DE102017111316B4 - Katalysator-steuerverfahren für ein fahrzeug - Google Patents

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Robert E. Heger
Robert J. Genslak
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Abstract

Katalysator-Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend:selektives Starten und Abschalten eines Fremdzündungsmotors (102) während einer Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist zwischen (i) einem ersten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eingeschaltet wird und (i) einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug sodann ausgeschaltet wird;Auslösen eines ersten Katalysator-Anspring (CLO)-Ereignisses für einen ersten Motorstart während der Periode;Anfetten der Kraftstoffversorgung des Motors (102) während des ersten CLO-Ereignisses der Periode;Verzögern des Zündzeitpunktes des Motors (102) während des ersten CLO-Ereignisses der Periode;selektives Auslösen eines zweiten CLO-Ereignisses für einen zweiten Motorstart während der Periode, wenn eine Temperatur des Katalysators (136), der Abgas von dem Motor (102) aufnimmt, niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist,Anfetten der Kraftstoffversorgung des Motors (102) während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode;Verzögern des Zündzeitpunktes des Motors (102) während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode;Beenden des zweiten CLO-Ereignisses, wenn eine Periode des Laufens des Motors (102) nach Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses länger ist als eine vorgegebene Periode;Bestimmen eines Alterungswerts für den Katalysators (136) auf Grundlage einer Zeitdauer zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu dem ein Sauerstoffsensor stromaufwärts des Katalysators (136) einen Übergang des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen fett und mager anzeigt, und einem zweiten Zeitpunkt, zu dem ein Sauerstoffsensor stromabwärts des Katalysators (136) einen Übergang des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen fett und mager anzeigt;Bestimmen einer Einstellung für die Alterung des Katalysators (136) auf Grundlage des Alterungswerts unter Verwendung einer Funktion oder einer Nachschlagetabelle, die Alterungswerte mit Einstellungen für die Alterung in Beziehung setzt; undVerlängern der vorbestimmten Periode basierend auf der Einstellung.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Katalysator-Steuerverfahren für ein Fahrzeug.
  • Aus den Druckschriften DE 10 2014 114 784 A1 , DE 10 2013 217 611 A1 und DE 23 41 755 A ist ein spezieller Katalysator-Heizbetrieb zur Beschleunigung der Aktivierung bekannt. Dabei wird Abgas erhöhter Temperatur durch innermotorische Maßnahmen wie beispielsweise fettes Gemisch oder späte Zündung.
  • Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften DE 601 33 613 T2 und DE 10 2010 050 060 A1 verwiesen.
  • HINTERGRUND
  • Luft wird über einen Ansaugkrümmer in einen Motor eingesogen. Eine Drosselklappe steuert den Luftstrom in den Motor. Die Luft mischt sich mit Kraftstoff von einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen, um ein Kraftstoff-/LuftGemisch zu bilden. Das Kraftstoff-/Luft-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors entzündet. Die Verbrennung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches kann beispielsweise durch Einspritzen des Kraftstoffs oder einen Funken der Zündkerze ausgelöst werden.
  • Verbrennung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches erzeugt Drehmoment und Abgas. Drehmoment wird über Wärmeabgabe und Ausdehnung während der Verbrennung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches erzeugt. Der Motor überträgt ein Drehmoment über eine Kurbelwelle auf ein Getriebe, und das Getriebe überträgt Drehmoment über ein Antriebssystem auf ein oder mehrere Räder. Das Abgas wird aus den Zylindern zu einem Abgassystem ausgestoßen.
  • Ein Motorsteuergerät (ECM) steuert die Drehmomentausgabe des Motors. Das ECM kann die Drehmomentausgabe des Motors ausgehend von Fahrereingaben und/oder anderen Eingaben steuern. Das ECM kann modifizieren, wie und wann Kraftstoff und/oder Zündfunken für ein oder mehrere Ereignisse an die Zylinder bereitgestellt werden. Das ECM verzögert den Zündzeitpunkt und stellt den Zylindern in zwei getrennten Einspritzungen Kraftstoff während eines Katalysator-Anspringereignisses bereit.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein Katalysatorsteuersystem eines Fahrzeugs beschrieben. Ein Stopp- und Startmodul startet selektiv einen Fremdzündungsmotor des Fahrzeugs, oder schaltet diesen ab, während einer Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist zwischen (i) einem ersten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eingeschaltet wird und (i) einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug sodann ausgeschaltet wird. Ein Katalysator-Anspring (CLO)-Steuermodul löst ein erstes CLO-Ereignis für einen ersten Motorstart während der Periode aus, und, wenn eine Temperatur des Katalysators, der Abgas von dem Motor aufnimmt, niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, löst es selektiv ein zweites CLO-Ereignis für einen zweiten Motorstart während der Periode aus. Ein Kraftstoffsteuermodul fettet die Kraftstoffversorgung des Motors während des ersten CLO-Ereignisses der Periode an und fettet die Kraftstoffversorgung des Motors während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode an. Ein Zündsteuermodul verzögert den Zündzeitpunkt des Motors während des ersten CLO-Ereignisses der Periode und verzögert den Zündzeitpunkt des Motors während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode.
  • Bei weiteren Merkmalen löst das CLO-Steuermodul das zweite CLO-Ereignis während der Periode aus, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur und die Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebener Temperaturbereiches liegt.
  • Bei weiteren Merkmalen löst das CLO-Steuermodul das zweite CLO-Ereignis während der Periode aus, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur und ein Umgebungsluftdruck niedriger als ein vorgegebener Druck ist.
  • Bei weiteren Merkmalen löst das CLO-Steuermodul das zweite CLO-Ereignis während der Periode aus, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur, eine Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt und ein Umgebungsluftdruck niedriger als ein vorgegebener Druck ist.
  • Bei weiteren Merkmalen steuert ein Hybridsteuermodul die Drehmomentausgabe eines Elektromotors basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung, während der Motor abgestellt ist während der Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beendet das CLO-Steuermodul das zweite CLO-Ereignis, wenn die Temperatur des Katalysators höher ist als eine zweite vorgegebene Temperatur.
  • Bei weiteren Merkmalen beendet das CLO-Steuermodul das zweite CLO-Ereignis, wenn eine Periode des Laufens des Motors nach Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses länger ist als eine vorgegebene Periode.
  • Bei weiteren Merkmalen bestimmt ein Altereinstellmodul eine Einstellung für Alterung des Katalysators. Das CLO-Steuermodul erhöht die vorgegebene Periode basierend auf der Einstellung.
  • Bei weiteren Merkmalen bestimmt ein Kraftstoff-Einstellmodul eine Einstellung basierend auf einem Ethanolgehalt von Kraftstoff des Motors. Das CLO-Steuermodul erhöht die vorgegebene Periode basierend auf der Einstellung.
  • Bei weiteren Merkmalen, in Reaktion auf ein Beenden des ersten CLO-Ereignisses und vor der Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode: das Kraftstoffsteuermodul veranlasst eine Abmagerung der Kraftstoffversorgung des Motors gegenüber der Kraftstoffversorgungsanfettung des ersten CLO-Ereignisses; und das Zündsteuermodul verlegt den Zündzeitpunkt gegenüber der Zündzeitpunktverzögerung des ersten CLO-Ereignisses vor.
  • Erfindungsgemäß wird ein Katalysator-Steuerverfahren für ein Fahrzeug vorgeschlagen, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet selektives Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur und die Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet selektives Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur und ein Umgebungsluftdruck geringer als ein vorgegebener Druck ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet selektives Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als die vorgegebene Temperatur, eine Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt und ein Umgebungsluftdruck niedriger als ein vorgegebener Druck ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Katalysatorsteuerverfahren des Weiteren das Steuern der Drehmomentausgabe eines Elektromotors basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung während der Motor abgestellt ist, während der Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Katalysatorsteuerverfahren des Weiteren das Beenden des zweiten CLO-Ereignisses, wenn die Temperatur des Katalysators höher als eine zweite vorgegebene Temperatur ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Katalysatorsteuerverfahren des Weiteren: Bestimmen einer Einstellung basierend auf einem Ethanolgehalt von Kraftstoff des Motors; und Erhöhen der vorgegebenen Periode basierend auf der Einstellung.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Katalysatorsteuerverfahren, in Reaktion auf ein Beenden des ersten CLO-Ereignisses und vor der Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode des Weiteren: Abmagerung der Kraftstoffversorgung des Motors gegenüber der Kraftstoffversorgungsanfettung des ersten CLO-Ereignisses; und Vorverlegen des Zündzeitpunktes gegenüber der Zündzeitpunktverzögerung des ersten CLO-Ereignisses.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, wobei:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems ist;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems ist,
    • 3 ein funktionelles Blockdiagramm eines exemplarischen Katalysator-Anspring (CLO)-Moduls ist; und
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Durchführen von CLO-Ereignissen abbildet.
  • In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/ oder identische Elemente verwendet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Motorsteuergerät (ECM) steuert Kraftstoff und Zündfunken an Zylindern eines Motors. Das ECM steuert, wie viel Kraftstoff einem bestimmten Zylinder zugeführt wird, wann der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt wird und den zum Auslösen der Verbrennung im Zylinder verwendeten Zündzeitpunkt. Das ECM steuert ebenfalls das Starten und Abstellen des Motors.
  • Ein Katalysator (z. B. ein Drei-Wege-Katalysator oder ein Vier-Wege-Katalysator) nimmt vom Motor abgegebene Abgase auf. Ein Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators kann sich auf die Fähigkeit des Katalysators, mit einem oder mehreren Abgasbestandteilen zu reagieren, beziehen. Der Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators steht mit der Temperatur des Katalysators in Verbindung. Beispielsweise nimmt der Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators ab, wenn die Temperatur des Katalysators sinkt und der Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators nimmt zu, wenn die Temperatur des Katalysators steigt.
  • Der Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators kann daher niedrig sein, wenn der Motor gestartet wird, nachdem der Motor für eine bestimmte Zeit abgeschaltet ist. Wenn der Motor gestartet wird, kann das ECM ein Katalysator-Anspring (CLO)-Ereignis durchführen, um den Katalysator aufzuwärmen und den Konvertierungswirkungsgrad des Katalysators zu erhöhen.
  • Zur Durchführung eines CLO Ereignisses verzögert das ECM den Zündzeitpunkt und fettet die Kraftstoffversorgung an, um dem Katalysator mehr Wärme (als normaler Motorbetrieb) zuzuführen. Während der Motor nach dem CLO-Ereignis läuft, bleibt der Katalysator warm, beispielsweise anhand von Wärme vom Motor und Reaktion mit Abgasbestandteilen. Als solches kann ein nächstes CLO-Ereignis während eines nächsten Fahrzyklus durchgeführt werden. Ein Fahrzyklus kann sich beziehen auf die Periode zwischen (i) dem Zeitpunkt, zu dem ein Anlassen des Fahrzeugs vom Fahrer angefordert wird (z. B. über einen Zündschlüssel, eine Taste oder einen Schalter) und (ii) dem Zeitpunkt, zu dem ein Fahrer sodann anfordert, dass das Fahrzeugs abgeschaltet wird (z. B. über einen Zündschlüssel, eine Taste oder einen Schalter).
  • In einigen Fahrzeugtypen schaltet das ECM während eines Fahrzyklus den Motor selektiv ab, oder startet diesen. Beispielsweise kann ein Elektromotor zum Fahrzeugvortrieb und Stoppen verwendet werden, während der Motor abgestellt ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das ECM mehr als ein einziges CLO-Ereignis während eines Fahrzyklus durchführen. Die Vornahme mehrerer CLO-Ereignisse während eines Fahrzyklus kann den Kraftstoffverbrauch erhöhen, jedoch kann dies die Fahrzeugemissionen verringern.
  • Mit Verweis auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems 100 präsentiert. Das Motorsystem 100 eines Fahrzeugs beinhaltet einen Motor 102, der ein Kraftstoff-/Luft-Gemisch verbrennt, um ein Drehmoment basierend auf Fahrereingaben von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen.
  • Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 gezogen. Das Ansaugsystem 108 kann einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112 beinhalten. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einem drehbaren Flügel umfassen. Ein Motorsteuergerät (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenstellgliedmodul 116 und das Drosselklappenstellgliedmodul 116 reguliert das Öffnen der Drosselklappe 112, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 110 zu steuern.
  • Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors gesaugt 102. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhaltet, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder unter manchen Umständen selektiv zu deaktivieren, wie nachfolgend abgehandelt, was die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
  • Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, der nachfolgend beschrieben wird, werden als der Einlasstakt, der Verdichtungstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann. Bei Viertaktmotoren kann ein Motorzyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen entsprechen.
  • Wenn der Zylinder 118 aktiviert ist, dann wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 während des Einlasstakts durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein erwünschtes Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzielen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. Bei unterschiedlichen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundene Mischkammern/-anschlüssen eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luft-Gemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luft-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Kompressionszündungsmotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression die Zündung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches verursacht. Alternativ kann der Motor 102 ein Fremdzündungsmotor sein, wobei in diesem Fall das Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 mit Strom beaufschlagt, wodurch das Kraftstoff-/Luft-Gemisch gezündet wird. Einige Arten von Motoren wie z. B. homogene Dieselverbrennungsmotoren (HCCI) können sowohl Kompressions- als auch Fremdzündung ausführen. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann im Verhältnis zu der Zeit spezifiziert werden, wenn sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, was als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
  • Das Zündstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem TDC der Funke ausgelöst werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellenumdrehung in Zusammenhang steht, kann der Betrieb des Zündstellgliedmoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder deaktivieren oder Zündfunken für deaktivierte Zylinder bereitstellen.
  • Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Kraftstoff-/LuftGemisches den Kolben nach unten und treibt dadurch die Kurbelwelle an. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit definiert werden, die zwischen dem Erreichen des TDC des Kolbens und der Rückkehr des Kolbens zu einer untersten Position, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
  • Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich von dem BDC aus aufwärts zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Das Abgassystem 134 umfasst einen Katalysator 136, wie etwa einen Drei-Wege-Katalysator (TWC) oder einen Vier-Wege-Katalysator. Der Katalysator 136 reagiert mit Abgasbestandteilen, beispielsweise Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) usw.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Obwohl die nockenwellenbasierte Ventilbetätigung dargestellt und abgehandelt wurde, können nockenlose Ventilstellglieder implementiert werden. Obwohl separate Einlass- und Auslassnockenwellen dargestellt sind, kann eine Nockenwelle verwendet werden, die Nocken für die Einlass- und Auslassventile aufweist.
  • Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren. Die Zeit, wenn das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenversteller 148 variiert werden. Die Zeit, wenn das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenverstell 148 und den Auslassnockenverstell 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. In verschiedenen Anwendungen kann Nockenwellenverstellung entfallen. Variabler Ventilhub (nicht dargestellt) kann ebenfalls durch das Verstellstellgliedmodul 158 gesteuert werden. Bei unterschiedlichen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch Stellglieder außer einer Nockenwelle, wie z. B. durch elektromechanische Stellglieder, elektrohydraulische Stellglieder, elektromagnetische Stellglieder usw. gesteuert werden.
  • Das Motorsystem 100 kann eine oder mehrere Boost-Vorrichtungen beinhalten, beispielsweise einen Turbolader oder einen Superlader, die dem Ansaugkrümmer 110 Druckluft bereitstellen. 1 stellt beispielsweise einen Turbolader dar, der eine Turbolader-Turbine 160-1 aufweist, die durch Abgase angetrieben ist, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader beinhaltet auch einen Kompressor 160-2, der durch die Turbolader-Turbine 160-1 angetrieben wird und der Luft komprimiert, die in die Drosselklappe 112 geleitet wird. Wie nachstehend weiter erörtert, kann das Motorsystem 100 mehr als eine Boost-Vorrichtung, wie beispielsweise sequentielle oder parallele Turbolader, beinhalten.
  • Ein Wastegate 162 steuert Abgasströmung durch die Turbolader-Turbine 160-1 und deren Bypass. Wastegates können auch als (Turbolader-)Turbinen-Bypassventile bezeichnet werden. Das Wastegate 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Wastegatestellgliedmodul 164 steuern. Das Wastegatestellgliedmodul 164 kann die Verstärkung des Turboladers durch Steuern der Öffnung des Wastegates 162 verändern. In unterschiedlichen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Wastegatestellgliedmodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch ein Turbostellgliedmodul (nicht gezeigt) gesteuert werden kann.
  • Ein Kühler (z. B. ein Ladeluftkühler oder Intercooler) kann einen Teil der in der Druckluftladung enthaltenen Hitze ableiten, die erzeugt werden kann, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl zum Zwecke der Veranschaulichung getrennt dargestellt, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein, wobei Ansaugluft sehr nahe bei heißen Abgasen positioniert wird. Die Druckluftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbieren.
  • Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführventil (EGR) 170 beinhalten, das Abgas selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das EGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das EGR-Ventil 170 kann durch ein EGR-Stellgliedmodul 172 gesteuert werden.
  • Die Kurbelwellenstellung kann unter Verwendung eines Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen werden. Eine Motordrehzahl kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen wird. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
  • Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Anwendungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen-(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch das Drosselventil 112 beinhaltet.
  • Die Position der Drosselklappe 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur von Luft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT) 192 gemessen werden. Das Motorsystem 100 kann auch einen oder mehrere andere Sensoren 193 beinhalten. Die anderen Sensoren 193 können beispielsweise einen stromaufwärts des Katalysators 136 angeordneten Sauerstoffsensor, einen stromabwärts des Katalysators 136 angeordneten Sauerstoffsensor, einen Umgebungsluftdruck-Sensor und/oder andere geeignete Sensoren beinhalten. Der Sauerstoffsensor stromaufwärts des Katalysators 136 misst eine in den Katalysator 136 strömende Sauerstoffmenge. Der Sauerstoffsensor stromabwärts des Katalysators 136 misst eine aus dem Katalysator 136 strömende Sauerstoffmenge. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Die anderen Sensoren 193 beinhalten einen Fahrpedalpositions-(APP)-Sensor, können einen Kupplungspedalpositions-(CPP)-Sensor (z. B. bei einem Schaltgetriebe) und können einen oder mehrere andere Arten von Sensoren beinhalten. Ein APP-Sensor misst eine Position eines Fahrpedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein CPP-Sensor misst eine Position eines Kupplungspedals innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Die anderen Sensoren 193 können auch einen oder mehrere Beschleunigungssensoren beinhalten, die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs messen.
  • Das ECM 114 kann z. B. mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um den Betrieb des Motors mit dem Schalten von Gängen in einem Getriebe 195 zu koordinieren. So kann beispielsweise das ECM 114 bei einem Gangwechsel das Motordrehmoment reduzieren.
  • Das ECM 114 kann z. B. mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren. Der Elektromotor 198 kann auch als Generator arbeiten und zum Erzeugen von Elektroenergie für die Nutzung im elektrischen System des Fahrzeugs bzw. zur Speicherung in einer Batterie dienen. Obwohl nur der Elektromotor 198 dargestellt und abgehandelt wird, können mehrere Elektromotoren implementiert werden. In verschiedenen Anwendungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Das ECM 114 startet und schaltet den Motor 102 ab, zwischen den Zeitpunkten, wenn das Fahrzeug gestartet wird und wenn das Fahrzeug sodann abgeschaltet wird. Ein Benutzer kann das Fahrzeug starten, beispielsweise durch Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters. Ein Benutzer kann das Fahrzeug abschalten, beispielsweise durch Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters.
  • Der Elektromotor 198 kann mit dem Getriebe 195 verbunden sein und für den Fahrzeugvortrieb und das Stoppen verwendet werden. Beispielsweise kann in einigen Fahrzeugtypen der Motor 102 ausschließlich zur Stromerzeugung für den Elektromotor 198 betrieben werden (beispielsweise, wenn ein Ladezustand eines Batterie-Packs des Fahrzeugs einen vorgegebenen Ladezustand unterschreitet) und der Elektromotor 198 kann jederzeit für den Fahrzeugvortrieb verwendet werden. In anderen Fahrzeugtypen kann der Elektromotor 198 für den Fahrzeugvortrieb verwendet werden, wenn der Motor 102 abgeschaltet wird und wenn der Motor 102 läuft (z. B. zur Ergänzung der Drehmomentausgabe des Motors).
  • Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. Jedes Motorstellglied weist einen zugehörigen Stellgliedwert auf. Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann beispielsweise als ein Motorstellglied bezeichnet werden und der Drosselklappenöffnungsbereich kann als der Stellgliedwert bezeichnet werden. Im Beispiel der 1 erreicht das Drosselklappenstellgliedmodul 116 den Drosselklappenöffnungsbereich durch Einstellen eines Winkels des Flügels des Drosselventils 112.
  • Das Zündstellgliedmodul 126 kann auch als ein Motorstellglied bezeichnet werden, während der entsprechende Stellgliedwert der Zündzeitpunkt sein kann. Andere Motorstellglieder können das Zylinderstellgliedmodul 120, das Kraftstoffstellgliedmodul 124, das Verstellstellgliedmodul 158, das Verstärkerstellgliedmodul 164 und das AGR-Stellgliedmodul 172 beinhalten. Für diese Stellglieder können die Stellgliedwerte jeweils einer Zylinderaktivierungs-/-deaktivierungsfolge, Kraftstoffversorgungsrate, Einlass- und Auslassnockenverstellwinkeln, Wastegate-Sollöffnungen und AGR-Ventilöffnungsbereich jeweils entsprechen. Das ECM 114 kann die Stellgliedwerte steuern, um den Motor 102 zum Erzeugen eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments zu veranlassen.
  • Mit Verweis auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Ein Drehmomentanforderungsmodul 204 bestimmt eine Drehmomentanforderung 208 für den Motor 102 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 212. Die Fahrereingaben 212 können z. B. eine Fahrpedalstellung, eine Bremspedalstellung, eine Geschwindigkeitsregelungseingabe und/oder und eine oder mehrere andere geeignete Fahrereingaben beinhalten. Beispielsweise kann sich die Drehmomentanforderung 208 erhöhen, wenn sich die Fahrpedalposition erhöht (in Bezug zu einer vorbestimmten Fahrpedalruheposition wie Null) und umgekehrt. Das Drehmomentanforderungsmodul 204 kann die Drehmomentanforderung 208 zusätzlich oder alternativ basierend auf einer oder mehreren Drehmomentanforderungen bestimmen wie z. B. Drehmomentanforderungen, die durch das ECM 114 erzeugt werden und/oder Drehmomentanforderungen, die von anderen Modulen des Fahrzeugs empfangen wurden wie z. B. dem Getriebesteuergerät 194, dem Hybridsteuermodul 196, einem Karosseriesteuermodul usw.
  • Ein oder mehrere Motorstellglieder werden basierend auf der Drehmomentanforderung 208 und/oder einem oder mehreren weiteren Parametern gesteuert. Ein Drosselklappensteuermodul 216 kann beispielsweise eine Zieldrosselklappenöffnung 220 basierend auf der Drehmomentanforderung 208 bestimmen. Ein Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann beispielsweise die Öffnung der Drosselklappe 112 basierend auf der Solldrosselklappenöffnung 220 einstellen.
  • Ein Zündfunkensteuermodul 224 bestimmt einen Zielzündzeitpunkt 228 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Zündstellgliedmodul 126 erzeugt einen Zündfunken basierend auf dem Sollzündzeitpunkt 228. Ein Kraftstoffsteuermodul 232 bestimmt einen oder mehrere Zielkraftstoffversorgungsparameter 236 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Die Soll-Kraftstoffversorgungsparameter 236 können beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen zum Einspritzen der Menge und den Zeitpunkt für jede der Einspritzungen beinhalten. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 spritzt Kraftstoff basierend auf den Sollkraftstoffversorgungsparametern 236 ein.
  • Ein Verstellersteuermodul 237 bestimmt die Zieleinlass- und Zielauslassnockenverstellerwinkel 238 und 239 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Verstellstellgliedmodul 158 kann die Einlass- und Auslassnockenversteller 148 und 150 jeweils basierend auf den Solleinlass- und Sollauslassnockenverstellwinkeln 238 und 239 ermitteln.
  • Ein Wastegate-Steuermodul 240 bestimmt eine Soll-Wastegateöffnung 242 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Wastegate-Stellgliedmodul 164 steuert das Öffnen des Wastegates 162 basierend auf der Soll-Wastegateöffnung 242. Ausschließlich exemplarisch kann das Wastegate-Stellgliedmodul 164 einen Sollarbeitszyklus (DC) für das Wastegate 162 ausgehend von der Soll-Wastegateöffnung 242 unter Verwendung einer Funktion oder eines Mappings ermitteln, die Soll-Wastegateöffnungen zu Soll-DCs in Bezug setzt. Das Wastegate-Stellgliedmodul 164 kann ein Signal auf das Wastegate 162 ausgehend von dem Soll-DC anwenden.
  • Ein Zylindersteuermodul 244 erzeugt einen Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 für einen nächsten Zylinder in einer zuvor festgelegten Zündreihenfolge der Zylinder („der nächste Zylinder“). Der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 gibt an, ob der nächste Zylinder aktiviert oder deaktiviert werden sollte. Ausschließlich beispielhaft kann das Zylindersteuermodul 244 den Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 auf einen ersten Zustand (z. B. 1) einstellen, wenn der nächste Zylinder aktiviert werden sollte und den Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 auf einen zweiten Zustand (z. B. 0) einstellen, wenn der nächste Zylinder deaktiviert werden sollte. Während der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 dahingehend abgehandelt wird und werden wird, dass er für den nächsten Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge erzeugt wird, kann der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 für einen zweiten Zylinder, der unmittelbar auf den nächsten Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge folgt, einen dritten Zylinder, der unmittelbar auf den zweiten Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge folgt oder einen anderen Zylinder, der auf den nächsten Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge folgt, erzeugt werden.
  • Das Zylinderstellgliedmodul 120 deaktiviert die Einlass- und Auslassventile des nächsten Zylinders, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden sollte. Das Zylinderstellgliedmodul 120 ermöglicht das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile des nächsten Zylinders, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden sollte.
  • Das Kraftstoffsteuermodul 232 hält die Kraftstoffversorgung des nächsten Zylinders an, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden sollte. Das Kraftstoffsteuermodul 232 stellt die Zielkraftstoffversorgungsparameter 236 ein, um den nächsten Zylinder mit Kraftstoff zu versorgen, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden sollte. Das Zündfunkensteuermodul 224 kann dem nächsten Zylinder Zündfunken bereitstellen, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden sollte. Das Zündfunkensteuermodul 224 kann dem nächsten Zylinder Zündfunken bereitstellen oder diesen stoppen, wenn der Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden sollte.
  • Die Zylinderdeaktivierung unterscheidet sich von einer Kraftstoffabschaltung (z. B. Schubabschaltung). Wenn ein Zylinder deaktiviert ist, bleiben die Einlauf- und Auslassventile geschlossen. Wenn eine Kraftstoffabschaltung für einen Zylinder vorgenommen wird, können die Einlauf- und Auslassventile weiterhin geöffnet und geschlossen werden.
  • Das Zylindersteuermodul 244 kann den Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 248 basierend auf einem Sollzündbruchteil erzeugen. Ein Zähler des Sollzündbruchteils entspricht einer Sollanzahl von zu aktivierenden (M) Zylindern aus den nächsten N Zylindern in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge der Zylinder und N ist der Nenner des Sollzündbruchteils. Ein Sollzündbruchteil von 5/8 gibt beispielsweise an, dass 5 der nächsten 8 Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge aktiviert werden sollten. In diesem Beispiel sollten daher 3 der nächsten 8 Zylinder in der zuvor festgelegten Zündreihenfolge deaktiviert werden. Ein Sollzündbruchteil von 0 entspricht allen der deaktivierten Zylinder des Motors 102 (und 0 zu aktivierenden) und ein Sollzündbruchteil von 1 entspricht allen der aktivierten Zylinder des Motors 102 (und 0 zu deaktivierenden). Das Zylindersteuermodul 244 kann den Sollzündbruchteil beispielsweise basierend auf der Drehmomentanforderung 208 und/oder einem oder mehreren anderen Fahrzeugs-Betriebsparametern bestimmen.
  • Ein Stopp- und Startmodul 260 startet selektiv den Motor 102, und schaltet diesen ab. Beispielsweise kann in einigen Fahrzeugen das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 starten, wenn eine Anforderung auf Einschalten des Fahrzeugs vorliegt, beispielsweise über mittels einer Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters. In anderen Fahrzeugtypen kann das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 abgeschaltet lassen, wenn eine Anforderung auf Einschalten des Fahrzeugs vorliegt, und kann den Motor 102 später starten, während des Fahrzeug weiterhin eingeschaltet ist. Das Stopp- und Startmodul 260 erzeugt ein Startsignal 264 zum Starten des Motors 102. Ein Anlasser 268 schaltet den Motor 102 ab und treibt Drehung des Motors 102 in Reaktion auf das Startsignal 264.
  • Ein Fahrzeug-EIN/AUS-Signal 272 kann anzeigen, ob eine Anforderung auf Einschalten oder Abschalten des Fahrzeugs vorliegt. Beispielsweise kann das Fahrzeug-EIN/AUS-Signal 272 auf einen ersten Zustand eingestellt werden, in Reaktion auf die Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters. Das Fahrzeug-EIN/AUS-Signal 272 kann auf einen zweiten Zustand eingestellt werden, in Reaktion auf die Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters. Ein Fahrzyklus kann definiert werden als die Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu dem angefordert ist, dass das Fahrzeug eingeschaltet ist, und einem (folgenden) zweiten Zeitpunkt, zu dem angefordert ist, dass das Fahrzeug abgeschaltet ist.
  • Wenn der Motor 102 läuft, schaltet das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 ab, wenn eine Anforderung auf Abschalten des Fahrzeugs erfolgt. Zusätzlich kann das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 während eines bestimmten Fahrzyklus abschalten und ihn später starten. Beispielsweise kann das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 während eines Fahrzyklus abschalten, wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (z. B. eine oder mehrere Batterien) größer ist als ein erster vorgegebener Wert. Das Stopp- und Startmodul 260 kann den Motor 102 später während dieses Fahrzyklus starten, zwecks Wiederaufladens der Energiespeichervorrichtung, wenn der Ladezustand einen zweiten vorgegebenen Wert unterschreitet. Während das Beispiel der auf dem Ladezustand basierenden Motorabschaltung und Motorstarts bereitgestellt wurde, kann das Stopp- und Startmodul 260 den Motor 102 während eines Fahrzyklus unter anderen Bedingungen abschalten und/oder starten.
  • Das Stopp- und Startmodul 260 erzeugt ein Abschaltsignal 276 zum Abschalten des Motors 102. Das Kraftstoffsteuermodul 232 deaktiviert die Kraftstoffversorgung, wenn das Abschaltsignal 276 erzeugt wird. Das Zündsteuermodul 224 kann ebenfalls Zündfunken deaktivieren, wenn das Abschaltsignal 276 erzeugt wird. Das Deaktivieren der Kraftstoffversorgung des Motors 102 ermöglicht dem Motor 102 sich zu verlangsamen und zu stoppen.
  • Ein Katalysator-Anspring (CLO)-Steuermodul 280 (siehe auch 3) führt selektiv CLO-Ereignisse zum Aufwärmen des Katalysators 136 durch. Das CLO-Steuermodul 280 kann ein CLO-Signal 284 auf einen ersten Zustand übergehen, um ein CLO-Ereignis auszulösen. Das CLO-Steuermodul 280 kann das CLO-Signal 284 von einem ersten Zustand auf einen zweiten Zustand übergehen, um ein CLO-Ereignis zu beenden.
  • Das Zündsteuermodul 224 verzögert den Zündzeitpunkt während eines CLO-Ereignisses. Beispielsweise kann das Zündsteuermodul 224 den SollZündzeitpunkt 228 auf einen vorgegebenen verzögerten Zündzeitpunkt während eines CLO-Ereignisses einstellen. Durch die Verzögerung des Zündzeitpunktes beginnt die Verbrennung später. Daher kann dem Katalysator 136 mehr Verbrennungswärme zum Aufwärmen des Katalysators 136 und zum Erhöhen des Konvertierungswirkungsgrades des Katalysators 136 zugeführt werden. Das Kraftstoffsteuermodul 232 kann ebenfalls die Kraftstoffversorgung während des CLO-Ereignisses anfetten. Beispielsweise kann das Kraftstoffsteuermodul 232 die Kraftstoffversorgung basierend auf einem vorgegebenen fetten Kraftstoff-/LuftGemisch, welches fetter als ein stöchiometrisches Kraftstoff-/Luft-Gemisch während einer CLO Ereignis ist, steuern. Die Kraftstoffanfettung kann beispielsweise durchgeführt werden, um die Drehmomentanforderung 208 trotz der Zündzeitpunktverzögerung zu erreichen.
  • Das CLO-Steuermodul 280 kann ein erstes CLO-Ereignis für den ersten Motorstart innerhalb eines Fahrzyklus durchführen. Eine Temperatur des Katalysators 136 kann jedoch eine vorgegebene Mindesttemperatur des Katalysators während eines Fahrzyklus unterschreiten, wenn der Motor 102 für eine Periode nach dem ersten CLO-Ereignis abgeschaltet ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das CLO-Steuermodul 280 auch ein oder mehrere zusätzliche CLO-Ereignisse während des Fahrzyklus durchführen. Die Vornahme zusätzlicher CLO-Ereignisse kann den Kraftstoffverbrauch während des Fahrzyklus erhöhen, jedoch ermöglicht dies dem Katalysator 136, einen höheren Konvertierungswirkungsgrad während des Fahrzyklus zu erzielen.
  • 3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des CLO-Steuermoduls 280. Ein CLO-Steuermodul 304 erzeugt das CLO-Signal 284 zur Steuerung der Vornahme der CLO-Ereignisse. Das CLO-Steuermodul 304 kann mehrere CLO-Ereignisse während eines Fahrzyklus durchführen. In einigen Fällen, beispielsweise wenn der Katalysator 136 noch heiß aus einem vorhergehenden Fahrzyklus ist wenn ein nächster Fahrzyklus beginnt, kann das CLO-Steuermodul 304 Null CLO-Ereignisse während des (nächsten) Fahrzyklus durchführen.
  • Für jedes Anlassen des Motors 102, einschließlich Motorstarts, die durchgeführt werden, nachdem bereits ein oder mehrere CLO-Ereignisse während eines Fahrzyklus stattgefunden haben, kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob ein CLO-Ereignis durchgeführt wird. Für ein Anlassen des Motors 102 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob ein oder mehrere Freigabebedingungen zur Durchführung eines CLO-Ereignisses erfüllt sind. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 ein CLO-Ereignis für einen Motorstart auslösen, wenn eine Katalysatortemperatur 308 geringer ist als eine erste vorgegebene Temperatur, und mindestens entweder eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) 312 innerhalb eines ersten vorgegebenen Temperaturbereiches liegt, oder ein Umgebungsluftdruck 316 niedriger als ein vorbestimmter Druck ist. Zusätzlich oder alternativ kann das CLO-Steuermodul 304 anfordern, dass die Katalysatortemperatur 308 innerhalb eines zweiten vorgegebenen Temperaturbereiches liegt.
  • Die Katalysatortemperatur 308 entspricht einer Temperatur des Katalysators 136. Die Katalysatortemperatur 308 kann mittels eines Sensors gemessen, oder basierend auf einem oder mehreren anderen gemessenen Parametern bestimmt werden. Die erste vorgegebene Temperatur kann einer Temperatur des Katalysators 136 entsprechen, bei welcher der Katalysator 136 mindestens einen vorgegebenen Mindest-Konvertierungswirkungsgrad erreicht. Ausschließlich beispielhaft kann die erste vorgegebene Temperatur ungefähr 150 Grad Celsius oder eine andere geeignete Temperatur sein, oberhalb welcher der Katalysator 136 mindestens den vorgegebenen Mindest-Konvertierungswirkungsgrad erreicht.
  • Der zweite vorgegebene Temperaturbereich kann vorgegebenen minimalen und maximalen möglichen Katalysatortemperaturen zur Durchführung eines CLO-Ereignisses entsprechen. Die vorgegebene Mindesttemperatur kann unter der vorgegebenen Temperatur liegen.
  • Die ECT 312 kann unter Verwendung des ECT-Sensors 182 gemessen werden. Der Umgebungsluftdruck 316 kann beispielsweise durch einen Umgebungsluftdruck-Sensor gemessen werden. Die Untergrenze des ersten vorgegebenen Temperaturbereiches kann basierend auf einer ECT-Temperatur, unterhalb welcher die Durchführung eines CLO-Ereignisses zu einer Blockierung des Motors 102 führen kann, eingestellt werden. Die Obergrenze des ersten vorgegebenen Temperaturbereiches kann basierend auf einer ECT-Temperatur, oberhalb welcher die Verbrennung fehlerhaft sein kann, was beispielsweise zu Schlagen, Fehlzündung, Läuten, usw. führen kann, eingestellt werden. Ausschließlich beispielhaft kann der erste vorgegebene Temperaturbereich ungefähr -12 Grad Celsius bis ungefähr 90 Grad Celsius, oder andere geeignete Bereiche sein.
  • Der vorgegebene Druck kann einem Druck entsprechen, oberhalb dessen unzureichender Sauerstoffgehalt in der Einlassluft zur Durchführung eines CLO-Ereignisses vorliegen kann. Ausschließlich beispielhaft kann der vorgegebene Druck ungefähr 72 Kilopascal (KPa), oder ein anderer geeigneter Druck sein. In verschiedenen Anwendungen kann die Höhe über dem Meeresspiegel anstelle des Umgebungsluftdrucks 316 verwendet werden, und die CLO-Ereignisse können ausgelöst werden, wenn die Höhe über dem Meeresspiegel niedriger als eine vorgegebene Höhe ist, beispielsweise 3.050 Meter über dem Meeresspiegel.
  • Ein Anlassen des Motors 102 kann beispielsweise durch das Startsignal 264 oder eine Motordrehzahl 320, die eine vorgegebene Startdrehzahl übersteigt, ausgelöst werden. Ausschließlich beispielhaft kann die Startdrehzahl ungefähr 500 Umdrehungen pro Minute (U/min) betragen, oder eine andere geeignete Drehzahl. Die Motordrehzahl 320 kann basierend z. B. auf der Kurbelwellenposition bestimmt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellenpositionssensors 180 gemessen wird.
  • Wenn ein Anlassen des Motors 102 erfolgt, kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob der Motor 102 bei der Durchführung des letzten CLO-Ereignisses vor Abschluss des letzten CLO-Ereignisses abgeschaltet wurde. Wenn das letzte CLO-Ereignis nicht abgeschlossen wurde, kann das CLO-Steuermodul 304 das letzte CLO-Ereignis fortsetzen. Das CLO-Steuermodul 304 kann anfordern, oder dies auch nicht tun, dass ein oder mehrere Freigabebedingungen erfüllt werden, bevor das letzte CLO-Ereignis fortgesetzt wird.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann ein CLO-Ereignis als abgeschlossen betrachten und das CLO-Ereignis beenden, wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur 308 höher ist als eine zweite vorgegebene Temperatur und/oder eine Dauer (Periode) des CLO-Ereignisses größer ist als eine vorgegebene Periode. Die zweite zuvor vorgegebene Temperatur ist höher als die erste vorgegebene Temperatur und kann ungefähr 300 Grad Celsius betragen, oder eine andere geeignete Temperatur sein, die höher als die erste vorgegebene Temperatur ist.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann einen CLO-Timer 324 zurücksetzen, wenn das CLO-Steuermodul 304 ein CLO-Ereignis auslöst. Das CLO-Steuermodul 304 erhöht den CLO-Timer 324 im Verlauf der Durchführung des CLO-Ereignisses. Hierbei protokoliert der CLO-Timer 324 die Durchführungsperiode des CLO-Ereignisses.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann ein CLO-Ereignis als abgeschlossen betrachten und das CLO-Ereignis beenden, wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur 308 höher ist als die zweite vorgegebene Temperatur und/oder eine seitens des CLO-Timers 324 protokolierte Periode länger ist als die vorgegebene Periode. Die vorgegebene Periode kann basierend auf einer Periode eines CLO-Ereignisses zur Erhöhung der Katalysatortemperatur 308 bis mindestens zu der zweiten vorgegebenen Temperatur eingestellt werden.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann die vorgegebene Periode unter gewissen Umständen erhöhen. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 die vorgegebene Periode basierend auf der Alterung des Katalysators 136 (gegenüber einem neuen) und/oder einer Zusammensetzung des zum Motor 102 gelieferten Kraftstoffes erhöhen.
  • Ein Kraftstoff-Einstellmodul 328 kann eine Kraftstoffeinstellung 332 für die vorgegebene Periode basierend auf einer Zusammensetzung (z. B. Ethanolgehalt) 336 des Kraftstoffes bestimmen. Beispielsweise kann das Kraftstoff-Einstellmodul 328 die Kraftstoffeinstellung 332 unter Verwendung einer Funktions- oder Nachschlagetabelle, die Kraftstoffzusammensetzungen (z. B. Ethanolkonzentrationen) auf Einstellungen für die vorgegebene Periode bezieht, bestimmen. Die Kraftstoffeinstellung 332 kann sich erhöhen (um die vorgegebene Periode weiter zu erhöhen), wenn der Ethanolgehalt steigt, und umgekehrt. Die Zusammensetzung 336 kann mittels eines Sensors gemessen werden (z. B. eines Ethanol-Sensors) oder basierend auf einer oder mehreren Motorbetriebsparametern bestimmt werden. Das CLO-Steuermodul 304 kann die vorgegebene Periode basierend auf der Kraftstoffeinstellung 332 erhöhen (oder beibehalten).
  • Ein Altereinstellmodul 340 bestimmt eine Einstellung für Alterung 344 für die vorgegebene Periode basierend auf Alterung des Katalysators 136. Zur Bestimmung des Alterungswertes für den Katalysator 136 kann die Kraftstoffversorgung von einem vorgegebenen mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein vorgegebenes fettes Luft/ Kraftstoff-Verhältnis übergehen, und umgekehrt. Das Altereinstellmodul 340 bestimmt den Alterungswert auf Grundlage einer Periode zwischen (i) dem Zeitpunkt, zu dem stromaufwärts strömender Sauerstoff (US 02) 348, gemessen unter Verwendung des Upstream-Sauerstoffsensors (z. B. am Eingang) des Katalysators 136 einen Übergang anzeigt, und (ii) dem Zeitpunkt, zu dem stromabwärts strömender Sauerstoff (DS O2) 352, gemessen unter Verwendung des Downstream-Sauerstoffsensors (z. B. am Ausgang) des Katalysators 136 den Übergang anzeigt. Diese Periode steht in Bezug zu der Reaktionsfähigkeit des Katalysators 136 mit Abgasen. Das Altereinstellmodul 340 bestimmt die Einstellung für Alterung 344unter Verwendung einer Funktion oder einer Nachschlagetabelle, die Alterungswerte auf Einstellungen für Alterung für die vorgegebene Periode bezieht.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Durchführen von CLO-Ereignissen abbildet. Die Steuerung kann beginnen, wenn das Fahrzeug eingeschaltet ist und der Motor 102 abgeschaltet ist. Die Hybridsteuermodul 196 kann den Fahrzeugsvortrieb unter Verwendung des Elektromotors 198 steuern. Bei 404 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob weiterhin angefordert ist, dass das Fahrzeug eingeschaltet ist. Ein Fahrer kann das Fahrzeug ein- und ausschalten, beispielsweise durch Betätigung eines Zündschlüssels, einer Taste oder eines Schalters. Wenn 404 wahr ist, fährt die Steuerung mit 408 fort. Wenn 404 falsch ist, kann die Steuerung enden und das Fahrzeug kann ausgeschaltet werden.
  • Bei 408 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob ein Anlassen des Motors 102 erfolgt ist. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob die Motordrehzahl 320 die vorgegebene Drehzahl überschritten hat, oder ob das Startsignal 264 empfangen wurde. Wenn 408 wahr ist, fährt die Steuerung mit 412 fort. Wenn 408 falsch ist, kann die Steuerung zu 404 zurückkehren.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann bestimmen, ob das letzte CLO-Ereignis, das gestartet wurde, bei 412 nicht abgeschlossen wurde. Wenn 412 falsch ist (d. h. das letzte CLO-Ereignis wurde abgeschlossen), kann die Steuerung mit 416 fortfahren. Wenn 412 wahr ist, kann die Steuerung zu 428 wechseln und das CLO-Ereignis fortsetzen. Alternativ, wenn 412 wahr ist, kann die Steuerung zu 420 wechseln, wie weiter unten erläutert.
  • Bei 416 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob die Katalysatortemperatur 308 niedriger ist als die erste vorgegebene Temperatur. Wenn 416 wahr ist, kann die Steuerung mit 420 fortfahren. Wenn 416 falsch ist, kann die Steuerung zu 404 zurückkehren. Die erste vorgegebene Temperatur kann einer Temperatur entsprechen, bei welcher der Katalysator 136 mindestens einen vorgegebenen Mindest-Konvertierungswirkungsgrad erreicht.
  • Das CLO-Steuermodul 304 kann bestimmen, ob die Freigabebedingung(en) zur Durchführung eines CLO-Ereignisses bei 420 erfüllt sind. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob der ECT-Wert 312 innerhalb des ersten vorgegebenen Temperaturbereiches liegt, der Umgebungsluftdruck 316 geringer ist als der vorgegebene Druck und/oder die Katalysatortemperatur 308 innerhalb des zweiten vorgegebenen Temperaturbereiches liegt. Wenn 420 wahr ist, fährt die Steuerung mit 424 fort. Wenn 420 falsch ist, kann die Regelung zu 404 zurückkehren.
  • Bei 420 kann das CLO-Steuermodul 304 den CLO-Timer 324 zurücksetzen und die vorgegebene Periode für das CLO-Ereignis bestimmen. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 die vorgegebene Periode auf eine fest vorgegebene Periode einstellen. Das CLO-Steuermodul 304 kann jedoch die vorgegebene Periode, basierend auf der Kraftsstoffeinstellung 332 und/oder der Alterungsverstellung 344, erhöhen. Die Steuerung wird dann mit 428 fortgesetzt.
  • Bei 428 verzögert das Zündsteuermodul 224 den Zündzeitpunkt für das CLO-Ereignis und das Kraftstoffsteuermodul 232 fettet die Kraftstoffversorgung für das CLO-Ereignis an. Bei 432 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob der Motor 102 des Fahrzeugs abzuschalten ist. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob das Abschaltsignal 276 empfangen wurde, oder ob der Fahrer angefordert hat, dass das Fahrzeug ausgeschaltet wird, beispielsweise mittels des Zündschlüssels, der Taste oder des Schalters. Wenn 432 wahr ist, kann die Steuerung eine Anzeige speichern, dass die Vornahme des CLO-Ereignisses bei 436 unvollständig war, und die Steuerung kann zu 404 zurückkehren. Diese Anzeige kann bei einem nächsten oder späteren Motorstart verwendet werden, um zu bestimmen, dass das letzte CLO-Ereignis unvollständig war. Wenn 432 falsch ist, fährt die Steuerung mit 440 fort.
  • Bei 440 kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob das CLO-Ereignis abgeschlossen ist. Beispielsweise kann das CLO-Steuermodul 304 bestimmen, ob die von dem CLO-Timer 324 protokolierte Periode größer ist als die vorgegebene Periode und/oder die Katalysatortemperatur 308 höher ist als die zweite vorgegebene Temperatur. Wenn 440 wahr ist, kann das CLO-Steuermodul 304 anzeigen, dass das CLO-Ereignis abgeschlossen ist (z. B. durch Übergang des CLO-Signals 284 in den zweiten Zustand), bei 448. Das Zündsteuermodul 224 und das Kraftstoffsteuermodul 232 können sodann die normale Steuerung wiederaufnehmen, beispielsweise durch Vorverlegung des Zündzeitpunktes (gegenüber der während des CLO-Ereignisses verwendeten Verzögerung) und Abmagerung der Kraftstoffversorgung (gegenüber der während des CLO-Ereignisses verwendeten Anfettung). Die Steuerung kann zu 404 zurückkehren. Auf diese Weise können mehrere CLO-Ereignisse während eines einzelnen Fahrzyklus durchgeführt werden. Wenn 440 falsch ist, kann das CLO-Steuermodul 304 kann den CLO-Timer 324 bei 444 erhöhen und die Steuerung kehrt zu 428 zurück und setzt das CLO-Ereignis fort.

Claims (8)

  1. Katalysator-Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend: selektives Starten und Abschalten eines Fremdzündungsmotors (102) während einer Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist zwischen (i) einem ersten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eingeschaltet wird und (i) einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug sodann ausgeschaltet wird; Auslösen eines ersten Katalysator-Anspring (CLO)-Ereignisses für einen ersten Motorstart während der Periode; Anfetten der Kraftstoffversorgung des Motors (102) während des ersten CLO-Ereignisses der Periode; Verzögern des Zündzeitpunktes des Motors (102) während des ersten CLO-Ereignisses der Periode; selektives Auslösen eines zweiten CLO-Ereignisses für einen zweiten Motorstart während der Periode, wenn eine Temperatur des Katalysators (136), der Abgas von dem Motor (102) aufnimmt, niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, Anfetten der Kraftstoffversorgung des Motors (102) während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode; Verzögern des Zündzeitpunktes des Motors (102) während des zweiten CLO-Ereignisses der Periode; Beenden des zweiten CLO-Ereignisses, wenn eine Periode des Laufens des Motors (102) nach Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses länger ist als eine vorgegebene Periode; Bestimmen eines Alterungswerts für den Katalysators (136) auf Grundlage einer Zeitdauer zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu dem ein Sauerstoffsensor stromaufwärts des Katalysators (136) einen Übergang des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen fett und mager anzeigt, und einem zweiten Zeitpunkt, zu dem ein Sauerstoffsensor stromabwärts des Katalysators (136) einen Übergang des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen fett und mager anzeigt; Bestimmen einer Einstellung für die Alterung des Katalysators (136) auf Grundlage des Alterungswerts unter Verwendung einer Funktion oder einer Nachschlagetabelle, die Alterungswerte mit Einstellungen für die Alterung in Beziehung setzt; und Verlängern der vorbestimmten Periode basierend auf der Einstellung.
  2. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators (136) niedriger als die vorgegebene Temperatur ist und eine Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt, beinhaltet.
  3. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators (136) niedriger als die vorgegebene Temperatur ist und ein Umgebungsluftdruck niedriger als ein vorgegebener Druck ist, beinhaltet.
  4. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses das Auslösen des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode, wenn die Temperatur des Katalysators (136) niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, eine Temperatur des Motorkühlmittels innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt und ein Umgebungsluftdruck niedriger als ein vorgegebener Druck ist, beinhaltet.
  5. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Steuern der Drehmomentausgabe eines Elektromotors (198) basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung während der Motor (102) abgestellt ist, während der Periode, in der das Fahrzeug eingeschaltet ist.
  6. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Beenden des zweiten CLO-Ereignisses, wenn die Temperatur des Katalysators (136) höher als eine zweite vorgegebene Temperatur ist.
  7. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: das Bestimmen der Einstellung basierend auf einem Ethanolgehalt vom Kraftstoff des Motors (102); und das Erhöhen der vorgegebenen Periode basierend auf der Einstellung.
  8. Katalysator-Steuerverfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend, in Reaktion auf ein Beenden des ersten CLO-Ereignisses und vor der Initiierung des zweiten CLO-Ereignisses während der Periode: das Abmagern der Kraftstoffversorgung des Motors (102) gegenüber der Kraftstoffversorgungsanfettung des ersten CLO-Ereignisses; und das Vorverlegen des Zündzeitpunktes gegenüber der Zündzeitpunktverzögerung des ersten CLO-Ereignisses.
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