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Bei V-Motoren, die zwei Zylinderbänke haben, kann jeder Zylinder in einer der Bänke fehlzünden, was als Zylinderbankzündaussetzer bezeichnet werden kann. Darüber hinaus können einzelne Zylinder des Motors fehlzünden.
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Als Reaktion auf Zündaussetzer können die fehlzündenden Zylinder so lange abgeschaltet werden, bis der Motor gewartet worden ist. Wenn zum Beispiel ein einzelner Zylinder wiederholt fehlzündet, kann er zum Beispiel durch Abschalten der Kraftstoffeinspritzung, bis der Motor gewartet worden ist, abgeschaltet werden. Wenn als anderes Beispiel eine Zylinderbank Zündaussetzer erfährt, können alle Zylinder in der Bank auf ähnliche Weise wieder so lange abgeschaltet werden, bis der Motor gewartet worden ist.
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Die vorliegenden Erfinder haben jedoch einen Nachteil bei obigem Ansatz erkannt. Die Gründe für Zylinderbankzündaussetzer können sich nämlich von den Gründen für Zündaussetzer einzelner Zylinder grundlegend unterscheiden. Insbesondere handelt es sich bei den Zylinderbankzündaussetzern möglicherweise nicht um anhaltende Zündaussetzer, und sie können auf eine vorübergehende Ursache, wie zum Beispiel Ladeluftkühlerkondensataufnahme durch den Motor, zurückzuführen sein, während Zündaussetzer einzelner Zylinder auf eine beeinträchtigte Verdrahtung, eine beeinträchtigte Zündkerze für den Zylinder usw. zurückzuführen sein können.
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Die vorliegenden Erfinder haben die oben beschriebenen Probleme erkannt und haben einen Ansatz konzipiert, um ihnen zumindest teilweise zu begegnen. Somit wird in einem Beispiel ein Verfahren zum Abschalten und Wiederzuschalten einer Zylinderbank in einem V-Motor offenbart. Das Verfahren umfasst, als Reaktion auf Zylinderbankzündaussetzerdetektion sequenzielles Wiederzuschalten von Zylindern basierend auf Zündaussetzerdetektion bei Wiederzuschalten eines Zylinders.
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Zum Beispiel kann jeder Zylinder in einer Zylinderbank als Reaktion auf in mehreren verschiedenen Zylindern, zum Beispiel in allen Zylindern, der Bank erfolgende Zündaussetzer abgeschaltet werden. Bei fortlaufendem Motorbetrieb, während verbleibende Zylinder weiter verbrennen, werden die abgeschalteten Zylinder dann sequenziell, zum Beispiel nacheinander, wieder zugeschaltet. Bei Zuschaltung jedes Zylinders werden die Zündaussetzer einzelner Zylinder für den wieder zugeschalteten Zylinder überwacht. Wird kein Zündaussetzer detektiert, kann der nächste Zylinder in der Bank zugeschaltet werden und wieder auf Zündaussetzer überwacht werden.
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Auf diese Weise kann es von Vorteil sein, die Zylinder wieder zuzuschalten, um eine beeinträchtigte Fahrzeugleistung zu verringern und den Zündbetrieb aller Zylinder wiederherzustellen.
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Bei solch einem Ansatz kann die Zylinderbankzündaussetzerdetektion zum Beispiel auf Kurbelwellenbeschleunigung und Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis basieren. Wie oben erwähnt, kann die Zylinderbank als Reaktion auf die Detektion von Zündaussetzern abgeschaltet und dann sequenziell wieder zugeschaltet werden. Durch sequenzielles Wiederzuschalten der Zylinder kann die Zylinderbank im Laufe der Zeit wieder zugeschaltet werden, so dass eine Beeinträchtigung des Systems reduziert wird, während eine Dauer, während der die Motor- und/oder die Fahrzeugleistung beeinträchtigt ist/sind, reduziert wird.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten 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.
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Obgleich in einem Beispiel zwischen Zündaussetzer einer Zylinderbank und Zündaussetzer einzelner Zylinder unterschieden wird, können die hier beschriebenen Ansätze beispielsweise dazu verwendet werden, in Abhängigkeit von der Anzahl von Zylindern, die Zündaussetzer erfahren, verschieden auf Zündaussetzer zu reagieren. Zum Beispiel kann zwischen Zündaussetzer in einer Gruppe von identifizierten Zylindern und Zündaussetzer in einem einzelnen Zylinder in der Gruppe unterschieden werden. Eine andere Ausführungsform kann zum Beispiel ein Verfahren zum Abschalten und Wiederzuschalten einer Zylindergruppe mehrerer Zylinder in einem Motor umfassen. Das Verfahren kann, als Reaktion auf Zündaussetzer in mehreren Zylindern in der Gruppe, Abschalten der Zylindergruppe (während Verbrennung in verbleibenden Motorzylindern weitergeführt wird) umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren sequenzielles Wiederzuschalten abgeschalteter Zylinder basierend darauf, ob Zündaussetzer einzelner Zylinder bei Wiederzuschalten jedes Zylinders in der Gruppe identifiziert wird, bis alle Zylinder wieder zugeschaltet sind, umfassen. Wenn bei Wiederzuschalten einzelner Zylinder Zündaussetzer detektiert werden, dann kann derjenige Zylinder abgeschaltet werden, während die verbleibenden Zylinder in der Gruppe wieder zugeschaltet werden. Des Weiteren kann das Verfahren Überwachen von Zündaussetzern einzelner Zylinder während des Motorbetriebs und Abschalten nur dann, wenn der identifizierte Zylinder mit einzelnen Zylindern fehlzündet, umfassen.
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1 zeigt ein Schemadiagramm eines V-Motors, der zwei Zylinderbänke enthält.
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2 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Abschalten einer Zylinderbank als Reaktion auf Zylinderbankzündaussetzer darstellt.
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3 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine für sequenzielles Wiederzuschalten einer Zylinderbank darstellt.
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4 und 5 zeigen eine Reihe von Kurven, die Beispiele für Zylinderbankabschaltung als Reaktion auf Zylinderbankzündaussetzer und anschließendes sequenzielles Wiederzuschalten der Zylinderbank darstellen.
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Die folgende Beschreibung betrifft Verfahren und Systeme zum Abschalten und Wiederzuschalten einer Zylinderbank in einem V-Motor. In einem Beispiel umfasst das Verfahren, als Reaktion auf Zylinderbankzündaussetzerdetektion, Abschalten jedes Zylinders der Zylinderbank und dann sequenzielles Wiederzuschalten der Zylinder. Zylinderbankzündaussetzer können basierend auf Kurbelwellenbeschleunigung und Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis identifiziert werden. Zum Beispiel können langsame Beschleunigungen in bestimmten Kurbelintervallen und ein magereres als gewünschtes Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Zylinderbankzündaussetzer hindeuten. Wenn eine Abgaskatalysatortemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt, können die Zylinder sequenziell wieder zugeschaltet werden. Zum Beispiel kann ein Zylinder oder ein Teilsatz von Zylindern nacheinander wieder zugeschaltet werden. Auf diese Weise kann die Zylinderbank abgeschaltet werden, so dass eine Beeinträchtigung von Systemkomponenten, wie zum Beispiel des Abgaskatalysators, reduziert wird. Des Weiteren können die Zylinder bei Motorbetrieb wieder zugeschaltet werden, so dass eine Beeinträchtigung der Motor- und/oder der Fahrzeugleistung reduziert wird.
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Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, wird ein Schemadiagramm, das einen Mehrzylindermotor 100 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann, dargestellt. Der Motor 100 kann zumindest teilweise durch ein eine Steuerung 114 enthaltendes Steuersystem gesteuert werden.
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Der Motor 100 kann ein V-Motor sein, und in diesem nicht einschränkenden Beispiel wird ein V8-Motor mit einer ersten Zylinderbank 102 (zum Beispiel der rechten Zylinderbank in 1), die vier Zylinder enthält, und einer zweiten Zylinderbank 104 (zum Beispiel der linken Zylinderbank in 1), die vier Zylinder enthält, dargestellt. In anderen Beispielen kann der Motor eine andere Anzahl von Zylindern haben, wie zum Beispiel ein V6-Motor, V10-Motor oder V12-Motor. In dem Beispiel von 1 enthält die erste Zylinderbank 102 einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder, einen dritten Zylinder und einen vierten Zylinder. Die zweite Zylinderbank 104 enthält einen fünften Zylinder, einen sechsten Zylinder, einen siebten Zylinder und einen achten Zylinder. Die Zylinder der ersten Zylinderbank 102 und der zweiten Zylinderbank 104 können Einlassluft von einem Einlasskanal 106 empfangen und können Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 112 ablassen.
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In einem Beispiel handelt es sich bei dem Motor 100 um einen Dieselmotor, der durch Kompressionszündung Luft und Dieselkraftstoff verbrennt. Bei anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen kann der Motor 100 einen anderen Kraftstoff, einschließlich Benzin, Biodiesel oder eine einen Alkohol enthaltende Kraftstoffmischung (zum Beispiel Benzin und Ethanol oder Benzin und Methanol) durch Kompressionszündung und/oder Funkenzündung verbrennen.
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Der Einlasskanal 106 kann eine Drosselklappe 108 mit einer Drosselplatte 110 enthalten. In diesem bestimmten Beispiel kann die Stellung der Drosselplatte 110 durch die Steuerung 112 über ein einem in der Drosselklappe 108 enthaltenen Elektromotor oder Aktuator zugeführtes Signal – eine Konfiguration, die gemeinhin als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – electronic throttle control) bezeichnet wird – variiert werden. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 108 dahingehend betrieben werden, die den Motorzylindern zugeführte Einlassluft zu variieren. Wie dargestellt, ist ein Abgassensor 116 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 118 mit dem Auslasskanal 112 gekoppelt. Der Sensor 116 kann irgendein geeigneter Sensor zur Bereitstellung einer Anzeige des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(universal or wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO- (heated EGO), ein NOx-, ein HC- oder ein CO-Sensor. In der Darstellung ist die Abgasreinigungsvorrichtung 118 entlang dem Auslasskanal 112 stromabwärts des Abgassensors 116 angeordnet. In dem in 1 gezeigten Beispiel kann es sich bei der Abgasreinigungsvorrichtung 118 um einen Abgaskatalysator, wie zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, handeln. Bei anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 118 zusätzlich oder als Alternative dazu einen Partikelfilter, eine NOx-Falle, ein System zur selektiven katalytischen Reduktion, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen davon enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Abgasreinigungsvorrichtung 118 während des Betriebs des Motors 100 durch Betrieb mindestens eines Zylinders des Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses periodisch zurückgesetzt werden.
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Bei einem erfolgenden Zündaussetzer eines oder mehrerer Zylinder des Motors 100, zum Beispiel wenn ein Zylinderbankzündaussetzer auftritt, kann das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund dessen, dass unverbrannter Sauerstoff in den Auslasskanal 112 eintritt, zunehmen (zum Beispiel magerer werden). Des Weiteren kann in den Auslasskanal 112 eintretender unverbrannter Sauerstoff aufgrund eines Zündaussetzers in der Nähe der Abgasreinigungsvorrichtung 118 verbrannt werden, wodurch eine Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung 118 zunimmt, was zu einer Beeinträchtigung der Abgasreinigungsvorrichtung 118 führt.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Motor 100 mit einem Turbolader konfiguriert, der eine entlang dem Auslasskanal 114 angeordnete Turbine 120 und einen im Einlasskanal 106 angeordneten Verdichter 122 enthält. Der Verdichter 122 kann über eine (nicht gezeigte) Welle zumindest teilweise durch die Turbine 120 angetrieben werden. Der Turbolader erhöht die Luftladung von in den Einlasskanal 106 angesaugter Umgebungsluft zur Bereitstellung einer größeren Ladungsdichte während der Verbrennung, um die Leistungsabgabe und/oder den Motorbetriebswirkungsgrad zu erhöhen. Obgleich in diesem Fall ein einziger Turbolader enthalten ist, kann das System mehrere Turbinen- und/oder Verdichterstufen enthalten.
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Wie in 1 gezeigt, ist ferner ein Ladeluftkühler (CAC) 124 stromaufwärts der Drosselklappe 62 entlang dem Einlasskanal 106 zum Kühlen der Einlassluft, nachdem diese die Turbine 120 und den Verdichter 122 des Turboladers durchströmt hat, angeordnet. Im CAC 124 gebildetes Kondensat kann durch den CAC 124 durchströmende Einlassluft aus dem CAC 124 herausgetragen werden und kann durch Zylinder des Motors 100 aufgenommen werden. In einigen Fällen kann das durch den Motor aufgenommene Kondensat zum Beispiel zu Zylinderbankzündaussetzern führen. Wie hierin ausführlicher beschrieben, können solche Zündaussetzer durch Überwachen der Kurbelwellenbeschleunigung sowie des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses detektiert werden. Als Reaktion auf solche Zündaussetzer kann eine Zylinderbank unter bestimmten Bedingungen abgeschaltet und anschließend sequenziell wieder zugeschaltet werden, um eine sich durch für einen längeren Zeitraum abgeschaltete Zylinder ergebende beeinträchtigte Fahrzeugleistung zu reduzieren. Somit enthält das Motorsystem ferner einen Kurbelwellenstellungssensor 126 oder Hall-Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Stellung und/oder die Drehzahl der Kurbelwelle 128 zu überwachen.
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Die in 1 gezeigte Steuerung 114 kann ein Mikrocomputer sein, der zum Beispiel eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangs-Ports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, einen Direktzugriffsspeicher, einen Erhaltungsspeicher und einen Datenbus enthalten kann. Das Nurlesespeicher-Speichermedium kann mit nicht-flüchtigen, rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die antizipiert werden, aber nicht im einzelnen angeführt sind, ausführbar sind. Die Steuerung 114 kann neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 100 gekoppelten Sensoren erhalten, darunter Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmassensensor; die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einer Kühlhülse gekoppelten Temperatursensor; ein Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 128 gekoppelten Hall-Sensor 126 (oder Sensor anderer Art); die Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; und ein Absolutkrümmerdrucksignal, MAP. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 114 zum Beispiel aus einem Signal des PIP generiert werden
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In einem Beispiel kann die Steuerung 114 Zylinderbankzündaussetzer basierend auf der Kurbelwellenbeschleunigung vom Kurbelwellensensor 126 und dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom Abgassensor 116 bestimmen. Wenn ein Zündaussetzer bestimmt worden ist, kann die Steuerung zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung zu der Zylinderbank, in der der Zündaussetzer auftritt, abstellen, so dass die Zylinderbank abgeschaltet wird und in den Zylindern der abgeschalteten Zylinderbank keine Verbrennung erfolgt. Zum Beispiel basierend auf der Ausgabe von einem mit dem Abgaskatalysator 118 gekoppelten Temperatursensor kann die Steuerung 114 bestimmen, dass die Zylinderbank wieder zugeschaltet wird. Die Steuerung 114 kann das Wiederzuschalten der Zylinderbank durch sequenzielles Wiederingangsetzen der Kraftstoffeinspritzung in einem oder mehreren Zylindern steuern.
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In dem Beispiel von 1 ist der Motor 100 ein Motor mit variablem Hubraum, in dem mehrere Zylinder abgeschaltet werden können. Das Abschalten kann Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzung zu dem Zylinder und/oder Geschlossenhalten des Zylindereinlass- und -auslassventils und Einschließen von Abgas in der Brennkammer während eines oder mehrerer Motorzyklen umfassen. Des Weiteren kann die Zylinderabschaltung Deaktivieren der Zylinderventile (zum Beispiel des Einlassventils und Auslassventils) über hydraulisch betätigte Heber, die mit den Ventilstößelstangen gekoppelt sind, oder über einen Nockenprofilschaltmechanismus, in dem eine Nockenerhebung ohne Hub für deaktivierte Ventile verwendet wird, umfassen. Auf diese Weise können die Zylinder abgeschaltet werden. Es können auch weitere Zylinderabschaltmechanismen verwendet werden, wie zum Beispiel elektrisch betätigte Ventile, deaktivierte Kraftstoffeinspritzung bei normalem Ventilbetrieb usw.
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Der Motor 100 von 1 kann ferner ein Niederdruckabgasrückführungssystem (EGR – exhaust gas recirculation) zum Leiten von Abgas von stromabwärts der Turbine zu stromaufwärts des Verdichters enthalten. Solch ein Betrieb kann unter ausgewählten Bedingungen die Kondensatbildung verschlimmern. Die Verfahren zum Betrieb des Motors können Leiten von Niederdruck-EGR während des Motorbetriebs umfassen.
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Die 2 und 3 zeigen Flussdiagramme, die Routinen für ein Motorsystem, wie zum Beispiel das oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Motorsystem, darstellen. Insbesondere zeigt 2 ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Abschalten einer Zylinderbank basierend auf Kurbelwellenbeschleunigung und Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt, und 3 zeigt eine Routine zum sequenziellen Wiederzuschalten der Zylinderbank basierend auf der Abgaskatalysatortemperatur. Es kann zum Beispiel aufgrund der Aufnahme von Kondensat von einem Ladeluftkühler zu einem Zündaussetzer einer Zylinderbank kommen. Solche Zündaussetzer können jedoch ein vorübergehender Zustand sein, und somit kann es wünschenswert sein, die Zylinderbank nach dem Abschalten wieder zuzuschalten, so dass die Fahrzeugleistung nicht beeinträchtigt wird (zum Beispiel Lärm, Vibrationen und Rauigkeit) aufgrund der abgeschalteten Zylinderbank.
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Weiter auf 2 Bezug nehmend, wird ein Flussdiagramm gezeigt, das eine Steuerroutine 200 zum Identifizieren eines Zündaussetzers in einer Zylinderbank eines Motors, wie zum Beispiel eines V-Motors, und Abschalten der Zylinderbank als Reaktion auf das Identifizieren eines Zündaussetzers darstellt. Insbesondere bestimmt die Routine Kurbelwellenbeschleunigung und Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und schaltet unter bestimmten Bedingungen eine Zylinderbank ab. Zum Beispiel wird die Zylinderbank abgeschaltet, wenn die Kurbelwellenbeschleunigung unter einem Schwellwert liegt und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einem Schwell-Luft Kraftstoffverhältnis liegt.
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Bei 202 werden die Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Als nicht einschränkende Beispiele können die Motorbetriebsbedingungen die Motordrehzahl, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Anzahl eingeschalteter Zylinder usw. umfassen.
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Bei 204 wird die Kurbelwellenbeschleunigung bestimmt. Die Kurbelwellenbeschleunigung kann beispielsweise basierend auf einer Ausgabe von einem Kurbelwellensensor, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Kurbelwellensensor 126, bestimmt werden.
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Nach dem Bestimmen der Kurbelwellenbeschleunigung geht die Routine zu 206 über, wo bestimmt wird, ob die Kurbelwellenbeschleunigung unter einer Schwellbeschleunigung liegt. Die Kurbelwellenbeschleunigung kann zum Beispiel mit erwarteten Werten normal arbeitender Zylinder verglichen werden. Wenn Beschleunigungen in bestimmten Kurbelintervallen, die mit der Verbrennungsdauer eines bestimmten Zylinders einhergehen, langsam sind, dann kann ein Zündaussetzer aufgezeigt werden. Somit wird bei 208 angezeigt, dass in einem oder mehreren Zylindern Zündaussetzer auftreten. Wenn bestimmt wird, dass die Kurbelwellenbeschleunigung nicht unter einem Schwellwert liegt, geht die Routine jedoch zu 216 über und der aktuelle Betrieb wird weitergeführt.
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Bei 210 der Routine 200 wird bestimmt, ob das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als ein Schwell-Luft Kraftstoffverhältnis. Wenn beispielsweise ein Zylinderbankzündaussetzer auftritt, kann das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund von unverbranntem Sauerstoff im Abgasstrom magerer werden. Somit kann das Schwell-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Beispiel ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein erwartetes Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf den aktuellen Betriebsbedingungen sein.
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Wenn bestimmt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter dem Schwellwert-Luft Kraftstoff Verhältnis liegt, geht die Routine zu 218 über, wo ein Zündaussetzer eines einzelnen Zylinders in einem oder mehreren Zylindern angezeigt wird. Zum Beispiel kann ein Flag oder ein Diagnosecode, das bzw. der einen Zündaussetzer eines einzelnen Zylinders anzeigt, gesetzt werden, und eine Anzeigeleuchte auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in dem der Motor angeordnet ist, kann eingeschaltet werden. Das Flag oder der Code für den Zündaussetzer des einzelnen Zylinders kann so lange gesetzt bleiben, bis zum Beispiel das Fahrzeug, in dem der Motor angeordnet ist, gewartet wird.
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Nach der Anzeige eines einzelnen Zündaussetzers in einem oder mehreren Zylindern fährt die Routine mit 220 fort, wo der oder die einzelne(n) Zylinder, in dem (denen) ein Zündaussetzer auftritt, abgeschaltet wird (werden). Als Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzung zu dem (den) Zylinder(n) abgeschaltet werden, oder die Zylinderventile (zum Beispiel das Einlass- und Auslassventil) können deaktiviert werden. Ferner kann ein Funken zu den Zylindern deaktiviert werden. Wenn gemäß der oben beschriebenen Routine einzelne Zylinder abgeschaltet werden, können die einzelnen Zylinder während des Motorbetriebs nicht wieder zugeschaltet werden und können so lange abgeschaltet bleiben, bis der Motor gewartet wird und das Flag oder der Diagnosecode gelöscht wird.
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Wenn andererseits bestimmt wird, dass das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das Schwell-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, fährt die Routine mit 212 fort, wo ein Zylinderbankzündaussetzer angezeigt wird. Ein Zylinderbankzündaussetzer kann zum Beispiel durch Setzen eines Flag oder eines Diagnosecodes für Zylinderbankzündaussetzer und durch Einschalten einer Armaturenbrett-Anzeigeleuchte angezeigt werden. Der Diagnosecode oder das Flag für Zylinderbankzündaussetzer können sich von dem für Zündaussetzer einzelner Zylinder gesetzten Diagnosecode oder Flag insofern unterscheiden, als der Diagnosecode oder das Flag für Zylinderbankzündaussetzer während des Motorbetriebs gelöscht werden können und die Zylinderbank wieder zugeschaltet werden kann (3), da der Zündaussetzer auf einen vorübergehenden Zustand, wie zum Beispiel die Aufnahme von Ladeluftkühlerkondensat durch den Motor, zurückzuführen sein kann. Der Diagnosecode oder das Flag für Zündaussetzer einzelner Zylinder kann hingegen, wie oben beschrieben, erst dann gelöscht werden, wenn das Fahrzeug einer Wartung unterzogen wird, um das Zündaussetzer verursachende Problem zu beheben.
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Bei 214 der Routine 200 wird die Zylinderbank, in der der Zündaussetzer auftritt, abgeschaltet. In einigen Beispielen kann ein Zylinderbankzündaussetzer in der ersten Zylinderbank auftreten, während in anderen Beispielen ein Zylinderbankzündaussetzer in der zweiten Zylinderbank auftreten kann. Als Beispiele kann die Kraftstoffeinspritzung zu dem (den) Zylinder(n) abgeschaltet werden oder können die Zylinderventile (zum Beispiel das Einlass- und Auslassventil) deaktiviert werden.
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Somit kann ein Zylinderbankzündaussetzer angezeigt werden, wenn die Kurbelwellenbeschleunigung unter einer Schwellbeschleunigung liegt und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als ein Schwell-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Als Reaktion auf die Anzeige kann die Zylinderbank über eine Maßnahme, wie zum Beispiel Kraftstoffabschaltung in jedem Zylinder der Zylinderbank, so dass jeder Zylinder der Zylinderbank deaktiviert ist, abgeschaltet werden.
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3 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine 300 zum Wiederzuschalten einer Zylinderbank, nachdem sie abgeschaltet worden war, darstellt. Insbesondere bestimmt die Routine eine Temperatur eines Abgaskatalysators, wie zum Beispiel des in 1 gezeigten Katalysators 118, und bestimmt, ob die Temperaturänderungsrate des Katalysators gleichbleibend ist oder abnimmt. Wenn die Katalysatortemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt, und eine Temperaturänderungsrate gleichbleibend ist oder abnimmt, werden Zylinder der Zylinderbank sequenziell wieder zugeschaltet, wie unten beschrieben. Ein gleichmäßiger Betrieb kann umfassen, dass der relevante Parameter für eine ausgewählte Dauer, wie zum Beispiel eine Zeitdauer, innerhalb von 5% seines Wertes liegt.
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Bei 302 werden Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Die Motorbetriebsbedingungen können die Motordrehzahl, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Anzahl eingeschalteter Zylinder usw. umfassen, sind aber nicht drauf beschränkt.
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Bei 304 wird die Abgaskatalysatortemperatur beobachtet. Die Katalysatortemperatur kann zum Beispiel über eine Zeitdauer, wie zum Beispiel seit Abschalten der Zylinderbank, oder nach einer bestimmten Dauer seit Abschalten der Zylinderbank beobachtet werden. Die Abgaskatalysatortemperatur kann nicht nur auf die momentane Temperatur beobachtet werden, sondern auch auf die Temperaturänderungsrate. Somit wird bei 306 bestimmt, ob die Katalysatortemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt. Die Schwelltemperatur kann unter einer Temperatur liegen, bei der es zum Beispiel zu einer Beeinträchtigung des Katalysators kommen kann. Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur über der Schwelltemperatur liegt, geht die Routine 300 zu 320 über, und der aktuelle Betrieb wird weitergeführt (die Zylinderbank bleibt zum Beispiel abgeschaltet).
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Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur unter der Schwelltemperatur liegt, geht die Routine 300 zu 308 über, wo bestimmt wird, ob die Änderungsrate der Katalysatortemperatur gleichbleibend ist oder abnimmt und nicht zunimmt. Wenn die Änderungsrate der Katalysatortemperatur nicht gleichbleibend ist oder abnimmt, geht die Routine zu 320 über, und der aktuelle Betrieb wird fortgeführt (die Zylinderbank bleibt zum Beispiel abgeschaltet).
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Wenn stattdessen bestimmt wird, dass die Änderungsrate der Katalysatortemperatur gleichbleibend ist oder abnimmt, fährt die Routine mit 310 fort, und der erste Zylinder oder Teilsatz von Zylindern wird wieder zugeschaltet. Die Zylinder können in einer bestimmten Reihenfolge wieder zugeschaltet werden, um eine Beeinträchtigung der Fahrzeug- oder Motorleistung während des Wiederzuschaltens auf ein Minimum zu reduzieren, wie zum Beispiel um Lärm, Vibrationen und Rauigkeit zu reduzieren. Wenn als Beispiel die erste Bank von Zylindern abgeschaltet wird, können als erstes der erste und der vierte Zylinder (siehe 1) wieder zugeschaltet werden, und als zweites können der zweite und der dritte Zylinder wieder zugeschaltet werden. Als anderes Beispiel kann der dritte Zylinder zuerst wieder zugeschaltet werden, gefolgt von dem vierten Zylinder, dann dem ersten Zylinder und schließlich dem zweiten Zylinder. In einem Beispiel kann die Reihenfolge der Wiederzuschaltung auf dem Zünden des Motors basieren, um Vibrieren während der sequenziellen Wiederzuschaltung auf ein Minimum zu reduzieren. In einem anderen Beispiel kann ein mit dem Motor gekoppelter Drehmomentwandler freigegeben werden, um Torsionsschwingungen zu reduzieren, bis alle Zylinder der Zylinder der Zylinderbank wieder zugeschaltet sind und verbrennen.
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In anderen Beispielen kann die Reihenfolge der sequenziellen Wiederzuschaltung der Zylinderbank auf der Wasserverteilung im Einlasskanal basieren, wenn die Zylinderbankabschaltung auf einer Ursache, wie zum Beispiel einer Ladeluftkühlerkondensataufnahme durch den Motor, zurückzuführen ist. Ein Einleiten der Wiederzuschaltung kann zum Beispiel auf abgeleiteter Wasserverteilung basieren, die anhand des Einlasskrümmerdesigns, gemäß dem einige Zylinder mehr Wasser als andere empfangen können, empirisch bestimmt wird. In solch einem Beispiel werden die Zylinder, die das wenigste Wasser empfangen, als erste wieder zugeschaltet. Eine solche Verteilung kann in Echtzeit basierend auf Betriebsbedingungen geschätzt werden, oder sie kann eine vorgespeicherte Tabelle der Wasserverteilung, auf der die Sequenz der Zylinderwiederzuschaltung während eines ersten Satzes von Betriebsbedingungen basiert, umfassen. In diesem Fall kann während jedes Motorzyklus nur ein einziger Zylinder wieder zugeschaltet werden, bis alle Zylinder wieder zugeschaltet sind. Während eines zweiten Satzes von Betriebsbedingungen kann jedoch basierend auf der Motorzündfolge zwecks Beibehaltung derselben eine andere Wiederzuschaltungssequenz gewählt werden. Während des zweiten Satzes von Betriebsbedingungen können alle abgeschalteten Zylinder in einem einzigen Motorzyklus unabhängig von der Wasserverteilung wieder zugeschaltet werden. Solche zweiten Betriebsbedingungen können Bedingungen einer höheren Temperatur und/oder Last und/oder Bedingungen geringerer Feuchtigkeit und/oder Bedingungen geringerer Höhe im Vergleich zum ersten Satz von Betriebsbedingungen umfassen.
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Bei 312 wird bestimmt, ob ein Zündaussetzer im ersten Zylinder oder Teilsatz von Zylindern (zum Beispiel dem (den) bei 310 wieder zugeschalteten Zylinder(n)) auftritt. Ein Zündaussetzer kann zum Beispiel basierend auf Kurbelwellenbeschleunigung, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Wenn bestimmt wird, dass ein Zündaussetzer auftritt, geht die Routine zu 322 über, und der (die) Zylinder wird (werden) abgeschaltet, so dass die Motorleistung nicht beeinträchtigt wird. Wenn andererseits bestimmt wird, dass kein Zündaussetzer auftritt, fährt Routine 300 mit 314 fort, und der nachfolgende Zylinder oder Teilsatz von Zylindern wird wieder zugeschaltet.
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Wenn der (die) nachfolgende(n) Zylinder wieder zugeschaltet ist (sind), geht die Routine zu 316 über, wo bestimmt wird, ob in dem (den) nachfolgenden Zylinder(n) ein Zündaussetzer auftritt. Ein Zündaussetzer kann zum Beispiel basierend auf Kurbelwellenbeschleunigung, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Wenn bestimmt wird, dass ein Zündaussetzer auftritt, geht die Routine zu 322 über, und der (die) Zylinder wird (werden) abgeschaltet, so dass die Motorleistung nicht beeinträchtigt wird.
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Wenn andererseits bestimmt wird, dass in den nachfolgenden Zylindern kein Zündaussetzer auftritt, fährt die Routine 300 mit 318 fort, wo bestimmt wird, ob alle Zylinder der Zylinderbank wieder zugeschaltet worden sind. Wenn bestimmt wird, dass nicht alle Zylinder der Zylinderbank wieder zugeschaltet worden sind, kehrt die Routine zu 314 zurück, wo ein nachfolgender Zylinder oder Teilsatz von Zylindern wieder zugeschaltet wird. Wenn stattdessen bestimmt wird, dass alle Zylinder der Zylinderbank wieder zugeschaltet worden sind, endet die Routine.
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Auf diese Weise wird basierend auf der Abgaskatalysatortemperatur nach Abschaltung der Zylinderbank jeder Zylinder der Zylinderbank sequenziell wieder zugeschaltet. Eine Beeinträchtigung der Motor- und/oder Fahrzeugleistung kann auf ein Minimum reduziert werden, wenn eine Zylinderbank als Reaktion auf einen Zündaussetzer, der auf ein Problem wie beispielsweise Ladeluftkühlerkondensataufnahme durch den Motor zurückzuführen ist, abgeschaltet wird.
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Die 4 und 5 zeigen eine Reihe von Kurven, die Beispiele für Zylinderbankabschaltung und -wiederzuschaltung in einem V8-Motor, wie zum Beispiel dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Motor 100, darstellen. In dem Beispiel von 4 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 404 magerer und übersteigt kurz vor dem Zeitpunkt t1 ein Schwell-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFRthresh). Ein Zylinderbankzündaussetzer wird in der zweiten Zylinderbank zum Zeitpunkt t1 detektiert, und jeder Zylinder der zweiten Zylinderbank (zum Beispiel die Zylinder fünf, sechs, sieben und acht) wird abgeschaltet. Zum Zeitpunkt t2 fällt die Katalysatortemperatur 402 unter eine Schwelltemperatur (Tthresh) ab, und es wird bestimmt, dass ein Wiederzuschalten der Zylinder beginnen kann. Zum Zeitpunkt t3 kann die FMEM-Maßnahme (FMEM – failure mode effects management) für den Zylinderbankzündaussetzer gelöscht werden. Zum Zeitpunkt t4 wird ein Zündaussetzer eines einzelnen Zylinders detektiert und ein Flag oder ein Diagnosecode, das bzw. der einen Zündaussetzer eines einzelnen Zylinders anzeigt, wird gesetzt. Der einzelne Zylinder (zum Beispiel Zylinder sieben im Beispiel von 4) wird abgeschaltet und kann so lange abgeschaltet bleiben, bis das Fahrzeug gewartet wird und/oder alle gesetzlichen Diagnose-Anforderungen erfüllt sind. Jeder Zylinder der ersten Zylinderbank (zum Beispiel Zylinder eins, zwei, drei und vier) bleibt während der gesamten in 4 gezeigten Dauer angeschaltet.
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In dem Beispiel von 5 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 504 magerer und übersteigt kurz vor dem Zeitpunkt t1 ein Schwell-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFRthresh). Ein Zylinderbankzündaussetzer wird in der zweiten Zylinderbank zum Zeitpunkt t1 detektiert, und jeder Zylinder der zweiten Zylinderbank (zum Beispiel die Zylinder fünf, sechs, sieben und acht) wird abgeschaltet. Zum Zeitpunkt t2 fällt die Katalysatortemperatur 502 unter eine Schwelltemperatur (Tthresh) ab, und es wird bestimmt, dass ein Wiederzuschalten der Zylinder beginnen kann. Der fünfte Zylinder wird wieder zugeschaltet und danach der sechste Zylinder, aber im sechsten Zylinder wird ein Zündaussetzer detektiert, und der Zylinder wird für eine Dauer abgeschaltet und dann wieder zugeschaltet. Nachdem der sechste Zylinder wieder zugeschaltet ist, werden der siebte und dann der achte Zylinder wieder zugeschaltet. Zum Zeitpunkt t3 kann das bzw. der einen Zündaussetzer einer Zylinderbank anzeigende Flag oder Diagnosecode gelöscht werden, und eine Anzeigeleuchte kann abgeschaltet werden. Jeder Zylinder der ersten Zylinderbank (zum Beispiel Zylinder eins, zwei, drei und vier) bleibt während der gesamten in 5 gezeigten Dauer angeschaltet.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen einen in das computerlesbare Speichermedium im Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren rein beispielhaft sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt somit alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind, ein.
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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 umfassend 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.
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Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.