DE102012203538A1

DE102012203538A1 - Verfahren zur steuerung eines motors

Info

Publication number: DE102012203538A1
Application number: DE102012203538A
Authority: DE
Inventors: Stephen George Russ
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-09-13
Also published as: US20110203551A1; CN102678359A; CN102678359B; US8352167B2; US8112218B2; US20120265422A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Reduzieren einer Temperatur einer Motorkomponente offenbart. In einem Beispiel wird ein einem Motor zugeführtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, um eine Temperatur einer Motorkomponente zu reduzieren. Der Lösungsansatz kann zur Steuerung von Temperatur und Emissionen eines turboaufgeladenen Motors nützlich sein.

Description

HINTERGRUND/KURZDARSTELLUNG
Motoren können als Reaktion auf eine Drehmomentanforderung seitens des Bedieners mit höheren Drehzahlen und Lasten betrieben werden. Mit Zunahme der Motordrehzahl und -last können sich die Abgastemperatur und der Abgasmassendurchfluss erhöhen. Wenn der Motor über einen längeren Zeitraum mit einer höheren Drehzahl und Last betrieben wird, kann eine oder können mehrere Motorkomponenten zumindest zu einem gewissen Grad beeinträchtigt werden. Wenn zum Beispiel ein Motor über einen längeren Zeitraum mit einer höheren Drehzahl und Last betrieben wird, kann sich eine Temperatur einer Komponente, wie zum Beispiel einer Turbine oder eines Katalysators erhöhen, so dass die Komponente zumindest zu einem gewissen Grad beeinträchtigt wird.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat die oben genannten Einschränkungen des Betriebs eines Motors mit höheren Drehzahlen und Lasten erkannt und ein Verfahren zum Betrieb eines Motors mit höheren Drehzahlen und Lasten entwickelt, so dass die Möglichkeit einer Beeinträchtigung von Komponenten und Motoremissionen reduziert werden kann. In einem Beispiel umfasst das Verfahren Betreiben eines Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen ersten Teil einer Betriebszeit reduziert, und Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen zweiten Teil einer Betriebszeit reduziert, wenn eine Temperatur einer Motorkomponente höher ist als eine Beeinträchtigungsschwellentemperatur der Motorkomponente.
Durch Betreiben des Motors mit sowohl mageren als auch fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, die Abgastemperaturen reduzieren, kann es möglich sein, Temperaturen von Motorkomponenten, die Abgasen ausgesetzt sind, zu steuern und zu senken. Durch mageren und fetten Motorbetrieb kann es möglich sein, einem Katalysator zu gestatten unter Bedingungen zu arbeiten, unter denen der Katalysatorwirkungsgrad hoch ist. Anstatt Betrieb mit einem allein fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch bei höheren Motordrehzahlen und -lasten, bei dem sich der Katalysator-Kohlenwasserstoff-Umwandlungs-Wirkungsgrad mit der Zeit verschlechtern kann, kann der unter Magerbetriebsbedingungen vorliegende überschüssige Sauerstoff in einem Dreiwegekatalysator gespeichert werden, um Kohlenwasserstoffe unter Bedingungen, unter denen der Motor fett betrieben wird, in H₂O und CO₂ umzuwandeln. Auf diese Weise kann es möglich sein, Temperaturen von Motorkomponenten zu reduzieren, während der Katalysator mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Zum Beispiel kann der Lösungsansatz Motoremissionen durch weitere Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und NOx, während der Motor mit höheren Motordrehzahlen und -lasten betrieben wird, verbessern. Insbesondere kann überschüssiger Sauerstoff in Abgasen unter Magerbetriebsbedingungen in einem Dreiwegekatalysator gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen zu CO₂und H₂O verwendet werden. Des Weiteren kann der Lösungsansatz Temperaturen von Motorkomponenten, die Motorabgasen ausgesetzt sind, steuern und reduzieren, indem Abgastemperaturen reduziert werden, die durch den Motor erzeugt werden können, während der Motor mit ähnlichen Drehzahlen und Lasten betrieben wird, die im Wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnisse verbrennen.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet leicht hervor.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors;
Die 2–3 zeigen simulierte Signale von Interesse während des Motorbetriebs;
4 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Motors.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft den Betrieb eines Motors unter höheren Motordrehzahlen und -lasten. 1 zeigt ein beispielhaftes Motorsystem, in das die vorliegende Beschreibung implementiert werden kann. Die 2 und 3 zeigen simulierte Signale von Interesse bei Betrieb eines Motors gemäß der vorliegenden Beschreibung. 4 zeigt ein Verfahren zur Bereitstellung eines Motorbetriebs.
Auf 1 Bezug nehmend, wird ein mehrere Zylinder, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, umfassender Verbrennungsmotor 10 durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Brennkammer 30 steht in der Darstellung über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Als Alternative dazu können ein oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspulen- und -ankeranordnung betätigt werden. Die Stellung des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
In der Darstellung ist das Kraftstoffeinspritzventil 66 so positioniert, dass es den Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Als Alternative dazu kann Kraftstoff zu einem Einlasskanal eingespritzt werden, was dem Fachmann als Einlasskanaleinspritzung bekannt ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW von der Steuerung 12. Kraftstoff wird von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine (nicht gezeigte) Kraftstoff-Verteilerleitung enthält, an das Kraftstoffeinspritzventil 66 geliefert. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 erhält Betriebsstrom von einem Treiber 68, der auf die Steuerung 12 reagiert. Außerdem steht der Einlasskrümmer 44 in der Darstellung mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 in Verbindung, die eine Position der Drosselklappenplatte 64 verstellt, um einen Luftstrom von einer Einlassverstärkerkammer 46 zu steuern.
Ein Verdichter 162 saugt Luft aus dem Lufteinlass 42 zur Versorgung einer Einlassverstärkerkammer 46. Abgase drehen eine Turbine 164, die über eine Welle 161 mit dem Verdichter 162 verbunden ist. Ein unterdruckbetätigter Wastegate-Aktuator 72 gestattet den Abgasen, die Turbine 164 zu umgehen, so dass unter verschiedenen Betriebsbedingungen der Aufladedruck gesteuert werden kann. Der Wastegate-Aktuator 72 wird über einen (nicht gezeigten) Unterdruckspeicher mit Unterdruck beaufschlagt.
Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert über eine Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 einen Zündfunken zur Brennkammer 30. In der Darstellung ist eine Universal-Lambdasonde 126 (UEGO-Sonde, UEGO – Universal Exhaust Gas Oxygen, Universal-Abgas-Sauerstoffgehalt) stromaufwärts einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 70 mit dem Auslasskrümmer 48 verbunden. Als Alternative dazu kann anstelle der UEGO-Sonde 126 eine Zweizustands-Lambdasonde eingesetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysator-Bricks enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungssysteme, jeweils mit mehreren Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein. Eine Lambdasonde 128 liefert eine Anzeige für die Abgassauerstoffkonzentration stromabwärts des Katalysators 70.
In der Darstellung von 1 ist die Steuerung 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit (Central Processor Unit, CPU) 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports ((Input/Output Ports, I/O) 104, einen Nurlesespeicher (Read-only Memory, ROM) 106, einen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (Keep Alive Memory, KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 erhält in der Darstellung neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren, darunter die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen mit einem Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zur Erfassung von der durch den Fuß 132 eingestellten Position des Fahrpedals; einen Klopfsensor zur Bestimmung der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung eines Einlasskrümmerdrucks (MAP) von dem mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121; eine Messung von Aufladedruck von dem mit der Aufladekammer 46 gekoppelten Drucksensor 122; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung von in den Motor eintretender Luftmasse von dem Sensor 120 (zum Beispiel einem Heißdraht-Luftmengenmesser); und eine Messung der Drosselklappenstellung vom Sensor 58. Es kann auch Barometerdruck zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Effekt-Sensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, aus denen die Motordrehzahl (Revolutions per Minute, RPM) bestimmt werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder Variationen oder Kombinationen davon haben. Des Weiteren können bei anderen Ausführungsformen andere Motorkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
Im Betrieb erfährt jeder Zylinder im Motor 10 in der Regel einen Viertaktprozess: Der Prozess umfasst den Ansaughub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslasshub. Während des Ansaughubs schließt sich allgemein das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Brennkammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders nach unten, um das Volumen in der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird in der Regel von dem Fachmann als unterer Totpunkt (uT) bezeichnet. Während des Verdichtungshubs sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich aufwärts in Richtung Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 an seinem Hubende befindet und der am nächsten zum Zylinderkopf liegt (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann in der Regel als oberer Totpunkt (oT) bezeichnet. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel, wie zum Beispiel eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum uT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Auslasshubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass Obiges nur als Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, werden simulierte Signale von Interesse während eines Motorbetriebsablaufs gezeigt. Das erste Diagramm von oben in 2 zeigt eine Motor-Drehmomentanforderung. Die Y-Achse stellt die Motordrehmomenthöhe dar, und die Motordrehmomenthöhe nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von links nach rechts zu.
Das zweite Diagramm von oben in 2 zeigt eine Motoraufladung während des Motorbetriebsablaufs. Die Y-Achse stellt die Motoraufladung dar, und die Motoraufladung nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von links nach rechts zu. In einem Beispiel wird die Motoraufladung durch einen Turbolader bereitgestellt, der in den Motor eintretende Luft komprimiert. In einem anderen Beispiel wird Motoraufladung durch einen Auflader bereitgestellt, der in den Motor eintretende Luft komprimiert.
Das dritte Diagramm von oben in 2 zeigt ein Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während des Motorbetriebsablaufs. Die Y-Achse stellt das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dar, und das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird in Richtung des Pfeils der Y-Achse magerer. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von links nach rechts zu. Die horizontale Linie 202 stellt ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Gemisch dar. Folglich sind Luft-Kraftstoff-Gemische über der Linie 202 mager, während Luft-Kraftstoff-Gemische unter der Linie 202 fett sind.
Das vierte Diagramm von oben in 2 zeigt eine Zündverstellung des Motors nach früh während des Motorbetriebsablaufs. Die Y-Achse stellt die Zündverstellung des Motors nach früh dar, und die Zündverstellung des Motors geht in Richtung des Pfeils der Y-Achse weiter nach früh. Die Zündverstellung auf der Y-Achse geht in Richtung der X-Achse weiter nach spät. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von links nach rechts zu.
Das fünfte Diagramm von oben in 2 zeigt die Motor-Turbinentemperatur während des Motorbetriebsablaufs. Die Turbinentemperatur kann mit Motorabgastemperaturen in Verbindung stehen, da die Turbine Motorabgasen ausgesetzt sein kann. Die Y-Achse stellt Turbinentemperatur dar, und die Turbinentemperatur nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von links nach rechts zu. Die horizontale Linie 204 stellt eine Turbinenbeeinträchtigungsschwellentemperatur (zum Beispiel eine Temperatur, bei der es wünschenswert sein kann, Maßnahmen zu ergreifen, um die Turbinentemperatur zu begrenzen) dar.
Zum Zeitpunkt T₀ befindet sich die Motordrehmomentanforderung auf einer niedrigen Höhe, genauso wie die Motoraufladung und Turbinentemperatur. Das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet sich in einem schmalen Band um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Gemisch herum, und die Zündung erfolgt auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau.
Zum Zeitpunkt T₁ beginnt die Motordrehmomentanforderung anzusteigen. Die Motordrehmomentanforderung kann von einem Fahrzeugbediener oder einer Fahrzeugsteuerung eingegeben werden. Die Motoraufladung beginnt auch anzusteigen, wenn die Turbinendrehzahl beginnt anzusteigen. Mit zunehmender Turbinendrehzahl erhöht sich der Luftdruck im Einlasssystem stromabwärts des Verdichters. Der Motor arbeitet weiter mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch. Die Zündverstellung erfolgt nach früh und nach spät gemäß den Motorbetriebsbedingungen (zum Beispiel der Motordrehzahl und -last), wie zum Beispiel bei Fahrzeugbeschleunigung und Schalten des Fahrzeuggetriebes. Die Turbinentemperatur beginnt anzusteigen, wenn der Motor über einen längeren Zeitraum mit höheren Motordrehmomenten betrieben wird.
Zum Zeitpunkt T₂ hat das Motordrehmoment eine größere Höhe erreicht, genauso wie die Motoraufladung. Darüber hinaus ist die Turbinentemperatur auf eine Höhe angestiegen, auf der die Turbinenschwellentemperatur überschritten ist. Folglich wird das dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Reduzierung der Motorabgastemperatur eingestellt. Insbesondere wird bewirkt, dass der Motor anfangs auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch übergeht, bei dem das Motordrehmoment im Wesentlichen aufrechterhalten wird und bei dem die Motorabgastemperatur reduziert wird. Das magere Gemisch ist ein Gemisch, das Abgastemperaturen im Vergleich zu Motorbetrieb unter ähnlichen Bedingungen, unter denen ein im Wesentlichen stöchiometrisches Gemisch verbrannt wird, reduziert. Das Motordrehmoment kann durch Vergrößern der Motorluftmenge, Aufrechterhalten der Motorkraftstoffmenge und Nachfrühverstellen des Zündzeitpunkts aufrechterhalten werden. Die Motorluftmenge kann durch Öffnen der Einlassdrosselklappe vergrößert werden.
Der Übergang des Motor-Luft-Kraftstoffes zu einem fetten Gemisch wird bewirkt, wenn die in einem im Fahrzeugauslasssystem stromabwärts einer Turboladerturbine im Dreiwegekatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge einen Schwellenwert (zum Beispiel 80 % der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators) erreicht. Das fette Luft-Kraftstoff-Gemisch ist ein Gemisch, das Abgastemperaturen im Vergleich zu Motorbetrieb unter ähnlichen Bedingungen, unter denen ein im Wesentlichen stöchiometrisches Gemisch verbrannt wird, reduziert. Des Weiteren wird das Motordrehmoment im Wesentlichen aufrechterhalten, wenn der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird. Das Motordrehmoment kann durch Nachspätverstellen der Zündung aufrechterhalten werden, wenn der Motorübergang bei Erhöhung der Motorkraftstoffmenge von Betrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch zu Betrieb mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch erfolgt. Wenn die Motorkraftstoffmenge aufrechterhalten wird und die Motorluftmenge reduziert wird, kann die Zündung nicht nach spät verstellt werden.
Die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators im Motorauslasssystem kann wie in der US-PS 6 751 947 beschrieben modelliert werden, wobei hiermit auf diese Schrift in ihrer Gesamtheit in jeder Hinsicht Bezug genommen wird. In anderen Beispielen kann bewirkt werden, dass der Motor von einem mageren Gemisch zu einem fetten Gemisch übergeht, wenn die Ausgabe einer stromabwärts des Dreiwegekatalysators positionierten Lambdasonde stromabwärts des Dreiwegekatalysators mehr als einen Schwellenwert von in Abgasen vorhandenem Sauerstoff anzeigt. Ebenso kann, wenn die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge auf einen Schwellenwert (zum Beispiel 20 % der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators) verbraucht ist, das dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Gemisch eingestellt werden.
In einigen Beispielen kann der Motor weiter weg von stöchiometrischen Betriebsbedingungen arbeiten, wenn er mager betrieben wird, im Vergleich dazu, wenn der Motor fett betrieben wird. Zum Beispiel kann der Motor unter fetten Bedingungen mit 12:1 betrieben werden, während der Motor unter Magerbetriebsbedingungen mit 20:1 betrieben werden kann. In einem Beispiel kann die unter Magerbetriebsbedingungen eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen die gleiche Menge sein als wenn der Motor mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird. Die Differenz des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann durch Erhöhen oder Reduzieren der Motorluftmenge erreicht werden.
Das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Motorzündung werden zwischen den Zeitpunkten T₂ und T₃ eingestellt, um Motorabgase zu kühlen, während gleichzeitig die Sollmotordrehmomenthöhe bereitgestellt wird. Es kann beobachtet werden, dass Ändern des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von mageren zu fetten Zuständen, wobei Abgastemperaturen im Vergleich zu ähnlichen Betriebsbedingungen niedriger sein können, unter denen der Motor mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Gemisch arbeitet, die Turbinentemperatur zwischen den Zeitpunkten T₂ und T₃ abkühlt.
Zum Zeitpunkt T₃ wird die Motordrehmomentanforderung reduziert und die Turbinentemperatur wird auf eine Höhe reduziert, die unter der Turbinenbeeinträchtigungsschwellentemperatur 204 liegt. Die Motoraufladungshöhe wird auch reduziert, eilt der Motordrehmomentanfrage jedoch nach. Das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis schwankt weiter zwischen mageren und fetten Gemischen, wobei Abgastemperaturen reduziert werden, und die Nachfrühverstellung des Zündzeitpunkts wird so eingestellt, dass das Motordrehmoment während des Übergangs von dem fetten zu dem mageren Gemisch und von dem mageren zu dem fetten Gemisch im Wesentlichen aufrechterhalten wird. Kurze Zeit nach T₃ wird die Amplitude des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert und schwankt um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Gemisch. Die Turbinentemperatur reduziert sich nach dem Zeitpunkt T₃ weiter, während Motordrehzahl und -last reduziert werden.
Auf ungefähr einem Viertel des Weges zwischen dem Zeitpunkt T₂ und T₃ werden die Motordrehmomentanforderung und Aufladungshöhe als Reaktion auf eine Bediener- oder Steuerungsanfrage erhöht. Der Motor arbeitet weiter mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das nahe einem stöchiometrischen Gemisch ist. Wenn zum Beispiel ein stöchiometrisches Gemisch 14,6:1 beträgt, arbeitet der Motor zwischen 14,3:1 und 14,9:1.
Zum Zeitpunkt T₄ ist die Turbinentemperatur auf eine Höhe angestiegen, auf der die Turbinenbeeinträchtigungsschwellentemperatur 204 überschritten ist. Demgemäß werden das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Motorzündung so eingestellt, dass die Motorabgastemperatur reduziert wird, während das Motordrehmoment auf dem Sollmotordrehmoment im Wesentlichen gehalten wird. Insbesondere wird das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zyklisch zwischen fetten und mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen betrieben, unter denen die Motorabgastemperatur im Vergleich dazu, wenn der Motor unter im Wesentlichen ähnlichen Betriebsbedingungen mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, reduziert wird. Das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Motorzündung werden bis zu dem Zeitpunkt T₅ oszilliert und geändert, zu dem die Turbinentemperatur auf eine Höhe reduziert wird, die unter der Turbinenbeeinträchtigungsschwellentemperatur 204 liegt.
Zu dem Zeitpunkt T₅ wird die Amplitude des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert und das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis schwankt um im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen. Die Turbinentemperatur reduziert sich nach dem Zeitpunkt T₅, da das Motordrehmoment und die Motoraufladung niedrig bleiben.
Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, werden simulierte Signale von Interesse während eines Motorbetriebsablaufs gezeigt. Der Motorbetriebsablauf von 3 entspricht dem Betriebsablauf von 2; jedoch werden statt der Zündung die Motoraufladung und/oder die Motordrosselklappe mit dem Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. In anderen Beispielen können die Motoraufladung und die Zündung mit dem Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, um Abgastemperaturen zu steuern und zu reduzieren. Da die Abläufe der 2 und 3 ähnlich sind, werden der Übersicht halber nur die Teile der Abläufe in 3, die sich von dem Ablauf von 2 unterscheiden, beschrieben.
Zwischen dem Zeitpunkt T₂ und T₃ wird die Motoraufladung geändert, so dass die Motorluftmenge geändert wird, um die Änderung des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu kompensieren. Motoraufladung kann über Änderung einer Stellung eines Wastegate oder von Turbinenschaufelpositionen eingestellt werden. Zum Beispiel wird die Aufladung erhöht, wenn der Motor mager betrieben wird, und reduziert, wenn der Motor fett betrieben wird. In anderen Beispielen kann die Drosselklappe mit der Motoraufladung eingestellt werden, um die Zylinderluftmenge zu erhöhen, wenn der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Durch Einstellung der Motorluftmenge kann das Motordrehmoment beim Wechsel zwischen mageren und fetten Luft-Kraftstoff-Gemischen im Wesentlichen aufrechterhalten werden.
Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, wird ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Motors gezeigt. Bei 402 werden Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Die Motorbetriebsbedingungen umfassen Motortemperatur, Motordrehzahl, Motorlast, Motorkomponententemperaturen, Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Katalysatorsauerstoffspeichermenge, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Verfahren 400 geht auf 404 über, nachdem die Motorbetriebsbedingungen bestimmt worden sind.
Bei 404 beurteilt das Verfahren, ob sich eine Motorkomponente auf einer Komponentenbeeinträchtigungsschwellentemperatur befindet oder nicht. Die Motorkomponententemperatur kann über einen Temperatursensor direkt gemessen oder über Motorbetriebsparameter geschätzt werden. Zum Beispiel kann eine Temperatur einer Turboladerturbine auf Grundlage der Motorluftmasse, der Motorzündzeitpunktsteuerung und der Motordrehzahl geschätzt werden. In einem Beispiel kann eine empirisch ermittelte Turbinentemperaturen enthaltende Tabelle unter Verwendung der Motorluftmasse, der Motorzündzeitpunktsteuerung und der Motordrehzahl indexiert werden. Die Motorkomponente, von der die Temperatur geschätzt wird, kann von Anwendung zu Anwendung variieren. Zum Beispiel kann bei einer Anwendung die Turbinentemperatur eines Turboladers geschätzt oder gemessen werden. In einem anderen Beispiel kann die Temperatur eines sich in einem Auslasssystem befindenden Katalysators geschätzt oder gemessen werden. Wenn eine Temperatur der Komponente gleich einer oder größer als eine Komponentenbeeinträchtigungsschwellentemperatur ist, geht das Verfahren 400 auf 406 über. Ansonsten geht das Verfahren 400 zum Ende.
Bei 406 beurteilt das Verfahren 400, ob eine in einem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge größer als ein Schwellenwert ist. In einem Beispiel beträgt der Schwellenwert 80 % der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators. Des Weiteren wird die Menge von im Katalysator gespeichertem Sauerstoff gemäß dem in der US 6 751 947 beschriebenen Verfahren geschätzt. Wenn die Menge von in einem Katalysator gespeichertem Sauerstoff größer als ein Schwellenwert ist, dann geht das Verfahren 400 auf 408 über. Ansonsten geht das Verfahren 400 auf 410 über.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren 400 auf 408 übergehen, wenn eine Ausgabe einer Lambdasonde anzeigt, dass Abgase im Auslasssystem mehr Sauerstoff haben als ein Schwellenwert. Somit kann das Verfahren 400 das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf eine Ausgabe einer Lambdasonde zu einem fetten Gemisch umstellen.
Bei 408 schaltet das Verfahren 400 den Motor auf Betrieb mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Motorabgase im Vergleich dazu abkühlt, als wenn der Motor mit im Wesentlichen den gleichen Betriebsbedingungen mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeiten würde. In einem Beispiel, in dem der Motor unter Verwendung von Benzin betrieben wird, wird der Motor mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben, das fetter ist als 12:1. Wenn jedoch andere Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin/Alkohol-Gemische, dem Motor zugeführt werden, dann können andere fette Luft-Kraftstoff-Verhältnisse verwendet werden. In einigen Beispielen kann das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Aufrechterhalten der eingespritzten Kraftstoffmenge und Reduzieren der Motorluftmenge bei 418 angereichert werden. In anderen Beispielen kann die Motorluftmenge auf Motordrehzahl und -last basiert werden, aber die Kraftstoffmenge kann zur Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erhöht werden. Das Verfahren 400 geht nach Anreicherung des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf 416 über.
Bei 410 beurteilt das Verfahren 400, ob eine in einem Motorauslasssystem positionierten Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge unter einem Schwellenwert liegt. Die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge kann wieder gemäß dem in der US 6 751 947 beschriebenen Verfahren geschätzt werden. Wenn die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge unter einem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 400 auf 414 über. Ansonsten geht das Verfahren 400 auf 412 über.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren 400 auf 414 übergehen, wenn eine Ausgabe einer Lambdasonde anzeigt, dass Abgase in dem Auslasssystem weniger Sauerstoff aufweisen als ein Schwellenwert. Somit kann das Verfahren 400 das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf eine Ausgabe einer Lambdasonde auf ein mageres Gemisch umstellen.
Bei 412 hält das Verfahren 400 den Motorbetrieb auf dem vorliegenden Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn der Motor zum Beispiel mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, arbeitet der Motor weiter mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch. Somit speichert oder verwendet der Katalysator weiter Sauerstoff in dem Katalysator, so dass die Katalysatorchemie in einem Bereich bleibt, in dem der Katalysatorwirkungsgrad hoch ist. Das Verfahren 400 geht nach Aufrechterhalten des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf 416 über.
Bei 414 betreibt das Verfahren 400 den Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch. Das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Motorabgase im Vergleich dazu, als wenn der Motor unter im Wesentlichen den gleichen Betriebsbedingungen mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben werden würde, abkühlt. In einem Beispiel, in dem der Motor unter Verwendung von Benzin betrieben wird, wird der Motor mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben, das magerer ist als 18:1. Wenn jedoch andere Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin/Alkohol-Gemische, dem Motor zugeführt werden, dann können andere fette Luft-Kraftstoff-Verhältnisse verwendet werden. In einigen Beispielen kann das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Aufrechterhalten der eingespritzten Kraftstoffmenge und Erhöhen der Motorluftmenge bei 418 mager gemacht werden. In anderen Beispielen kann die Motorluftmenge auf Motordrehzahl und -last basiert werden, aber die Kraftstoffmenge kann reduziert werden, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch mager zu machen. Das Verfahren 400 geht auf 416 über, nachdem das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager eingestellt worden ist.
Bei 416 stellt das Verfahren 400 den Motorzündzeitpunkt ein. In einem Beispiel wird der Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn das Motor-Luft-Kraftstoff-Gemisch angereichert wurde, um das Motordrehmoment im Wesentlichen aufrechtzuerhalten. Des Weiteren kann der Zündzeitpunkt nach früh verstellt werden, wenn der Motor mager betrieben wird. Das Verfahren 400 geht nach Einstellung der Motorzündung auf 418 über.
Bei 418 wird die Motorluftmasse eingestellt. In einigen Beispielen, in denen die Motorkraftstoffmenge auf einer Höhe einer Motordrehmomentanfrage basiert, kann das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Reduzieren der Motorluftmenge durch Reduzieren der Motoraufladung und/oder Reduzieren des Ausmaßes der Einlassdrosselklappenöffnung angereichert werden. Als Alternative dazu kann das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Erhöhen der Motorluftmenge durch Erhöhen der Motoraufladung und/oder Erhöhen des Ausmaßes der Einlassdrosselklappenöffnung magerer gemacht werden. Nach Einstellung der Motorluftmenge geht das Verfahren 400 auf 420 über.
Bei 420 beurteilt das Verfahren, ob das Motordrehmoment unter einem Schwellenwert liegt oder ob eine Temperatur der Motorkomponente unter der Beeinträchtigungsschwellentemperatur liegt oder nicht. Wenn dies der Fall ist, dann geht das Verfahren 400 zum Ende. Ansonsten kehrt das Verfahren 400 zu 402 zurück.
Auf diese Weise stellt das Verfahren 400 den Motorbetrieb ein, um Motorabgastemperaturen zu reduzieren, während das Motordrehmoment aufrechterhalten wird. Des Weiteren hält das Verfahren 400 die Sauerstoffkonzentration in einem Katalysator im Motorauslasssystem in einem Bereich, in dem der Katalysatorwirkungsgrad hoch ist. Folglich können Komponententemperaturen des Motors gesteuert und reduziert werden, während Abgase effizient in CO₂und H₂O umgewandelt werden.
Somit stellt das Verfahren von 4 ein Motorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen ersten Teil einer Betriebszeit reduziert, und Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen zweiten Teil einer Betriebszeit reduziert, wenn eine Temperatur einer Motorkomponente höher ist als eine Beeinträchtigungsschwellentemperatur der Motorkomponente. Auf diese Weise kann es möglich sein, Abgastemperaturen bei höheren Motordrehzahlen und -lasten zu reduzieren, während Abgase in H₂O und CO₂umgewandelt werden. Das Betreiben des Motors umfasst, dass die Motorkomponente eine Turbine eines Turboladers ist. Des Weiteren umfasst das Betreiben des Motors das Betreiben des Motors mit einem durchschnittlich im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Betriebszeit. In einem Beispiel umfasst das Motorbetriebsverfahren, dass der Motor ein turboaufgeladener Motor ist, der einen Dreiwegekatalysator aufweist, welcher stromabwärts einer Turbine des Turboladers positioniert ist. Somit kann das Verfahren die Möglichkeit einer Beeinträchtigung von Komponenten des Turboladers reduzieren. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Betreiben des Motors mit einem ersten Zündzeitpunkt, zu dem der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und das Betreiben des Motors mit einem zweiten Zündzeitpunkt, zu dem der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, wobei sich der erste Zündzeitpunkt von dem zweiten Zündzeitpunkt unterscheidet. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Betreiben des Motors mit einer ersten Aufladungshöhe, wenn der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und das Betreiben des Motors mit einer zweiten Aufladungshöhe, wenn der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, wobei die erste Aufladungshöhe größer ist als die zweite Aufladungshöhe.
In einem anderen Beispiel stellt das Verfahren von 4 ein Motorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen reduziert, wenn in einem Katalysator gespeicherter Sauerstoff unter einer ersten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur über einer Beeinträchtigungsschwellentemperatur liegt; und Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperatur reduziert, wenn in dem Katalysator gespeicherter Sauerstoff über einer zweiten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur höher ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur. Das Motorbetriebsverfahren umfasst, dass der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, bevor er mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, nachdem die Motorkomponententemperatur höher geworden ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur. Des Weiteren umfasst das Betreiben des Motors, dass der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, bevor er mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, nachdem die Motorkomponententemperatur höher geworden ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur. Das Motorbetriebsverfahren umfasst weiterhin, dass die erste Menge eine Menge ist, die unter einer Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators liegt. Das Betreiben des Motors umfasst, dass die zweite Menge niedriger ist als die erste Menge. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren, Einstellen des Zündzeitpunkts des Motors beim Wechsel von Betrieb des Motors mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Betrieb des Motors mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Auf diese Weise kann das Motordrehmoment für einen gleichmäßigen Motorlauf gesteuert werden. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Betreiben des Motors mit einem größeren Luftmassendurchsatz bei Betrieb mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Motorbetriebsverfahren umfasst, dass der größere Luftmassendurchsatz zumindest teilweise durch Erhöhen des Motoraufladedrucks erreicht wird. Auf diese Weise kann die Motorluftmenge erhöht werden, während der in den Motor eingespritzte Kraftstoff aufrechterhalten wird, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch ohne Reduzierung des Motordrehmoments mager zu machen.
Das Verfahren von 4 stellt weiterhin ein Motorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Betreiben des Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen reduziert, wenn in einem Katalysator gespeicherter Sauerstoff unter einer ersten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur über einer Beeinträchtigungsschwellentemperatur liegt; Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperatur reduziert, wenn in dem Katalysator gespeicherter Sauerstoff über einer zweiten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur höher ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur; und Bereitstellen einer im Wesentlichen gleichen Höhe des Drehmoments vom Motor bei dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wie bei dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Schätzen einer in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffmenge über mindestens eine Lambdasonde und Wechsel von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf die geschätzte in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Einstellen eines Aufladungsausmaßes als Reaktion auf Wechsel des Betriebs des Motors mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Des Weiteren umfasst das Motorbetriebsverfahren das Einstellen des Zündzeitpunkts des Motors beim Wechsel von Betrieb des Motors mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Betrieb des Motors mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Motorbetriebsverfahren umfasst weiterhin den Wechsel zwischen Betrieb des Motors mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf eine stromabwärts eines Katalysators bezüglich der Abgasstromrichtung positionierte Lambdasonde. Auf diese Weise kann das Steuersystem das Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf Betriebsbedingungen des Katalysators einstellen, um einen höheren Katalysatorumwandlungswirkungsgrad zu fördern. Das Motorbetriebsverfahren umfasst weiterhin das Reduzieren der Amplitude eines Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als Reaktion auf mindestens einem Reduzieren der Motordrehmomentanforderung.
Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, kann das in 4 beschriebene Verfahren eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Obgleich dies nicht explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
Dies schließt die Beschreibung ab. Ihre Lektüre durch den Durchschnittsfachmann würde viele Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des Gedankens und Schutzbereichs der Beschreibung erkennen lassen. Zum Beispiel könnten Einzylinder-, I2- I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
12: Motorsteuerung
30: Brennkammer
32: Zylinderwände
36: Kolben
40: Kurbelwelle
42: Lufteinlass
44: Einlasskrümmer
46: Einlassverstärkerkammer
48: Auslasskrümmer
51: Einlassnocken
52: Einlassventil
53: Auslassnocken
54: Auslassventil
55: Einlassnockensensor
57: Auslassnockensensor
58: Sensor Drosselklappenstellung
62: Drosselklappe
64: Drosselklappenplatte
66: Kraftstoffeinspritzventil
68: Treiber
70: Katalysator
72: Wastegate-Aktuator
88: Zündanlage
92: Zündkerze
102: Mikroprozessoreinheit (Central Processor Unit, CPU)
104: Eingangs-/Ausgangs-Ports (Input/Output Ports, I/O)
106: Nurlesespeicher (Read-only Memory, ROM)
108: Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM)
110: Erhaltungsspeicher (Keep Alive Memory, KAM)
112: Temperatursensor
114: Kühlhülse
118: Hall-Effekt-Sensor
120: Luftmassensensor
121: Drucksensor
122: Drucksensor
126: Universal-Lambdasonde (UEGO-Sonde)
128: Lambdasonde
130: Fahrpedal
132: Fuß
134: Positionssensor
161: Welle
162: Verdichter
164: Turbine
FPW: Signal
202: Linie Luft-Kraftstoff-Gemisch
204: Turbinenbeeinträchtigungsschwellentemperatur
400: Verfahren
402: Motorbetriebsbedingungen bestimmen
404: Motorkomponente auf Beeinträchtigungsschwellentemperatur?
406: Katalysatorsauerstoff größer als Schwellenwert?
408: Motor fett betreiben
410: Katalysatorsauerstoff unter Schwellenwert?
412: Motor Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten
414: Moto mager betreiben
416: Zündzeitpunkt einstellen
418: Motorluftmasse einstellen
420: Motordrehmoment unter Schwellenwert oder Komponententemperatur unter Schwellenwert?

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 6751947 [0028, 0039, 0042]

Claims

Motorbetriebsverfahren, umfassend: Betreiben eines Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen ersten Teil einer Betriebszeit reduziert, und Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen für einen zweiten Teil einer Betriebszeit reduziert, wenn eine Temperatur einer Motorkomponente höher ist als eine Beeinträchtigungsschwellentemperatur der Motorkomponente.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Motorkomponente um eine Turbine eines Turboladers handelt.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Betreiben des Motors mit einem durchschnittlich im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Betriebszeit umfasst.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor ein turboaufgeladener Motor mit einem stromabwärts einer Turbine des Turboladers positionierten Dreiwegekatalysator ist.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Betreiben des Motors bei einem ersten Zündzeitpunkt, zu dem der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und das Betreiben des Motors bei einem zweiten Zündzeitpunkt, zu dem der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, umfasst, wobei sich der erste Zündzeitpunkt von dem zweiten Zündzeitpunkt unterscheidet.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Betreiben des Motors mit einer ersten Aufladungshöhe, wenn der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und das Betreiben des Motors mit einer zweiten Aufladungshöhe, wenn der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, wobei die erste Aufladungshöhe größer ist als die zweite Aufladungshöhe, umfasst.
Motorbetriebsverfahren, umfassend: Betreiben eines Motors mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Abgastemperaturen reduziert, wenn in einem Katalysator gespeicherter Sauerstoff unter einer ersten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur über einer Beeinträchtigungsschwellentemperatur liegt; und Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das die Abgastemperatur reduziert, wenn in dem Katalysator gespeicherter Sauerstoff über einer zweiten Menge liegt und wenn eine Motorkomponententemperatur höher ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Motor mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, bevor er mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, nachdem die Motorkomponententemperatur höher geworden ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Motor mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, bevor er mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, nachdem die Motorkomponententemperatur höher geworden ist als die Beeinträchtigungsschwellentemperatur.
Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Menge eine Menge ist, die unter einer Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators liegt.