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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Steuerung eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts basierend auf dem Zündzeitpunkt, während ein Katalysator auf die Anspringtemperatur erhitzt wird. Solch ein Verfahren ist der Art nach im Wesentlichen aus der
DE10 2006 035 139 A1 bekannt.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe den Drosselungsquerschnitt ein, was die Luftströmung in den Motor erhöht oder verringert. Wenn der Drosselklappenquerschnitt zunimmt, nimmt der Luftdurchsatz in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Zylinder vorzusehen und/oder einen Soll-Drehmomentausgang zu erreichen. Ein Erhöhen des Betrages an Luft und Kraftstoff, der an die Zylinder geliefert wird, erhöht die Drehmomentabgabe des Motors.
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In funkengezündeten Motoren löst ein Zündfunken eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei kompressionsgezündeten Motoren verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Zündfunkenzeiteinstellung bzw. Zündzeitpunkt und Luftströmung können die Primärmechanismen zum Einstellen des Drehmomentausgangs von funkengezündeten Motoren sein, während die Kraftstoffströmung den Primärmechanismus zum Einstellen des Drehmomentausgangs von kompressionsgezündeten Motoren darstellen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Katalysator in einem Abgassystem auf seine Anspringtemperatur erwärmt werden kann, ohne dass dabei unverbrannter Kraftstoff von dem Abgassystem ausgestoßen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein System gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Zündzeitpunktermittlungsmodul, ein Einspritzzeitpunktermittlungsmodul, ein Zündsteuermodul und ein Kraftstoffsteuermodul. Das Zündzeitpunktermittlungsmodul ermittelt einen ersten Kurbelwinkel. Das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul ermittelt selektiv einen zweiten Kurbelwinkel basierend auf dem ersten Kurbelwinkel. Das Zündsteuermodul steuert eine Zündkerze, um Zündfunken in einem Zylinder eines Motors bei dem ersten Kurbelwinkel zu erzeugen. Das Kraftstoffsteuermodul steuert eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, um Kraftstoff an den Zylinder bei dem zweiten Kurbelwinkel zu erzeugen.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen deutlich. Die ausführliche Beschreibung und die besonderen Beispiele sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:
- 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
- 3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 4 ein Diagramm ist, das ein beispielhaftes Zündzeitpunktsignal und ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzzeitpunktsignal gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und / oder identische Elemente zu identifizieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wenn ein Motor anfänglich gestartet wird, kann durch den Motor erzeugtes Abgas verwendet werden, um einen Katalysator in einem Abgassystem des Motors auf seine Anspringtemperatur zu erwärmen. Um die Temperatur des Abgases zu erhöhen und dadurch die Geschwindigkeit, mit der der Katalysator auf seine Anspringtemperatur erwärmt wird, zu steigern, kann der Zündzeitpunkt und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Motors relativ zu seinen normalen Betriebswerten nach spät verstellt sein. Wenn Kraftstoff zu einem Zeitpunkt, wenn sich ein Kolben in dem Zylinder an dem oberen Totpunkt befindet, in einen Zylinder eines Motors eingespritzt wird, kann der Kraftstoff direkt auf den Kolben gespritzt werden, was die Menge an Partikeln (beispielsweise unverbranntem Kraftstoff), die von dem Abgassystem ausgestoßen wird, erhöhen kann.
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Um die Einspritzung von Kraftstoff zu verhindern, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet, ermitteln das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung, ob der Zündzeitpunkt über eine Zündzeitpunktgrenze (beispielsweise 10 Grad nach dem oberen Totpunkt) nach spät verstellt ist. Wenn der Zündzeitpunkt über die Zündzeitpunktgrenze nach spät verstellt ist, steuern das System und Verfahren den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf der Basis des Zündzeitpunkts. Zum Beispiel kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 Grad) relativ zu dem Zündzeitpunkt versetzt sein. Ein Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf der Basis des Zündzeitpunkts kann ferner die Temperatur des Abgases zu erhöhen, was den Zeitbetrag reduzieren kann, der erforderlich ist, um den Katalysator auf seine Anspringtemperatur zu erwärmen.
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Nun Bezug nehmend auf 1 weist ein Motorsystem 100 einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Betrag des durch den Motor 102 erzeugten Antriebsdrehmoments basiert auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Der Fahrereingang kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Fahrtregelsystem basieren, das ein adaptives Fahrtregelsystem sein kann, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Folgedistanz beizubehalten. Darüber hinaus kann die Fahrereingabe auf der Position eines Zündschalters (nicht gezeigt) basieren, und der Motor 102 kann auf der Grundlage der Fahrereingabe gestartet werden.
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Luft wird in den Motor 102 über ein Ansaugsystem 108 gezogen. Nur beispielhaft kann das Ansaugsystem 108 einen Ansaugkrümmer 110 und ein Drosselklappenventil 112 aufweisen. Nur beispielhaft kann das Drosselklappenventil 112 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselaktormodul 116, das ein Öffnen des Drosselventils 112 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 110 gezogene Menge an Luft zu steuern.
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Luft von dem Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gezogen. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
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Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als der Einlasstakt, der Verdichtungstakt, der Arbeitstakt und der Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 118 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
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Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das die Kraftstoffmenge reguliert, die durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 kann Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen einspritzen, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, einspritzen. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann die Lieferung des Kraftstoffs an Zylinder, die deaktiviert sind, anhalten.
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Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein kompressionsgezündeter Motor sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein funkengezündeter Motor sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunken- bzw. Zündaktormodul 126 eine Zündkerze 128 erregt, um einen Zündfunken in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 zu erzeugen, der das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
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Das Zündaktormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündaktormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündaktormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an deaktivierte Zylinder anhalten.
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Die Erzeugung des Zündfunkens kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündaktormodul 126 kann die Fähigkeit besitzen, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündaktormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen und das Zündfunkenaktormodul 126 kann den Zündzeitpunkt relativ zu dem OT für alle Zylinder in dem Motor 102 um dieselbe Größe variieren.
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Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/KraftstoffGemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zurück zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt. Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.
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Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Ansaugnockenwellen (einschließlich der Ansaugnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Bänke von Zylindern (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. In ähnlicher Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Abgasventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Abgasventile (einschließlich dem Abgasventil 130) für mehrere Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern.
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Die Zeit, zu der das Ansaugventil 122 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Ansaugnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Auslassnockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Ventilaktormodul 158 kann den Einlass- und Auslassnockenphasensteller 148, 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn implementiert, kann der variable Ventilhub auch durch das Ventilaktormodul 158 gesteuert werden.
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Das Ventilaktormodul 158 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 abschalten. Das Ventilaktormodul 158 kann das Öffnen des Ansaugventils 122 durch die Entkopplung des Ansaugventils 122 von dem Einlassnockenphasensteller 148 abschalten. Ähnlich kann das Ventilaktormodul 158 ein Öffnen des Abgasventils 130 durch Entkoppeln des Abgasventils 130 von dem Auslass-Nockenphasensteller 150 abschalten. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Ventilaktormodul 158 das Ansaugventil 122 und / oder das Abgasventil 130 unter Verwendung von anderen Vorrichtungen als Nockenwellen steuern, wie elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktoren.
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Das Abgassystem 134 weist einen Abgaskrümmer 160 und einen katalytischen Wandler 162, der einen Katalysator besitzt, auf. Der Abgaskrümmer 160 lenkt Abgas aus dem Motor 102 zudem katalytischen Wandler 162, der Emissionen in dem Abgas reduziert. Der katalytische Wandler 162 kann ein katalytischer Dreiwegewandler sein, der Stickstoffoxid, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff reduziert. Der katalytische Wandler 162 kann Stickoxid zu Stickstoff und Sauerstoff reduzieren, Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidieren und Kohlenwasserstoff zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren. Zusätzlich kann der katalytische Wandler 162 Sauerstoff freisetzen, wenn der Motor 102 bei einem fetten Luft / Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, und kann Sauerstoff speichern, wenn der Motor 102 bei einem mageren Luft / Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
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Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Sensors 180 für die Kurbelwellenposition (CKP von engl.: crankshaft position“) messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 182 für die Motorkühlmitteltemperatur (ECT von engl.: „engine coolant temperature“) gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
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Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck- (MAP) -Sensors 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck, der die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstrom- (MAF) -Sensors 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselklappenventil 112 aufweist.
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Das Drosselklappenaktormodul 116 kann die Position des Drosselklappenventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren 190 (TPS von engl.: „throttle position sensor“) überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: „intake air temperature“) gemessen werden. Die Temperatur des Abgases, das von dem Motor 102 ausgestoßen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 194 für die Abgastemperatur (EGT von engl.: „exhaust gas temperature“) gemessen werden. Der Sauerstoffgehalt stromaufwärts des katalytischen Wandlers 162 kann unter Verwendung eines ersten Sauerstoff- (O2-) Sensors 196 gemessen werden. Der Sauerstoffgehalt stromabwärts von dem katalytischen Wandler 162 kann unter Verwendung eines zweiten Sauerstoff- (O2-) Sensors 198 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
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Nun unter Bezugnahme auf 2 weist eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Motordrehzahlermittlungsmodul 202 auf. Die Motordrehzahlermittlungsmodul 202 ermittelt eine Motordrehzahl. Das Motordrehzahlermittlungsmodul 202 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann das Motordrehzahlermittlungsmodul 202 die Motordrehzahl basierend auf einer Periode der Kurbelwellendrehung entsprechend einer Anzahl von Zahnerfassungen ermitteln. Das Motordrehzahlermittlungsmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
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Das Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 204 ermittelt eine Fahrerdrehmomentanforderung auf Grundlage eines Fahrereingangs von dem Fahrereingangsmodul 104. Das Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 204 kann eine oder mehrere Zuordnungen von Gaspedalposition zu Soll-Drehmoment speichern und kann die Fahrerdrehmomentanforderung auf Grundlage einer gewählten der Zuordnungen ermitteln. Das Fahrerdrehmomentanforderungsmodul 204 gibt die Fahrerdrehmomentanforderung aus
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Ein Modusaktivierungsmodul 206 aktiviert ein oder eine Mehrzahl von Betriebsmoden, die dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt zugeordnet sind. Die Betriebsmoden können einen Anlassmodus, einen Katalysatoranspringmodus und einen Normalbetriebsmodus aufweisen. Das Modusaktivierungsmodul 206 aktiviert den Anlassmodus, wenn der Motor 102 angelassen wird. Das Modusaktivierungsmodul 206 kann ermitteln, dass der Motor 102 angelassen wird, wenn die Motordrehzahl kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
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Das Modusaktivierungsmodul 206 aktiviert den Katalysatoranspringmodus, wenn der Motor 102 läuft und die Temperatur des Katalysators kleiner als eine Anspringtemperatur ist. Das Modusaktivierungsmodul 206 kann ermitteln, dass der Motor 102 läuft, wenn die Motordrehzahl größer als oder gleich der vorbestimmten Drehzahl ist. Die Anspringtemperatur des Katalysators kann vorbestimmt sein. Das Modusaktivierungsmodul 206 kann auf Basis der Motorkühlmitteltemperatur von dem ECT-Sensor 182 ermitteln, ob der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat. Beispielsweise kann das Modusaktivierungsmodul 206 ermitteln, dass die Katalysatortemperatur kleiner als seine Anspringtemperatur ist, wenn die Motorkühlmitteltemperatur kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist.
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Das Modusaktivierungsmodul 206 aktiviert den normalen Betriebsmodus, wenn der Motor 102 läuft und die Katalysatortemperatur größer als oder gleich seiner Anspringtemperatur ist. Das Modusaktivierungsmodul 206 kann die Katalysatortemperatur basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur, der Ansauglufttemperatur von dem IAT-Sensor 192 und/oder einer Motoröltemperatur schätzen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Modusaktivierungsmodul 206 die Katalysatortemperatur basierend auf der Abgastemperatur von dem EGT-Sensor 194 schätzen.
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Ein Zündzeitpunktermittlungsmodul 208 ermittelt einen Kurbelwinkel, bei dem Zündfunken in dem Zylinder 118 erzeugt wird, der als ein Zündwinkel bezeichnet werden kann. Der Zündwinkel kann in einer Zahl von Graden festgelegt sein, bevor der Kolben in dem Zylinder 118 den oberen Totpunkt erreicht. Das Zündzeitpunktermittlungsmodul 208 kann den Zündwinkel basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung ermitteln. Das Zündzeitpunktermittlungsmodul 208 kann den Zündzeitpunkt, wenn der Katalysatoranspringmodus aktiv ist, relativ dazu, wenn der normale Betriebsmodus aktiv ist, nach spät verstellen (z.B. den Zündwinkel verringern).
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Ein Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 ermittelt einen Kurbelwinkel, bei dem eine Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder 118 oder in eine Mischkammer, die dem Zylinder 118 zugeordnet ist, begonnen wird. Der Kurbelwinkel, der von dem Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 ermittelt wird, kann als ein Einspritzstartwinkel (SOI von engl.: „start of injection angle“) bezeichnet werden. Das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 kann den SOI-Winkel unter Verwendung einer oder mehrerer Nachschlagetabellen ermitteln, die dem SOl-Winkel verschiedene Motorbetriebsbedingungen zuordnen. Die Nachschlagetabelle, die von dem Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 verwendet wird, kann davon abhängen, welcher Betriebsmodus aktiv ist. Beispielsweise können die Nachschlagetabellen eine Anlassmodustabelle, eine Anspringmodustabelle und eine Normalbetriebstabelle aufweisen.
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Wenn der Kurbelmodus aktiv ist, kann das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 den SOI-Winkel basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur und/oder einem Druck von Kraftstoff, der an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 geliefert wird, ermitteln. Bei einem Beispiel kann ein einzelner Kraftstoffpuls in den Zylinder 118 für jedes Verbrennungsereignis eingespritzt werden, und das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 kann den SOI-Winkel des Einspritzpulses gleich 300 Grad vor OT setzen. Wenn der Normalbetriebsmodus aktiv ist, kann das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 den SOI-Winkel basierend auf der Motordrehzahl, dem Massendurchfluss von Ansaugluft von dem MAF-Sensor 186 und/oder dem Kraftstoffdruck ermitteln. Bei einem Beispiel kann ein einzelner Kraftstoffpuls in den Zylinder 118 für jedes Verbrennungsereignis eingespritzt werden, und das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 kann den SOI-Winkel des Kraftstoffeinspritzpulses gleich 250 Grad vor OT setzen.
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Wenn der Katalysatoranspringmodus aktiv ist, kann das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 den Zündwinkel mit einer Zündzeitpunktgrenze vergleichen. Die Zündzeitpunktgrenze kann ein vorbestimmter Winkel sein (z.B. 10 Grad nach OT).
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Wenn der Zündwinkel größer als oder gleich der Zündzeitpunktgrenze ist, kann das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 den SOI-Winkel basierend auf der Motordrehzahl, dem Massendurchfluss von dem MAF-Sensor 186 und/oder dem Kraftstoffdruck ermitteln. Bei einem Beispiel können mehrere Kraftstoffpulse in den Zylinder 118 für jedes Verbrennungsereignis eingespritzt werden, und das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 kann den SOI-Winkel des zweiten oder nachfolgenden Kraftstoffeinspritzpulses gleich 40 Grad vor OT setzen.
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Wenn der Zündwinkel kleiner als die Zündzeitpunktgrenze ist, kann das Zündzeitpunktermittlungsmodul 210 den SOI-Winkel basierend auf dem Zündwinkel ermitteln. beispielsweise kann das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 den SOI-Winkel des zweiten oder nachfolgenden Pulses relativ zu dem Zündwinkel um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 Grad) versetzen. Seinerseits kann Kraftstoff an den Zylinder 118 geliefert werden, kurz bevor ein Zündfunken in dem Zylinder 118 erzeugt wird, was mehr Wärme relativ zu einer Ermittlung des SOI-Winkels unabhängig von dem Zündwinkel erzeugen kann. Die Zündzeitpunktgrenze kann so gewählt sein, dass sichergestellt wird, dass ein Ermitteln des SOI-Winkels basierend auf dem Zündwinkel keine Einspritzung von Kraftstoff bewirkt, wenn sich der Kolben in dem Zylinder 118 bei oder nahe dem OT befindet, was einen Kraftstoffsprühnebel direkt an dem Kolben verhindert.
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Ein Drosselsteuermodul 212 erzeugt ein Drosselsteuersignal, und das Drosselaktormodul 116 steuert das Drosselventil 112 basierend auf dem Drosselsteuersignal. Das Drosselsteuersignal kann einen Soll-Drosselquerschnitt und/oder eine Soll-Drosselposition angeben. Das Drosselsteuermodul 212 kann den Soll-Drosselquerschnitt und/oder die Soll-Drosselposition basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung ermitteln.
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Ein Kraftstoffsteuermodul 214 erzeugt ein Kraftstoffsteuersignal, und das Kraftstoffaktormodul 124 steuert die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 basierend auf dem Kraftstoffsteuersignal. Das Kraftstoffsteuersignal kann den Zeitpunkt für jede Kraftstoffeinspritzung (z.B. den SOl-Winkel) und eine Einspritzpulsbreite angeben. Das Kraftstoffsteuermodul 214 empfängt den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt von dem Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann steuern, ob ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzpulse an den Zylinder 118 für jedes Verbrennungsereignis geliefert werden, und das Einspritzzeitpunktermittlungsmodul 210 kann den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden Kraftstoffeinspritzpuls ausgeben.
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Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann die Pulsbreite basierend auf dem Kraftstoffdruck und einer gewünschten Kraftstoffmenge, die an den Zylinder 118 während jeder Einspritzung zu liefern ist, ermitteln. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann die an den Zylinder 118 gelieferte Kraftstoffmenge einstellen, um ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis zu erreichen, wie ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Die Pulsbreite kann als eine Anzahl von Graden an Kurbelwellenrotation festgelegt sein.
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Ein Zündsteuermodul 216 erzeugt ein Zündsteuersignal, und das Zündaktormodul 126 steuert die Zündkerze 128 auf Grundlage des Zündsteuersignals. Das Kraftstoffsteuersignal kann den Zündzeitpunkt (z.B. den Zündwinkel) angeben. Das Zündsteuermodul 216 empfängt den Zündzeitpunkt von dem Zündzeitpunktermittlungsmodul 208.
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Nun Bezug nehmend auf 3 beginnt bei 302 ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf Grundlage des Zündzeitpunkts, während ein Katalysator auf seine Anspringtemperatur erhitzt wird. Bei 304 ermittelt das Verfahren, ob ein Anlassen des Motors vollständig ist (d.h. ob ein Motor von einem Anlassen in einen Laufbetrieb gewechselt hat). Das Verfahren kann ermitteln, dass ein Anlassen des Motors vollständig ist, wenn die Motordrehzahl größer als oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist. Wenn das Anlassen des Motors vollständig ist, fährt das Verfahren mit 306 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 308 fort.
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Bei 308 ermittelt das Verfahren den SOI-Winkel unter Verwendung einer Anlassmodustabelle. Die Anlassmodustabelle kann eine Nachschlagetabelle sein, die die Motorkühlmitteltemperatur und den Kraftstoffdruck dem SOI-Winkel zuordnet. Bei einem Beispiel kann ein einzelner Kraftstoffpuls in einen Zylinder für jedes Verbrennungsereignis in dem Zylinder eingespritzt werden, und das Verfahren kann den SOI-Winkel des Einspritzpulses gleich 300 Grad vor OT setzen.
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Bei 306 ermittelt das Verfahren, ob der Katalysatoranspringmodus aktiv ist. Das Verfahren aktiviert den Katalysatoranspringmodus, wenn ein Anlassen des Motors vollständig ist und die Katalysatortemperatur kleiner als eine Anspringtemperatur ist. Wenn der Katalysatoranspringmodus aktiv ist, fährt das Verfahren mit 310 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 312 fort.
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Wenn das Anlassen des Motors vollständig ist, kann das Verfahren auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ermitteln, ob der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat. Beispielsweise kann das Verfahren ermitteln, dass die Katalysatortemperatur kleiner als seine Anspringtemperatur ist, wenn die Motorkühlmitteltemperatur kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist. Zusätzlich kann das Verfahren die Katalysatortemperatur schätzen, und, wenn der Katalysatoranspringmodus aktiv ist, kann das Verfahren auf Grundlage der geschätzten Katalysatortemperatur ermitteln, ob der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat. Das Verfahren kann die Katalysatortemperatur basierend auf einer Motorkühlmitteltemperatur, einer Ansauglufttemperatur, einer Motoröltemperatur und/oder einer Abgastemperatur schätzen.
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Bei 312 ermittelt das Verfahren den SOI-Winkel unter Verwendung einer Normalbetriebsmodustabelle. Die Normalbetriebsmodustabelle kann eine Nachschlagetabelle sein, die die Motordrehzahl, die Ansaugluftströmung und den Kraftstoffdruck dem SOI-Winkel zuordnet. Bei einem Beispiel kann ein einzelner Kraftstoffpuls in einen Zylinder des Motors für jedes Verbrennungsereignis in dem Zylinder eingespritzt werden, und das Verfahren kann den SOI-Winkel des Einspritzpulses gleich 250 Grad vor OT setzen.
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Bei 310 ermittelt das Verfahren, ob der Zündwinkel kleiner als eine Zündzeitpunktgrenze ist (z.B. 10 Grad nach dem oberen Totpunkt). Die Zündzeitpunktgrenze kann so gewählt sein, um sicherzustellen, dass ein Ermitteln des SOI-Winkels auf Grundlage des Zündwinkels keine Kraftstoffeinspritzung zur Folge hat, wenn ein Kolben des Motors sich bei oder nahe dem OT befindet, was einen Kraftstoffsprühnebel direkt auf den Kolben verhindert. Wenn der Zündwinkel kleiner als die Zündzeitpunktgrenze ist, fährt das Verfahren mit 314 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 316 fort.
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Bei 316 ermittelt das Verfahren den SOI-Winkel unter Verwendung einer Tabelle für einen Katalysatoranspring- (CLO von engl.: „catalyst light-off“) -Modus. Die CLOL-Modustabelle kann eine Nachschlagetabelle sein, die die Motordrehzahl, den Ansaugluftmassenstrom und einen Kraftstoffdruck dem SOI-Winkel zuordnet. Bei einem Beispiel können mehrere Kraftstoffpulse in einen Zylinder des Motors für jedes Verbrennungsereignis in dem Zylinder eingespritzt werden, und das Verfahren kann den SOI-Winkel des zweiten oder nachfolgenden Pulses gleich 40 Grad vor OT setzen.
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Bei 314 ermittelt das Verfahren den Zündwinkel. Das Verfahren kann den Zündwinkel basierend auf einem Drehmomentbetrag, der von einem Fahrer gewünscht ist, ermitteln. Das Verfahren kann in Bezug auf den Zündzeitpunkt während eines Normalbetriebs des Motors den Zündzeitpunkt nach spät verstellen (z.B. den Zündwinkel verringern), wenn der Katalysatoranspringmodus aktiv ist.
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Bei 318 ermittelt das Verfahren den SOI-Winkel des Kraftstoffeinspritzpulses in den Zylinder hinein auf Grundlage des Zündwinkels. Beispielsweise kann das Verfahren den SOI-Winkel des zweiten oder nachfolgenden Pulses relativ zu dem Zündwinkel um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 Grad) versetzen. Seinerseits kann Kraftstoff an den Zylinder geliefert werden, kurz bevor ein Zündfunken in dem Zylinder erzeugt wird, was relativ zu der Bestimmung des SOI-Winkels unabhängig von dem Zündwinkel mehr Wärme erzeugen kann. Bei 320 steuert das Verfahren eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die dem Zylinder zugeordnet ist, auf Grundlage des SOI-Winkels. Das Verfahren kann auch eine Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, auf Grundlage des Zündwinkels steuern.
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Nun Bezug nehmend auf 4 ist bei 402 ein beispielhaftes Zündwinkelsignal gezeigt, und bei 404 ist ein beispielhaftes SOI-Winkelsignal gezeigt. Die Zünd- und SOI-Winkelsignale 402, 404 können von einem System und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugt werden. Die Zünd- und SOI-Winkelsignale 402, 404 sind in Bezug auf eine x-Achse 406, die die Zeit in Sekunden repräsentiert, und eine y-Achse 408 aufgetragen, die eine Anzahl von Graden vor dem OT repräsentiert.
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Zu einem Zeitpunkt von 0 Sekunden ist der Katalysatoranspringmodus aktiv. Infolgedessen wird das Zündwinkelsignal 410 allmählich vermindert, um den Zündzeitpunkt zu verzögern und dadurch mehr Wärme zu erzeugen, um die Geschwindigkeit anzuheben, mit der ein Katalysator in einem Abgassystem eines Motors auf seine Katalysatortemperatur erhitzt wird. Zusätzlich können mehrere Kraftstoffpulse in einen Zylinder des Motors für jedes Verbrennungsereignis eingespritzt werden, und der Zeitpunkt des zweiten oder nachfolgenden Einspritzpulses kann relativ zu einem normalen Einspritzzeitpunkt verzögert sein, um mehr Wärme zu erzeugen. Diesbezüglich entspricht das SOI-Winkelsignal 404 dem zweiten oder nachfolgenden Einspritzpuls und wird anfänglich bei 40 Grad vor OT gehalten, während der SOI-Winkel während des Normalbetriebs 250 Grad vor dem OT liegen kann.
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Bei 410 ist das Zündwinkelsignal 402 kleiner als eine Zündzeitpunktgrenze (z.B. -10 Grad vor OT). In Ansprechen darauf wird das SOI-Winkelsignal 404 von 40 Grad vor dem OT auf einen ersten Winkel augenblicklich verringert (z.B. zwischen zwei Verbrennungsereignissen verringert). Der erste Winkel ist um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 Grad) relativ zu dem Zündwinkelsignal 402 versetzt. Während der Periode zwischen 410 und 412 wird das Zündwinkelsignal 402 über eine Vielzahl von Verbrennungsereignissen allmählich vermindert, und das SOI-Winkelsignal 404 wird mit derselben Geschwindigkeit vermindert, um den vorbestimmten Versatz zwischen den beiden Signalen beizubehalten.
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Bei 412 stoppen das System und Verfahren eine Verminderung des Zündwinkelsignals 402, um das Bewirken einer Verbrennungsinstabilität zu vermeiden. Somit wird das Zündwinkelsignal 402 bei etwa 30 Grad vor OT gehalten, und das SOI-Winkelsignal 404 wird bei einem SOI-Winkel gehalten, der um den vorbestimmten Betrag relativ zu dem Zündwinkelsignal 402 versetzt ist. Die Zünd- und SOI-Winkelsignale 402, 404 können bei ihren jeweiligen Werten gehalten, bis der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht werden.
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Bei 414 erreicht der Katalysator seine Anspringtemperatur. Während der Periode von 414 bis 416 wird das Zündwinkelsignal 402 allmählich über eine Mehrzahl von Verbrennungsereignissen erhöht, und das SOI-Winkelsignal 404 wird mit derselben Rate erhöht, um den vorbestimmten Versatz zwischen den beiden Signalen beizubehalten. Bei 416 ist der SOI-Winkel größer oder gleich der Zündzeitpunktgrenze. In Ansprechen darauf wird das SOI-Winkelsignal 404 augenblicklich auf 40 Grad vor OT erhöht und bei 40 Grad vor OT beibehalten, wenn das Zündwinkelsignal 402 allmählich weiter zunimmt.
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Während die Beispiele oben eine Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts basierend auf einer Zündzeitpunkteinstellung diskutieren, während ein Katalysator auf die Anspringtemperatur erhitzt wird, können ein System und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung gleichermaßen in anderen Betriebsmoden arbeiten. Allgemein können das System und Verfahren in Betriebsmoden verwendet werden, die die Temperatur von Abgas erhöhen. Beispielsweise können das System und Verfahren in einem Regenerationsmodus für einen Partikelfilter mit Benzin verwendet werden, bei dem die Temperatur des Abgases erhöht wird, um Partikel in einem Partikelfilter zu verbrennen und dadurch den Partikelfilter zu regenerieren.
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Zusätzlich können das System und Verfahren mehrere (z.B. 5) Zündfunken in Folge für ein einzelnes Verbrennungsereignis erzeugen. Bei einem Beispiel legen das System und Verfahren einen Zündwinkel eines Hauptzündereignisses (z.B. der erste Zündfunken) und eine Periode zwischen jedem nachfolgenden Zündereignis fest. In diesem Fall können das System und Verfahren den SOI-Winkel relativ zu dem Zündwinkel des Hauptzündereignisses versetzen, wenn der Zündwinkel des Hauptzündereignisses kleiner als die Zündzeitpunktgrenze ist.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur. So wie es hierin verwendet wird, sollte die Formulierung zumindest eines von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oders bedeutet. Es sei zu verstehen, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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In dieser Anmeldung, einschließlich der Definitionen unten kann der Begriff Modul gegen den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge / digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge / digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen.
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Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einigen oder alles Code aus einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit weiteren Speichern einigen oder allen Code aus einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehende elektrische und elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann daher konkret und nicht flüchtig betrachtet werden. Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums umfassen nichtflüchtige Speicher, flüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
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Die Vorrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme teilweise oder vollständig implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden.
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Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die an zumindest einem nicht flüchtigen, konkreten, von einem Computer lesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen und/oder sich darauf verlassen.