002716A1

DE102011002716A1 - Verfahren und Systeme für unterstützte direkte Startsteuerung

Info

Publication number: DE102011002716A1
Application number: DE102011002716A
Authority: DE
Inventors: Joseph Normann Mich. Ulrey; Roos Dykstra Mich. Pursifull; John D. Oreg. Russel
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2011-07-28
Also published as: US20110192374A1; US7933711B1; CN102135039A; US8131453B2; CN102135039B

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Beschleunigen einer Motorenverlangsamung in einer Maschine, die während Motorenleerlaufstoppbedingungen abgeschaltet wird und während Neustartbedingungen neu gestartet wird, geschaffen. In einem Beispiel weist das Verfahren während eines automatischen Motorenleerlaufstopps das Ausschalten des Zündfunkens, das Betreiben eines ersten Zylinders mit einem fetten Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das fetter ist als eine fette Entzündbarkeitsgrenze, das Betreiben eines zweiten Zylinders mit einem mageren Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das magerer ist als eine magere Entzündbarkeitsgrenze, und das Mischen von unverbranntem Abgas vom ersten und vom zweiten Zylinder mit Abgas, wobei das Abgasgemisch im Wesentlichen stöchiometrisch ist, auf.

Description

Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Steuern eines Motorenabschaltens und eines anschließenden Motorenneustarts.
Hintergrund und Zusammenfassung
Fahrzeuge wurden entwickelt, um einen Leerlaufstopp durchzuführen, wenn Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, und den Motor automatisch neu zu starten, wenn Neustartbedingungen erfüllt sind. Solche Leerlaufstoppsysteme ermöglichen Kraftstoffeinsparungen, die Verringerung von Abgasemissionen, die Verringerung des Geräuschs und dergleichen. Motoren können von der Leerlaufstoppbedingung in Reaktion auf eine Fahrzeugstartanforderung vom Fahrer neu gestartet werden oder automatisch neu gestartet werden, ohne eine Fahrereingabe zu empfangen, beispielsweise in Reaktion auf Motorenbetriebsparameter, die außerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegen.
Eine Beispielmethode zum Abschalten des Motors während einer Leerlaufstoppbedingung ist das Abschalten einer Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern beispielsweise durch Durchführen eines Kraftstoffschubabschaltens (DFSO). Die Erfinder haben jedoch mehrere potentielle Probleme bei einer solchen Methode erkannt. Als ein Beispiel kann nach dem Kraftstoffzufuhrabschalten die Maschine die Bewegung nicht sofort stoppen und die Kolben können weiterhin Luft durch den Motor pumpen, wenn der Motor ausläuft. Die durch das Motorenabgassystem gepumpte Luft kann einen Abgaskatalysator mit Sauerstoff sättigen und/oder die Katalysatortemperatur unter ihren Betriebsbereich verringern. An sich können beide Situationen zusätzlichen Kraftstoff benötigen, um den Katalysator während eines anschließenden Neustarts instand zu setzen. Der zusätzliche Kraftstoff bildet eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs.
Eine weitere Beispielmethode zum schnellen Abschalten der Maschine (des Motors) während einer Leerlaufstoppbedingung ist durch Kerns et al. in US 7 159 561 dargestellt. Hierbei wird eine Abschaltsequenz in zwei Phasen mit einer ersten Phase, in der der Zündfunke in den Arbeitshub spät verstellt wird, und einer zweiten Phase, in der der Zündfunke in den Kompressionshub vorverstellt wird, durchgeführt. Der verzögerte Zündfunke in der ersten Phase ermöglicht, dass die Maschine verlangsamt wird, während die Verbrennungsgase zum Katalysator geliefert werden. Der vorverstellte Zündfunke in der zweiten Phase ermöglicht, dass die Maschine schnell gestoppt wird, indem ein Verbrennungsereignis im Kompressionshub bewirkt wird. Obwohl die Methode die Katalysatorsauerstoffsättigungs- und Katalysatortemperaturprobleme angehen kann, indem der Zündfunke gesteuert wird, können potentielle Fehlzündungen oder ungewollte Verbrennungen aufgrund von Zündsystemfehlern und/oder einer Verschlechterung entstehen. Solche Ergebnisse können die Chancen auf ein rechtzeitiges Motorenabschalten verringern.
Wenn ein Fahrer einen Sinneswandel hat, während der Motor (i. f. teilweise als die Maschine bezeichnet) abgeschaltet wird (z. B. immer noch verlangsamt), und die Maschine sofort neu starten will, kann ferner ein wünschenswerter schneller Neustart nicht möglich sein. Insbesondere kann der Fahrer warten müssen, bis die Maschine die Drehung vollständig stoppt, bevor der Motorenstarter wieder eingerückt werden kann. An sich kann dies die Neustartzeit beträchtlich verlängern und die Qualität des Neustartvorgangs verschlechtern.
In einem Beispiel können folglich einige der obigen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, das während eines automatischen Motorenleerlaufstopps das Abschalten des Zündfunkens und das Betreiben eines ersten Zylinders mit einem fetten Verhältnis von Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das fetter ist als eine fette Entzündbarkeitsgrenze, und das Betreiben eines zweiten Zylinders mit einem mageren Verhältnis von Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das magerer ist als eine magere Entzündbarkeitsgrenze, enthält. Das Verfahren kann ferner das Mischen von unverbranntem Abgas vom ersten und zweiten Zylinder mit Abgas aufweisen, wobei das Abgasgemisch im Wesentlichen stöchiometrisch ist.
Das Motorenabschalten kann beispielsweise durch Einrücken eines Starters ohne Anlegen eines Starterstroms und Versorgen der Maschine mit Kraftstoff ohne Zündfunke während eines Leerlaufstoppvorgangs beschleunigt werden. Durch Einrücken des Starters ohne Anlegen des Starterstroms können Motorenumkehrungen während der Motorenverlangsamung verringert werden. In einer Beispielausführungsform kann das Motorenabschalten durchgeführt werden, wenn der MAP auf oder nahe Atmosphärendruck (oder Luftdruck BP) liegt. Alternativ kann der MAP beispielsweise unter Verwendung einer Drosselklappe in Richtung des BP eingestellt werden. An sich kann eine wesentlich schnellere Motorenverlangsamung durch Einleiten des Motorenabschaltens beim BP als bei Drücken unter dem Atmosphärendruck erreicht werden.
Durch Versorgen der Maschine mit Kraftstoff ohne Zündfunke während des Abschaltens kann die Verbrennung am Katalysator und nicht im Zylinder oder im Kanal stattfinden. Folglich kann eine exotherme Reaktion am Katalysator erzeugt werden, um die Katalysatortemperatur direkt vor dem Motorenstopp zu erhöhen, wodurch die Dauer, die der Katalysator während des ausgeschalteten Motors über der Anspringtemperatur bleibt, verlängert wird. Durch Kraftstoffversorgung ohne Zündfunke kann eine ungewollte Verbrennung im Zylinder verringert werden. Eine Verbrennung aufgrund von unabsichtlichen Zündfunken kann weiter verringert werden, indem die Maschine außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen des Zündfunkens mit Kraftstoff versorgt wird. Auf der Basis von Motorenbetriebsbedingungen, wie z. B. Motorendrehzahl, Motorentemperatur und Zylinderposition, können beispielsweise einige Zylinder fett und über der Entzündbarkeitsgrenze mit Kraftstoff versorgt werden, während einige Zylinder mager und unter der Entzündbarkeitsgrenze mit Kraftstoff versorgt werden können. Die Menge des in jeden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs (das heißt ein Grad der Magerkeit oder Fettheit) kann derart eingestellt werden, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des endgültigen Abgasgemisches, das durch den Katalysator gelenkt wird, stöchiometrisch ist. Während eines anschließenden Motorenneustarts kann die Maschine dann auf der Basis der Katalysatortemperatur und/oder des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert werden.
In dieser Weise kann das Motorenabschalten beschleunigt werden, wodurch die Menge an Sauerstoff, der durch den Katalysator gepumpt wird, verringert wird. Durch Verringern der Menge an Luft, die durch den Katalysator gepumpt wird, kann die Menge an Kraftstoff, die erforderlich ist, um den Katalysator während des anschließenden Motorenneustarts zu konditionieren, verringert werden, wodurch die Kraftstoffsparsamkeit verbessert wird. Durch vorübergehendes Erhöhen der Katalysatortemperatur zum Zeitpunkt des Abschaltens kann die Dauer während der ausgeschalteten Maschine, die der Katalysator über der Anspringtemperatur bleibt, verlängert werden. Durch Verbrennen am Katalysator kann die Sauerstoffsättigung des Katalysators ferner verringert werden. In dieser Weise kann das Eintreten eines Motorenneustarts in Reaktion auf niedrige Katalysatortemperaturen verringert werden.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Fahrzeugantriebsstrang.
2 zeigt einen Ablaufplan hoher Ebene zum Ausführen eines Motorenleerlaufstoppvorgangs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt einen Ablaufplan hoher Ebene zum Ausführen eines beschleunigten Motorenabschaltens.
4 zeigt einen Ablaufplan hoher Ebene zum Ausführen eines Neustartvorgangs nach dem Leerlaufstoppvorgang von 2.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Durchführen eines beschleunigten Motorenabschaltens mit stöchiometrischem Abgas, um die Motorenverlangsamung während eines Leerlaufstopps zu beschleunigen und Bedingungen mit erhöhter Katalysatortemperatur während des Abschaltens zu verlängern. In Reaktion auf Leerlaufstoppbedingungen kann eine Motorensteuereinheit dazu konfiguriert sein, einen Starter einzurücken, ohne einen Starterstrom anzulegen, um ein Antiumkehrdrehmoment auf die rotierende Maschine aufzubringen. Die Steuereinheit kann auch eine Drosselklappenposition einstellen, um dadurch den Krümmerdruck näher an den Atmosphärendruck zu erhöhen (2). In einem Beispiel kann die Steuereinheit ferner die Kraftstoffeinspritzung und den Zündfunkenzeitpunkt einstellen, um ein beschleunigtes Abschalten mit stöchiometrischem Abgas durchzuführen. Wie in 3 gezeigt, kann hierbei die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder der Maschine auf der Basis von individuellen Zylinderentzündbarkeitsgrenzen eingestellt werden. In einige Zylinder kann beispielsweise fett eingespritzt werden, während in einige Zylinder mager eingespritzt wird, wobei die Einspritzungen derart eingestellt werden, dass das endgültige Abgas stöchiometrisch ist. Während eines anschließenden Motorenneustarts aus dem Leerlaufstopp (4) kann die Maschine mit Startermotorunterstützung erneut gestartet werden, und die Kraftstoffeinspritzung kann auf der Basis des vorangehenden Abschaltvorgangs eingestellt werden.
In dieser Weise kann ein Bremsdrehmoment durch den eingerückten Starter aufgebracht werden, um die Motorenverlangsamung zu beschleunigen, während die Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen der Zylinder verwendet werden kann, um die Katalysatortemperaturen während des Abschaltens vorübergehend zu erhöhen. Durch Verlängern der Zeit während der ausgeschalteten Maschine, während der die Katalysatortemperatur über einem Schwellenwert (wie z. B. einer Anspringtemperatur) bleibt, können Motorenneustarts aufgrund von Bedingungen mit niedriger Katalysatortemperatur verringert werden. Durch Abschalten des Zündfunkens und ferner durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen der Maschine kann die Abhängigkeit von der Zündfunkensteuerung verringert werden, während auch die Möglichkeit von Fehlzündungen aufgrund von unabsichtlichen Zündfunken verringert wird. Durch Beschleunigen der Motorenverlangsamung kann die Menge an Luft, die beim Abschalten durch den Katalysator gepumpt wird, auch verringert werden. Durch Einstellen der Drosselklappe, um einen höheren MAP bei ausgeschalteter Maschine zu ermöglichen, kann die Motorenverlangsamung beschleunigt werden, während das Einrücken eines Starters während der Motorenverlangsamung ermöglicht, dass Motorenumkehrungen während der Verlangsamung verringert werden. Durch Verringern von Motorenumkehrungen kann eine Motorenposition während eines anschließenden Motorenneustarts besser abgeschätzt werden. Die Motorenposition kann beispielsweise selbst unter Verwendung von kostengünstigen Sensoren besser abgeschätzt werden. Durch Verhindern der Motorenumkehr können außerdem auch konkrete NVH-Vorteile erreicht werden. In dieser Weise kann die Qualität von Motorenabschaltungen und anschließenden Neustarts verbessert werden.
1 zeigt eine Blockdiagrammanordnung eines Fahrzeugantriebsstrangs 10. Der Antriebsstrang 10 kann durch eine Maschine 22 angetrieben werden. In einem Beispiel kann die Maschine 22 eine Benzinmaschine sein. In alternativen Ausführungsformen können andere Motorenkonfigurationen verwendet werden, beispielsweise eine Dieselmaschine. Die Maschine 22 kann mit einem Motorenstartsystem 24, einschließlich eines Starters, gestartet werden. In einem Beispiel kann der Starter ein motorbetriebener (oder batteriebetriebener) Starter sein. In einem anderen Beispiel kann der Starter ein Antriebsgruppen-Antriebsmotor wie z. B. ein Hybrid-Antriebsaggregat, das mit der Maschine über eine Kopplungsvorrichtung verbunden ist, sein. Die Kopplungsvorrichtung kann ein Getriebe, ein oder mehrere Zahnräder und/oder irgendeine andere geeignete Kopplungsvorrichtung aufweisen. Der Starter kann beispielsweise eine Freilaufkupplung aufweisen. Die Maschine 22 kann ferner ein Drehmoment über einen Drehmomentaktuator 26 wie z. B. eine Kraftstoffeinspritzdüse, Drosselklappe usw. erzeugen oder einstellen. Im Fall eines Hybridfahrzeugs kann außerdem die Antriebsgruppe verwendet werden, um die Maschine zu verlangsamen oder zu beschleunigen, wie gewünscht.
Ein Motorenausgangsdrehmoment kann zum Drehmomentwandler 28 übertragen werden, um ein Automatikgetriebe 30 anzutreiben, indem eine oder mehrere Kupplungen, einschließlich einer Vorwärtsgangkupplung 32, eingerückt werden, wobei der Drehmomentwandler als Komponente des Getriebes bezeichnet werden kann. An sich können mehrere derartige Kupplungen nach Bedarf eingerückt werden. Die Ausgangsleistung des Drehmomentwandlers kann wiederum durch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 gesteuert werden. Wenn die Drehmoment-Wandler-Überbrückungskupplung 34 vollständig ausgerückt ist, überträgt der Drehmomentwandler 28 ein Drehmoment zum Automatikgetriebe 30 über eine Fluidübertragung zwischen dem Drehmomentwandler-Turbinenrad und dem Drehmomentwandler-Pumpenrad, wodurch eine Drehmomentvervielfachung ermöglicht wird. Wenn dagegen die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 vollständig eingerückt ist, wird das Motorenausgangsdrehmoment direkt über die Kupplung des Drehmomentwandlers 28 zu einer Eingangswelle (nicht dargestellt) des Getriebes 30 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 teilweise eingerückt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Menge des zum Getriebe übertragenen Drehmoments eingestellt wird. Eine Steuereinheit 42 kann dazu konfiguriert sein, die Menge des Drehmoments, das durch den Drehmomentwandler übertragen wird, durch Einstellen der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung in Reaktion auf verschiedene Motorenbetriebsbedingungen oder auf der Basis einer Motorenbetriebsanforderung auf Fahrerbasis einzustellen.
Das Ausgangsdrehmoment vom Automatikgetriebe 30 kann wiederum zu den Rädern 36 übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Insbesondere kann das Automatikgetriebe 30 ein Eingangsantriebsdrehmoment an der Eingangswelle (nicht dargestellt) in Reaktion auf eine Fahrzeugfahrbedingung vor der Übertragung eines Ausgangsantriebsdrehmoments zu den Rädern einstellen. Ferner können die Räder 36 durch Einrücken von Radbremsen 38 verriegelt werden. In einem Beispiel können die Radbremsen 38 in Reaktion darauf eingerückt werden, dass der Fahrer mit seinem Fuß auf ein Bremspedal (nicht dargestellt) tritt. In derselben Weise können die Räder 36 durch Lösen der Radbremsen 38 in Reaktion darauf, dass der Fahrer seinen Fuß vom Bremspedal löst, entriegelt werden.
Eine mechanische Ölpumpe 40 kann mit dem Automatikgetriebe 30 in Fluidverbindung stehen, um einen Hydraulikdruck zu schaffen, um die verschiedenen Kupplungen, wie z. B. die Vorwärtsgangkupplung 32 und/oder die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34, einzurücken. Die mechanische Ölpumpe 40 kann gemäß dem Drehmomentwandler 28 betätigt werden und kann beispielsweise durch die Drehung der Maschine 22 oder der Getriebeeingangswelle angetrieben werden. Folglich kann der in der mechanischen Ölpumpe erzeugte Hydraulikdruck zunehmen, wenn eine Motorendrehzahl zunimmt, und kann abnehmen, wenn eine Motorendrehzahl abnimmt. In einigen Ausführungsbeispielen kann auch eine elektrische Ölpumpe enthalten sein, wobei die elektrische Ölpumpe auch mit dem Automatikgetriebe 30 in Fluidverbindung steht, aber unabhängig von der Antriebskraft der Maschine 22 oder des Getriebes 30 arbeitet, um den Hydraulikdruck der mechanischen Ölpumpe 40 zu ergänzen.
Die Steuereinheit 42 kann dazu konfiguriert sein, Eingaben von der Maschine 22 zu empfangen und folglich ein Ausgangsdrehmoment der Maschine und/oder den Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes und/oder der zugehörigen Kupplungen zu steuern. Als ein Beispiel kann ein Ausgangsdrehmoment durch Einstellen einer Kombination des Zündfunkenzeitpunkts, der Kraftstoffimpulsbreite, des Kraftstoffimpulszeitpunkts und/oder der Luftladung, durch Steuern der Drosselklappenöffnung und/oder der Ventilzeitsteuerung, des Ventilhubs und der Aufladung für Motoren mit Turbolader gesteuert werden. Im Fall einer Dieselmaschine kann die Steuereinheit 42 das Motorenausgangsdrehmoment durch Steuern einer Kombination der Kraftstoffimpulsbreite, des Kraftstoffimpulszeitpunkts und der Luftladung steuern. In allen Fällen kann die Motorensteuerung auf einer Basis pro Zylinder durchgeführt werden, um das Motorenausgangsdrehmoment zu steuern.
Wenn Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, kann die Steuereinheit 42 eine Motorendrosselklappe einstellen, um Krümmerluftdrücke (MAP) in Richtung des Atmosphärendrucks (BP) zu bringen, um die Motorenverlangsamung zu unterstützen. Mit dem höheren MAP kann ferner der Starter mit der rotierenden Maschine in Eingriff gebracht werden, um ein Bremsdrehmoment aufzubringen und/oder eine Motorenverlangsamung mit verringerter Motorenumkehr zu schaffen. Dann können die Kraftstoffeinspritzung und/oder der Zündfunkenzeitpunkt eingestellt werden, wie weiter mit Bezug auf 2–3 ausgearbeitet, um ein beschleunigtes Motorenabschalten beispielsweise mit stöchiometrischem Abgas zu ermöglichen. Hierbei kann der Zündfunke ausgeschaltet werden und eine Menge an Kraftstoff, der in jeden Zylinder eingespritzt wird, kann auf der Basis von jeweiligen Entzündbarkeitsgrenzen eingestellt werden. individuelle Zylinderentzündbarkeitsgrenzen können auf der Basis der vorherrschenden Motorenbetriebsbedingungen, wie z. B. Motorendrehzahl und/oder Motorentemperatur (oder Zylindertemperatur) zum Zeitpunkt der Einspritzung bestimmt werden. Folglich kann in einige Zylinder fett eingespritzt werden, während in andere mager eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzungen können eingestellt werden, um das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf Stöchiometrie zu halten. Alternativ kann ein Motorenabschalten ohne stöchiometrisches Abgas beispielsweise durch grobes Spätverstellen des Zündfunkens durchgeführt werden. Durch grobes Spätverstellen des Zündfunkens kann eine Menge an Luft, die durch den Katalysator gepumpt wird, verringert werden. Während eines anschließenden Motorenneustarts aus dem Leerlaufstopp kann die Maschine mit dem Starter angekurbelt werden. Wie mit Bezug auf 4 ausgearbeitet, kann die Steuereinheit dann die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder auf der Basis dessen einstellen, ob eine Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen beim unmittelbar vorangehenden Leerlaufstopp stattgefunden hat.
Wenn man sich nun 2 zuwendet, wird eine Routine 200 zum Durchführen eines Leerlaufstoppvorgangs im Fahrzeugsystem von 1 beschrieben. Bei 202 wird festgestellt, ob Leerlaufstoppbedingungen erfüllt wurden. Leerlaufstoppbedingungen können beispielsweise sein, dass die Maschine arbeitet (z. B. eine Verbrennung ausführt), der Batterieladungszustand oberhalb eines Schwellenwerts (z. B. mehr als 30%) liegt, die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines Schwellenwerts (z. B. nicht mehr als 30 mph) liegt, keine Anforderung für Klimatisierung gestellt wird, die Motorentemperatur (beispielsweise wie von einer Motorenkühlmitteltemperatur gefolgert) über einem Schwellenwert liegt, kein Start vom Fahrzeugfahrer angefordert wird, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment unter einem Schwellenwert liegt, Bremspedale getreten werden usw. Wenn Leerlaufstoppbedingungen nicht erfüllt sind, kann die Routine enden. Wenn jedoch irgendeine oder alle der Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, dann kann die Steuereinheit bei 204 den Einlasskrümmer-Luftdruck (MAP) abschätzen und bestätigen, dass der MAP auf dem Atmosphärendruck (BP) liegt. Wenn der MAP nicht auf dem BP liegt, kann die Steuereinheit bei 206 die Drosselklappe einstellen, um den MAP auf den oder in Richtung des BP zu bringen, beispielsweise indem die Drosselung der Drosselklappenplatte verringert wird. In einem Beispiel kann die Drosselklappeneinstellung das Erhöhen einer Drosselklappenöffnung während des Leerlaufstopps aufweisen. In alternativen Ausführungsformen kann der MAP unter Verwendung von zusätzlichen oder alternativen Motorenaktuatoren in Richtung des BP gebracht werden.
Wenn der MAP auf dem BP liegt oder in dessen Richtung eingestellt ist, dann kann die Routine bei 208 feststellen, ob ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas erwünscht und/oder möglich ist. An sich kann ein beschleunigtes Motorenabschalten in Reaktion auf eine automatische Motorenneustartvorhersage (z. B. ist das gegenwärtige Abschalten ein automatischer Motorenleerlaufstopp unabhängig von einer Abschaltanforderung durch den Fahrer) und/oder auf der Basis eines Motorenleerlaufstopp- und -neustartverlaufs erwünscht sein. Wenn die Maschine beispielsweise eine Schwellenanzahl von Motorenleerlaufstopps und Motorenneustarts in einem definierten Zeitintervall durchgeführt hat, kann in Erwartung von häufigen Motorenneustarts ein Motorenabschalten beschleunigt werden. In noch einem anderen Beispiel kann, wenn die Dauer eines vorherigen Abschaltens oder von vorherigen Abschaltungen geringer als ein Schwellenwert war, das Motorenabschalten in Erwartung von häufigen Neustarts beschleunigt werden. In noch einem weiteren Beispiel kann während einer Stadtfahrt (beispielsweise wie von einem GPS-Sensor oder einem anderen Verkehrssensor gefolgert), insbesondere während Stop-and-Go-Verkehr, ein beschleunigtes Motorenabschalten erwünscht sein.
Das Motorenabschalten kann mit oder ohne stöchiometrisches Abgas beschleunigt werden. In einem Beispiel kann ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas auf der Basis einer Katalysatortemperatur erwünscht sein. Wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur beim Motorenabschalten unter einem Schwellenwert (beispielsweise unter einer Katalysatoranspringtemperatur) liegt, kann ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas erwünscht sein, um die Katalysatortemperaturprobleme zusammen mit dem Leerlaufstopp anzugehen. Durch Durchführen eines beschleunigten Motorenabschaltens mit stöchiometrischem Abgas kann hierbei die Katalysatortemperatur während des Leerlaufstoppvorgangs erhöht werden.
Wenn ein beschleunigtes Motorenabschalten erwünscht ist, dann kann bei 210 ein beschleunigtes Motorenabschalten mit einem Betrieb mit stöchiometrischem Abgas durchgeführt werden. Wie in 3 weiter ausgearbeitet, kann die Steuereinheit die Kraftstoffeinspritzung und den Zündfunkenzeitpunkt einstellen, um das Motorenabschalten zu beschleunigen. Beispielsweise kann ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas durch Abschalten des Zündfunkens (oder nicht Abschalten des Zündfunkens) und Einspritzen von Kraftstoff in einen oder mehrere Motorenzylinder außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen jedes Zylinders durchgeführt werden, so dass irgendeine Reaktion zwischen Luft und Kraftstoff im Abgas im Wesentlichen außerhalb der Motorenzylinder stattfindet. Das Einspritzen außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen kann eine magerere Kraftstoffversorgung von mageren Zylindern als eine magere Entzündbarkeitsgrenze und eine fettere Kraftstoffversorgung von fetten Zylindern als eine fette Entzündbarkeitsgrenze aufweisen.
Wenn ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischer Anforderung nicht erwünscht ist, dann kann bei 212 ein alternativer Motorenleerlaufstoppvorgang durchgeführt werden. Ein alternatives beschleunigtes Motorenabschalten (ohne stöchiometrisches Abgas) kann beispielsweise durchgeführt werden. In einem Beispiel kann ein alternatives beschleunigtes Motorenabschalten aufgrund einer kürzeren Abschaltzeit als das beschleunigte Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas durchgeführt werden. In einem anderen Beispiel kann ein alternatives beschleunigtes Motorenabschalten durchgeführt werden, wenn ein beschleunigtes Motorenabschalten mit einem Betrieb mit stöchiometrischem Abgas begrenzt ist. Aufgrund eines niedrigen Kraftstoffpumpendrucks kann beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung während des beschleunigten Motorenabschaltens mit stöchiometrischem Abgas eingeschränkt sein.
In einem Beispiel kann das alternative beschleunigte Motorenabschalten das Einrücken des Starters ohne Anlegen von Starterstrom zum Aufbringen eines Brems- und/oder Antiumkehrdrehmoments auf die sich drehende Maschine und die Versorgung der Maschine mit Kraftstoff auf Stöchiometrie, während der Zündfunke ausgeschaltet ist, aufweisen. Hierbei kann das Zündereignis am Katalysator und nicht im Zylinder oder im Kanal stattfinden, wodurch der Katalysator während der ausgeschalteten Maschine vorübergehend erhitzt wird. In einem anderen Beispiel kann das alternative beschleunigte Motorenabschalten das Einrücken des Starters, um ein Brems- und/oder Antiumkehrdrehmoment aufzubringen, und das grobe Spätverstellen des Zündfunkens, so dass ein zusätzliches negatives Bremsdrehmoment erzeugt wird, um die Maschine weiter zu verlangsamen, aufweisen. An sich ermöglicht dies, dass der Zündfunkenzeitpunkt zum Steuern des Zündereignisses verwendet wird. Der Zündfunkenzeitpunkt kann beispielsweise so eingestellt werden, dass das Zündereignis in den Arbeitshub verzögert wird.
In noch weiteren Ausführungsformen kann ein Motorenleerlaufstoppvorgang (z. B. nicht beschleunigt) bei 212 durchgeführt werden. In einem Beispiel kann dies das Deaktivieren der Maschine durch Abschalten des Kraftstoffs (beispielsweise unter Verwendung eines Kraftstoffschubabschaltvorgangs) und/oder des Zündfunkens für die Maschine aufweisen. Die Maschine kann dann im Leerlaufstoppzustand gehalten werden, bis vom Fahrer eine Motorenneustartanforderung gestellt wird und/oder bis ein Motorenbetriebsparameter außerhalb den gewünschten Betriebsbereich fällt.
Wenn man sich nun 3 zuwendet, ist eine Beispielroutine 300 zum Durchführen eines beschleunigten Motorenabschaltens mit stöchiometrischem Abgas gezeigt. Die Routine kann in Reaktion auf Motorenleerlaufstoppbedingungen verwendet werden, wenn ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas erwünscht und möglich (d. h. nicht eingeschränkt) ist. Durch Ermöglichen einer schnellen Motorenverlangsamung kann die Zeit, die für einen anschließenden Motorenneustart erforderlich ist, wesentlich verkürzt werden. Die Zeit, die zum Neustarten einer Maschine in Reaktion auf einen Sinneswandel eines Fahrers erforderlich ist, wie z. B. ein Neustart, der während der Motorenverlangsamung angefordert wird, kann beispielsweise verkürzt werden.
Bei 302 können Motorenbetriebsbedingungen bestimmt werden. Diese können beispielsweise die Motorendrehzahl (Ne), die Motorentemperatur (Teng), die Abgastemperatur, die Motorenluftladung usw. aufweisen. Bei 304 können individuelle magere und fette Zylinderentzündbarkeitsgrenzen für jeden Zylinder auf der Basis der bestimmten vorherrschenden Motorenbetriebsbedingungen bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Motorensteuereinheit eine Nachschlagetabelle verwenden, um magere und fette Entzündbarkeitsgrenzen für jeden Zylinder auf der Basis der bestimmten Motorenbetriebsbedingungen, z. B. auf der Basis der Zylinderladung, der Ladungstemperatur, der Motorendrehzahl usw., zu bestimmen.
Bei 306 kann einer oder können mehrere Zylinder für eine fette Einspritzung ausgewählt werden und einer oder mehrere Zylinder können für eine magere Einspritzung ausgewählt werden, wobei die Auswahlen auf individuellen Zylinderentzündbarkeitsgrenzen basieren und ferner auf der Motorenkonfiguration (beispielsweise auf der Basis dessen, ob die Maschine eine V-Maschine oder eine Reihenmaschine ist) basieren. Die Kraftstoffeinspritzung kann derart eingestellt werden, dass das gemischte Abgas auf Stöchiometrie liegt. Wenn beispielsweise die magere Entzündbarkeitsgrenze weiter von der Stöchiometrie weg ist als die fette Entzündbarkeitsgrenze, kann eine größere Anzahl von Zylindern zum fetten Betrieb im Vergleich zu einer geringeren Anzahl von Zylindern, die zum mageren Betrieb ausgewählt werden, ausgewählt werden, um leichter ein Misch-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr Stöchiometrie zu erhalten. Als weiteres Beispiel kann dann, wenn die mageren und fetten Entzündbarkeitsgrenzen einen ähnlichen Abstand von der Stöchiometrie aufweisen, eine gleiche Anzahl von Zylindern zum mageren Betrieb ausgewählt werden (magerer als die magere Entzündbarkeitsgrenze), im Vergleich zur Anzahl von Zylindern, die zum fetten Betrieb (fetter als die fette Entzündbarkeitsgrenze) ausgewählt werden. Die Auswahlen können ferner auf einer Anzahl von vorhergesagten Verbrennungsereignissen zum Erreichen einer minimalen Motorendrehzahl, beispielsweise einer Anzahl von Ereignissen, die erhältlich sind, bevor die Maschine stoppt, basieren. Ferner können noch weitere Methoden verwendet werden.
In einem Beispiel kann die Maschine folglich eine I-4-Maschine sein und auf der Basis der Motorenentzündbarkeitsgrenzen kann festgestellt werden, dass das Motorenabschalten beschleunigt werden kann, während das Abgas auf Stöchiometrie gehalten wird, indem in einen Zylinder fett eingespritzt wird und in die restlichen drei Zylinder mager eingespritzt wird.
Bei 308 kann die Routine das Bestimmen eines Magerkeitsgrades und eines Fettheitsgrades für die individuellen Zylinderkraftstoffeinspritzungen aufweisen. Folglich kann die Magerkeit für die Zylinder bestimmt werden, die für eine magere Kraftstoffeinspritzung ausgewählt werden (magerer als die magere Entzündbarkeitsgrenze), und die Fettheit kann für die Zylinder bestimmt werden, die für eine fette Kraftstoffeinspritzung (fetter als die fette Entzündbarkeitsgrenze) ausgewählt werden. Die Magerkeit und/oder Fettheit außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen für die Motorenzylinder können beispielsweise auf der Basis einer Anzahl von Zylindern, die mager arbeiten, und einer Anzahl von Zylindern, die fett arbeiten, der Entzündbarkeitsgrenzen jedes Zylinders, einer Anzahl von vorhergesagten Verbrennungsereignissen zum Erreichen einer minimalen Drehzahl (beispielsweise einer Anzahl von Ereignissen, die erhältlich sind, bevor die Maschine stoppt), usw., eingestellt werden. Die Magerkeit und/oder Fettheit können außerdem auf Motorenbetriebsbedingungen wie z. B. einer Motorentemperatur oder Motorendrehzahl basieren.
Wenn beispielsweise zwei Zylinder magerer mit Kraftstoff versorgt werden sollen als die magere Entzündbarkeitsgrenze und zwei Zylinder fetter mit Kraftstoff versorgt werden sollen als die fette Entzündbarkeitsgrenze, kann die Routine die mageren und fetten Mengen derart bestimmen, dass das Gemisch aller vier Zylinder im Wesentlichen stöchiometrisch (beispielsweise innerhalb eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses) liegt. Hierbei kann das Einstellen eines Fettheits- und Magerkeitsgrades der Zylinder auf der Basis der Anzahl von Zylindern in einem Beispiel das Auswählen eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (fetter als die fette Entzündbarkeitsgrenze) und dann das Bestimmen des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Basis der Anzahl von Zylindern und des ausgewählten fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufweisen. Dann kann die Routine ferner das Prüfen, um zu bestätigen, dass das bestimmte magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis auch magerer ist als die magere Entzündbarkeitsgrenze, aufweisen. Wenn nicht, können die Berechnungen erneut wiederholt werden, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auszuwählen, das fetter sein kann, bis sich ein ausreichend mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis ergibt. An sich können die mageren und fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse gleichzeitig magerer und fetter eingestellt werden, bis jedes an seiner jeweiligen Entzündbarkeitsgrenze vorbei ist.
Solche Bestimmungen können unter Verwendung der folgenden Beispielgleichungen durchgeführt werden. Ein stöchiometrisches Abgas kann beispielsweise für den mageren und fetten Zylinder unter Verwendung von Gleichung (A) wie nachstehend berechnet werden, indem die Gleichung für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Gemischstöchiometrie (AF_mix bei 14,7) gelöst wird AF_mix = (A_L·#_L + A_R·#_R)/(F_L·#_L + F_R·#_R) (A) wobei A_L die Luftladung für die mageren Zylinder ist, A_R die Luftladung für die fetten Zylinder ist, F_L der in die mageren Zylinder eingespritzte Kraftstoff ist, F_R der in die fetten Zylinder eingespritzte Kraftstoff ist, #_L die Anzahl von mageren Zylindern ist und #_R die Anzahl von fetten Zylindern ist.
Unter der Annahme, dass die zu den mageren Zylindern gelieferte Luftladung dieselbe wie die zu den fetten Zylindern gelieferte Luftladung ist, das heißt eine Einiassluftladung A_C, die wiederum vom MAF und von der Motorendrehzahl gefolgert werden kann, können wir A_L = A_R = A_C in die Gleichung (A) einsetzen, um die Gleichung (B) wie folgt zu erhalten AF_mix = (A_C·#_L + A_C·#_R)/(F_L·#_L + F_R·#_R) (B)
Ferner können wir unter der Annahme, dass die Summe der Anzahl von fetten Zylindern und der Anzahl von mageren Zylindern gleich einer Gesamtzahl von Zylindern (#_T) ist, #_L + #_R = #_T in die Gleichung (B) einsetzen, um die Gleichung (C) wie folgt zu erhalten AF_mix = (A_C·#_T)/(F_L·#_L + F_R·#_R) (C)
Die Menge des Kraftstoffs, der fett in die fetten Zylinder eingespritzt wird (außerhalb der fetten Entzündbarkeitsgrenzen), kann aus dem für die fetten Zylinder ausgewählten fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt werden, wie in nachstehender Gleichung (D) gezeigt F_R = (A_R/AF_FLR) (E) wobei AF_FLR das ausgewählte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die fetten Zylinder außerhalb der fetten Entzündbarkeitsgrenzen der fetten Zylinder ist.
Durch Einsetzen von F_R aus Gleichung (D) in Gleichung (C) kann F_L wie folgt in Gleichung (E) gelöst werden F_L = [{(A_C·#_T)/AF_mix) – {(A_C·#_R/AF_FLR)}]/#_L (E)
Beim Auflösen nach F_L kann eine Steuereinheit bestätigen, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die mageren Zylinder (AF_FLL) außerhalb der mageren Entzündbarkeitsgrenzen liegt, wie in Gleichung (F) folgt AF_FLL = (A_L/F_L) (F)
Folglich kann eine Steuereinheit einen ersten Zylinder mit einem fetten Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff betreiben, das fetter ist als die fette Entzündbarkeitsgrenze, während sie einen zweiten Zylinder mit einem mageren Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff betreibt, das magerer ist als die magere Entzündbarkeitsgrenze. Das heißt, der erste Zylinder kann fetter mit Kraftstoff versorgt werden als die fette Entzündbarkeitsgrenze und der zweite Zylinder kann magerer mit Kraftstoff versorgt werden als die magere Entzündbarkeitsgrenze. Das unverbrannte Abgas vom ersten und vom zweiten Zylinder kann dann mit Abgas vermischt werden, wobei das endgültige Abgasgemisch im Wesentlichen stöchiometrisch ist. Insbesondere kann das Verhältnis einer gesamten Luft im ersten und im zweiten Zylinder zu einem gesamten eingespritzten Kraftstoff im ersten und im zweiten Zylinder so eingestellt werden, dass es im Wesentlichen stöchiometrisch ist. In einem Beispiel kann die Steuereinheit ein Steuersystem mit einem computerlesbaren Speichermedium mit einem Code darin sein, wobei der Code Befehle zum Betreiben der Zylinder außerhalb ihrer Entzündbarkeitsgrenzen trägt.
In dieser Weise kann unter Verwendung der vorstehend erwähnten Gleichungen ein Einspritzprofil für die Motorenzylinder bestimmt werden, um ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas zu ermöglichen, während auch sichergestellt wird, dass, selbst wenn ein fehlgeleiteter Zündfunke auftritt oder irgendeine andere Zündquelle vorhanden ist, die Verbrennung im Zylinder (und die Drehmomenterzeugung) im Wesentlichen vermieden wird, da die Gemische (mager oder fett) in den Zylindern jenseits ihrer Entzündbarkeitsgrenzen liegen. An sich kann die Maschine bis zum Stillstand verlangsamen, während ein stöchiometrisches Abgasgemisch aufrechterhalten wird, und während sichergestellt wird, dass die Zündung in den Zylindern vermieden wird, selbst wenn ein fehlgeleiteter Zündfunke oder eine andere Zündquelle vorhanden ist. Es ist zu erkennen, dass, obwohl das dargestellte Beispiel ein Einspritzprofil enthält, das ermöglicht, dass das Abgas auf Stöchiometrie gehalten wird, in alternativen Beispielen das Einspritzprofil eingestellt werden kann, um ein alternatives Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, beispielsweise ein mageres oder fettes Abgas, zu erreichen.
Nach der Bestimmung eines Einspritzprofils für die Zylinder bei 310 kann ein Motorenstarter mit der rotierenden Maschine in Eingriff gebracht werden, ohne einen Starterstrom anzulegen. In dieser Weise kann ein Antiumkehrdrehmoment durch den Starter auf die sich drehende Maschine aufgebracht werden, um die Motorenverlangsamung durch Verringern von Motorenumkehrungen zu unterstützen. Durch Verringern der Motorenumkehr kann eine Motorenposition während eines anschließenden Motorenneustarts besser abgeschätzt werden, wodurch die Qualität von Motorenneustarts verbessert wird. Die Motorenposition kann beispielsweise selbst unter Verwendung von kostengünstigen Sensorsätzen besser abgeschätzt werden. Durch Verringern des Bedarfs an teuren Motorenpositionssensoren können auch Komponentenkosten-Verringerungsvorteile erreicht werden. Durch Verhindern von Motorenumkehrungen können ferner auch beträchtliche NVH-Vorteile erreicht werden.
Bei 310 kann außerdem eine Zündung (z. B. Zündfunke) in den Zylindern deaktiviert werden und Kraftstoff kann auf der Basis des bestimmten Einspritzprofils in die Zylinder eingespritzt werden. Durch Versorgen der Motorenzylinder mit Kraftstoff auf der Basis des Einspritzprofils beim höheren System-MAP, während der Zündfunke ausgeschaltet wird, können die Kraftstoffeinspritzung und Zündfunkensteuerung eingestellt werden, um das Motorenabschalten zu beschleunigen, während das Abgas auf einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird.
4 stellt eine Beispielroutine 400 zum selektiven Reaktivieren einer Maschine während einer Motorenneustartbedingung dar. Insbesondere ermöglicht die Routine, dass eine Kraftstoffeinspritzung im Neustartvorgang auf der Basis des vorangehenden Leerlaufstoppvorgangs eingestellt wird.
Bei 402 wird festgestellt, ob Neustartbedingungen erfüllt wurden. Neustartbedingungen können beispielsweise sein, dass sich die Maschine im Leerlaufstopp befindet (z. B. keine Verbrennung ausführt), der Batterieladungszustand unter einem Schwellenwert (z. B. geringer als 30%) liegt, die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert liegt, eine Anforderung für Klimatisierung gestellt wird, die Motorentemperatur unter einem Schwellenwert liegt, die Abgasreinigungsvorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert (z. B. unter einer Anspringtemperatur) liegt, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment über einem Schwellenwert liegt, die elektrische Last des Fahrzeugs über einem Schwellenwert liegt, Bremspedale gelöst werden, das Fahrpedal getreten wird, usw. Wenn Neustartbedingungen nicht erfüllt sind, kann die Maschine bei 404 im Leerlaufstoppzustand gehalten werden.
Wenn zum Vergleich irgendeine oder alle der Neustartbedingungen erfüllt sind, dann kann die Maschine bei 406 mit Startermotorunterstützung neu gestartet werden. Dies kann das Ankurbeln der Maschine mit dem Startersystem aufweisen. Die Routine kann dann das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder auf der Basis dessen aufweisen, ob der unmittelbar vorangehende Leerlaufstopp die Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen aufwies. Insbesondere kann bei 408 festgestellt werden, ob das vorangehende Abschalten ein beschleunigtes Abschalten mit stöchiometrischem Abgas war. Wenn das vorangehende Abschalten kein beschleunigtes Abschalten mit stöchiometrischem Abgas war, kann die Maschine bei 410 neu gestartet werden und die Kraftstoffversorgung kann ohne zusätzliche Kraftstoffeinspritzeinstellung wieder aufgenommen werden. Wenn jedoch der unmittelbar vorangehende Leerlaufstopp ein beschleunigtes Abschalten mit einer Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen war, kann bei 412 ein Neustartvorgang mit einer Kraftstoffeinspritzeinstellung durchgeführt werden, wobei die Einstellung auf dem Einspritzprofil (z. B. Anzahl von mageren und/oder fetten Zylindern und ein Magerkeits- und/oder Fettheitsgrad jedes Zylinderbetriebs) des vorangehenden Abschaltens basiert.
In einem Beispiel kann in die Zylinder, in die während des vorangehenden Abschaltens fett eingespritzt worden war, während des folgenden Neustarts mager eingespritzt werden, während in Zylinder, in die während des vorangehenden Abschaltens mager eingespritzt worden war, während des folgenden Neustarts fett eingespritzt werden kann. Die Routine kann beispielsweise eine weniger fette Kraftstoffversorgung von Zylindern, in die während des vorangehenden Leerlaufstopps fett eingespritzt wurde, während des folgenden Neustarts und eine fettere Kraftstoffversorgung von Zylindern, in die während des vorangehenden Leerlaufstopps mager eingespritzt wurde, während des folgenden Neustarts aufweisen. Indem Kraftstoffeinspritzeinstellungen an den Zylindern während eines Motorenneustarts auf der Basis der Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder während eines vorangehenden Leerlaufstoppvorgangs vorgenommen werden, können in dieser Weise Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse aufrechterhalten werden und die Qualität von Motorenneustarts kann verbessert werden.
Während eines ersten Abschaltens in Reaktion auf Leerlaufstoppbedingungen kann beispielsweise ein alternatives beschleunigtes Abschalten (das heißt kein beschleunigtes Abschalten mit stöchiometrischem Abgas) durchgeführt werden. Hierbei kann ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas beispielsweise aufgrund dessen, dass eine vorherige Abschaltdauer geringer als ein Schwellenwert war, aufgrund dessen, dass die Katalysatortemperatur ausreichend hoch ist, oder in Erwartung einer hohen Wahrscheinlichkeit eines Fahrersinneswandels nicht erwünscht sein. Während eines Neustarts nach dem alternativen beschleunigten Abschalten kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einer oder mehreren der anfänglichen Verbrennungen während des Ankurbelns oder Beschleunigens so eingestellt werden (z. B. durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzungen), dass es auf einem ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt.
Während eines zweiten Abschaltens in Reaktion auf Leerlaufstoppbedingungen kann ein beschleunigtes Abschalten mit stöchiometrischem Abgas durchgeführt werden. Hierbei kann ein beschleunigtes Motorenabschalten mit stöchiometrischem Abgas beispielsweise aufgrund dessen erwünscht sein, dass eine vorherige Abschaltdauer größer als ein Schwellenwert war, aufgrund dessen, dass die Katalysatortemperatur unter einem Schwellenwert liegt, oder in Erwartung einer geringeren Wahrscheinlichkeit für einen Fahrersinneswandel. Auf der Basis der Motorenbetriebsbedingungen und Entzündbarkeitsgrenzen für jeden Zylinder kann eine Steuereinheit 1 Zylinder, in den mager eingespritzt werden soll (z. B. sehr mager eingespritzt), magerer als die magere Entzündbarkeitsgrenze, und 3 Zylinder, in die fett eingespritzt werden soll, fetter als die fette Entzündbarkeitsgrenze, auswählen. Folglich können alle Zylinder außerhalb ihrer Entzündbarkeitsgrenzen mit Kraftstoff versorgt werden. In einem Beispiel kann jeder Zylinder folglich mager oder fett mit Kraftstoff versorgt werden, bis die Motorendrehzahl geringer ist als ein Schwellenwert (z. B. 20 N/min). In einem Beispiel kann auf der Basis der Anzahl von Verbrennungsereignissen, die erhältlich sind, bevor die Motorendrehzahl den Schwellenwert erreicht, jeder Zylinder zweimal mit Kraftstoff versorgt werden.
An sich kann es nicht erwünscht sein, einen Zylinder mit Kraftstoff zu versorgen, wenn er nicht einen vollständigen Verbrennungszyklus durchlaufen kann, um die Möglichkeit zu verringern, dass unverbrannter Kraftstoff im Zylinder belassen wird. Auf der Basis einer Anzahl von Verbrennungsereignissen, die erhältlich sind, bevor die Maschine stoppt (oder bevor eine minimale Motorendrehzahl erreicht ist), kann folglich die Kraftstoffversorgung eingestellt werden. Nach dem Abschalten des Zündfunkens kann beispielsweise eine Steuereinheit 10 Zylinderereignisse vor einem Motorenstopp vorhersagen. In einem Beispiel kann die Steuereinheit auf der Basis der Entzündbarkeitsgrenzen und auf der Basis der Vorhersage von 10 Zylinderereignissen 2 Zylinder für eine magere Einspritzung und 2 Zylinder für eine fette Einspritzung auswählen und kann ferner die mageren und fetten Einspritzungen so abwechseln, dass das endgültige Abgasgemisch zum Zeitpunkt des Motorenstopps auf oder nahe der Stöchiometrie liegt. Wenn eine Steuereinheit 3 Zylinder für eine magere Einspritzung und 1 Zylinder für eine fette Einspritzung auswählt, können zum Vergleich die Magerkeit und Fettheit der Einspritzungen und die Reihenfolge der Einspritzung so eingestellt werden, dass das Abgasgemisch zum Zeitpunkt des Motorenstopps (d. h. nach dem 10. Verbrennungsereignis) bei oder nahe der Stöchiometrie liegt. Alternativ kann die Steuereinheit in die mageren und fetten Zylinder für die ersten 8 Verbrennungsereignisse einspritzen und die Kraftstoffeinspritzung während der letzten 2 Verbrennungsereignisse stoppen, um Luft/Kraftstoff-Verhältnisveränderungen und unvollständige Verbrennungen zu vermeiden.
Während eines Neustarts nach dem beschleunigten Abschalten mit Kraftstoffversorgung außerhalb der Zylinder-Entzündbarkeitsgrenzen kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einer oder mehreren der anfänglichen Verbrennungen während des Ankurbelns oder Beschleunigens so eingestellt werden (z. B. durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzungen), dass es auf einem zweiten Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt, das weniger fett (oder magerer) als das erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
In dieser Weise kann während eines Motorenleerlaufstopps ein Starter beim hohen Motoren-MAP (beispielsweise bei oder nahe BP) eingerückt werden, um eine schnelle Motorenverlangsamung zu ermöglichen. Indem während des Leerlaufstopps auch der Zündfunke abgeschaltet wird und die Motorenzylinder außerhalb ihrer Entzündbarkeitsgrenzen mit Kraftstoff versorgt werden, kann die Zylinderverbrennung gestoppt werden, während die Maschine verlangsamt. Durch Beschleunigen des Motorenabschaltens kann die Sauerstoffsättigung eines Emissionskatalysators während des Abschaltens verringert werden, während auch die Menge an Zeit zwischen einem Leerlaufstoppvorgang und einem anschließenden Neustart in Reaktion auf häufige Neustartanforderungen verringert wird. Durch Entfernen der Zündfunkensteuerung können potentielle Fehlzündungen verringert werden. Durch Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen können ferner auch potentielle Fehlzündungen durch unabsichtliche Zündfunken verringert werden. Durch Einstellen des Kraftstoffeinspritzprofils, um stöchiometrisches Abgas aufrechtzuerhalten, kann das Motorenabschalten beschleunigt werden, ohne sich nachteilig auf die Qualität von Abgasemissionen auszuwirken. Durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzung eines Neustarts auf der Basis des Einspritzprofils eines vorangehenden beschleunigten Motorenabschaltens kann ferner die Qualität des Neustarts verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass die Beispielsteuer- und -abschätzroutinen, die hierin enthalten sind, bei verschiedenen Motoren- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie z. B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. An sich können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern ist für eine leichte Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten speziellen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen graphisch einen in das computerlesbare Speichermedium im Motorensteuersystem zu programmierenden Code darstellen.
Es ist zu erkennen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht in einer begrenzenden Hinsicht betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann beispielsweise auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Gegen-4- und andere Motorentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss von einem oder mehreren solchen Elementen aufweisend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie im Schutzbereich breiter, schmäler, gleich oder anders in Bezug auf die ursprüngliche Ansprüche sind, auch als innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7159561 [0004]

Claims

Verfahren, das enthält: während eines automatischen Motorenleerlaufstopps Ausschalten des Zündfunkens; Betreiben eines ersten Zylinders mit einem fetten Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das fetter ist als eine fette Entzündbarkeitsgrenze; Betreiben eines zweiten Zylinders mit einem mageren Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das magerer ist als eine magere Entzündbarkeitsgrenze; und Mischen von unverbranntem Abgas vom ersten und vom zweiten Zylinder mit Abgas, wobei das Abgasgemisch im Wesentlichen stöchiometrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen einer Drosselklappe enthält, um den MAP in Richtung des BP zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen der Drosselklappe das Vergrößern der Drosselklappenöffnung während des Motorenleerlaufstopps enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner enthält, dass ein Starter ohne Anlegen eines Starterstroms mit der sich drehenden Maschine in Eingriff gebracht wird, um die Maschine zu bremsen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Magerkeit und/oder eine Fettheit außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen auf der Basis von Motorenbetriebsbedingungen, einschließlich einer Anzahl von Zylindern, die mager arbeiten, und einer Anzahl von Zylindern, die fett arbeiten, einer Anzahl von vorhergesagten Ereignissen zum Erreichen einer minimalen Motorendrehzahl, der Motorenkonfiguration, der Motorendrehzahl und der Motorentemperatur, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Betreiben des ersten und des zweiten Zylinders die fettere Kraftstoffversorgung des ersten Zylinders als die fette Entzündbarkeitsgrenze und die magerere Kraftstoffversorgung des zweiten Zylinders als die magere Entzündbarkeitsgrenze enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das selektive Reaktivieren der Maschine während einer Motorenneustartbedingung enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner während eines Motorenneustarts aus dem Leerlaufstopp das Ankurbeln der Maschine mit einem Starter und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in den ersten und den zweiten Zylinder auf der Basis dessen, ob eine Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen bei einem unmittelbar vorangehenden Leerlaufstopp stattgefunden hat, enthält.
Verfahren zum beschleunigten Motorenverlangsamen in einer Maschine, die während Motorenleerlaufstoppbedingungen abgeschaltet und während Neustartbedingungen neu gestartet wird, wobei das Verfahren enthält: während eines Leerlaufstopps Einrücken eines Starters ohne Anlegen eines Starterstroms, um ein Antiumkehrdrehmoment auf die Maschine aufzubringen, Abschalten eines Zündfunkens und Einspritzen von Kraftstoff in einen oder mehrere Motorenzylinder außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen jedes Zylinders.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Einspritzen von Kraftstoff außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen die Kraftstoffversorgung von mageren Zylindern magerer als eine magere Entzündbarkeitsgrenze und von fetten Zylindern fetter als eine fette Entzündbarkeitsgrenze enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Magerkeitsgrad und ein Fettheitsgrad außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen auf der Basis von Motorenbetriebsbedingungen, einschließlich einer Anzahl von Zylindern, die mager arbeiten, und einer Anzahl von Zylindern, die fett arbeiten, einer Anzahl von vorhergesagten Ereignissen zum Erreichen einer minimalen Motorendrehzahl, einer Motorenkonfiguration, einer Motorendrehzahl und/oder einer Motorentemperatur, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kraftstoffeinspritzungen eingestellt werden, um das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf Stöchiometrie zu halten.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Einstellen einer Drosselklappe enthält, um den MAP in Richtung des BP zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Einstellung das Vergrößern einer Drosselklappenöffnung während des Leerlaufstopps enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das selektive Reaktivieren der Maschine während einer Motorenneustartbedingung enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner während eines Motorenneustarts das Ankurbeln der Maschine mit dem Starter und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder auf der Basis dessen, ob ein unmittelbar vorangehender Leerlaufstopp eine Kraftstoffversorgung außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen aufwies, enthält.
Fahrzeugsystem, das enthält: eine Maschine mit mehreren Zylindern; einen Starter; und ein Steuersystem mit einem computerlesbaren Speichermedium mit einem Code darin, wobei der Code Befehle trägt zum während Motorenleerlaufstoppbedingungen Einrücken eines Starters ohne Anlegen eines Starterstroms, um ein Antiumkehrdrehmoment auf die Maschine aufzubringen; Ausschalten des Zündfunkens; Einstellen einer Drosselklappe, um den MAP in Richtung des BP zu bringen; Betreiben eines ersten Zylinders mit einem Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das fetter ist als eine fette Entzündbarkeitsgrenze; Betreiben eines zweiten Zylinders mit einem Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff, das magerer ist als eine magere Entzündbarkeitsgrenze, wobei das Verhältnis der gesamten Luft im ersten und im zweiten Zylinder zu einem gesamten eingespritzten Kraftstoff im ersten und im zweiten Zylinder im Wesentlichen stöchiometrisch ist.
System nach Anspruch 17, wobei das Steuersystem ferner einen Code mit Befehlen zum selektiven Neustarten der Maschine während einer Motorenneustartbedingung enthält, wobei eine Menge an Kraftstoff, der in die Zylinder während des Neustarts eingespritzt wird, auf der Basis dessen eingestellt wird, ob der in die Zylinder während eines unmittelbar vorangehenden Leerlaufstopps eingespritzte Kraftstoff außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen lag.
System nach Anspruch 18, wobei die Einstellung die weniger fette Kraftstoffversorgung der Zylinder, in die während des vorangehenden Leerlaufstopps fett eingespritzt wurde, während des folgenden Neustarts und die fettere Kraftstoffversorgung von Zylindern, in die während des vorangehenden Leerlaufstopps mager eingespritzt wurde, während des folgenden Neustarts enthält.
System nach Anspruch 17, wobei ein Magerkeits- und/oder Fettheitsgrad außerhalb der Entzündbarkeitsgrenzen auf der Basis einer Anzahl von Zylindern, die mager arbeiten, einer Anzahl von Zylindern, die fett arbeiten, und/oder einer Anzahl von vorhergesagten Ereignissen vor dem Motorenstopp eingestellt wird.