DE102018132189A1

DE102018132189A1 - Diagnoseverfahren für motor mit variablem hubraum

Info

Publication number: DE102018132189A1
Application number: DE102018132189.9A
Authority: DE
Inventors: Aed Dudar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-06-19
Also published as: CN110030096A; US20190186401A1; US10590879B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Motors mit variablem Hubraum offenbart. In einem Beispiel beinhaltet das Verfahren während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Betreiben eines Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind, Befehlen, den einen oder die mehreren Zylinder wieder anzuschalten, und Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Kraftstoffverbrauchsänderung im Anschluss an den Befehl zum Wiederanschalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen einen Motor mit variablem Hubraum und insbesondere ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Mechanismus für einen Motor mit variablem Hubraum.
Allgemeiner Stand der Technik
Als Motoren mit variablem Hubraum (variable displacement engines - VDEs) bekannte Mehrzylindermotoren können mit einer variablen Anzahl angeschalteter oder abgeschalteter Zylinder betrieben werden, um Kraftstoffeinsparungen zu erhalten. Darin kann bei ausgewählten Bedingungen, wie etwa geringer Motordrehzahl und Motorlast, ein Teil der Zylinder des Motors deaktiviert werden. Zum Beispiel kann ein VDE auf allen Zylindern betrieben werden, wenn eine schwere Last angefordert wird, wie etwa während eines Beschleunigungsereignisses. Bei einer leichten Last oder einer geringen Drehzahlbedingung, wenn der angeforderte Motordrehmoment gering ist, können jedoch einige der Zylinder des Motors deaktiviert werden, wodurch die Motoreffizienz erhöht wird und Pumpverluste minimiert werden. Einige VDEs können eine ausgewählte Gruppe von Zylindern, zum Beispiel eine Zylinderreihe, über eine Vielzahl von Zylinderventilabschaltvorrichtungen, die den Betrieb der Einlass- und Auslassventile des jeweiligen Zylinders beeinflussen, über selektives Zurückhalten des Zündfunkens bei abschaltbaren Zylindern und/oder über Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der abgeschalteten Zylinder, deaktivieren, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Andererseits kann der Motor bei hohen Fahrerbedarfs-/Motordrehmomentbedingungen betrieben werden, wobei alle Zylinder angeschaltet sind (Luft und Kraftstoff verbrennen). Auf diese Weise kann der Motor in Zylinderabschaltmodi eintreten und diese verlassen, um sich an verschiedene Fahrbedingungen anzupassen.
Im Laufe der Zeit und bei variierenden Fahrzeugbetriebsbedingungen können die Mechanismen, mit denen die abschaltbaren Zylinderventile betätigt werden, (z. B. VDE-Mechanismen) beeinträchtigt werden und die Einlass- und/oder Auslassventile können dadurch arbeiten als wäre der Zylinder nach wie vor angeschaltet. Diese Situation kann sich auf die Kraftstoffeffizienz auswirken, da Pumpverluste dadurch auftreten können, dass der Zylinder bei der Abschaltung nicht mehr verschlossen werden kann. Daher kann es wünschenswert sein, zu bestimmen, ob VDE-Mechanismen, die Motorzylinder steuern, wie gewünscht arbeiten oder nicht.
Verschiedene Ansätze zum Diagnostizieren einer Beeinträchtigung eines VDE-Systems, wie etwa auf Grundlage des Krümmerdrucks, wurden erkannt. Ein beispielhafter Ansatz zum Diagnostizieren des Betriebs eines VDE-Mechanismus wird von Bidner et al. im US-Patent Nr. 5,721,375 gezeigt. Darin basiert die Erfassung einer Beeinträchtigung von Ventilabschaltmechanismen auf einer Druckdifferenz zwischen einem erwarteten und einem tatsächlichen Zylinderluftladungskrümmerdruck während des VDE-Betriebs relativ zu der Druckdifferenz während eines Nicht-VDE-Betriebs. Zusätzliche Ansätze zum Diagnostizieren einer Beeinträchtigung eines VDE-Mechanismus und/oder undichter Zylinderauslassventile können die Verwendung von zylinderinternen Drucksensoren beinhalten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel können in einem Motor mit einer großen Anzahl an Zylindern (z. B. sechs, acht usw.) Änderungen des Motorluftstroms und/oder Krümmerdrucks, die eine Beeinträchtigung eines einzelnen Zylinderventils widerspiegeln, nicht erkennbar sein. Zum Beispiel kann in dem Fall, dass eine Einlassventilbeeinträchtigung in nur einem Zylinder des Motors auftritt, die Auswirkung auf den Krümmerdruck nicht ausreichend sein, um die Änderung des Krümmerdrucks, die aus dem beeinträchtigten Einlassventil resultiert, von anderen Schwankungen des Krümmerdrucks zu unterscheiden. Des Weiteren können Schwankungen des Motorluftstroms und/oder Krümmerdrucks, die nicht mit einer VDE-Beeinträchtigung verbunden sind, die Erfassung einer Beeinträchtigung eines VDE-Mechanismus während einiger Bedingungen verwirren. Darüber hinaus kann die Verwendung von zylinderinternen Drucksensoren kostenintensiv sein.
Kurzdarstellung
Somit können die vorstehend beschriebenen Probleme in einem Beispiel mindestens teilweise durch ein Verfahren gelöst werden, das Folgendes beinhaltet: während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Betreiben eines Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind, Befehlen, den einen oder die mehreren Zylinder wieder anzuschalten, und Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Kraftstoffverbrauchsänderung im Anschluss an den Befehl zum Wiederanschalten. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Diagnose der VDE-Funktionalität gemacht werden und eine Beeinträchtigung des VDE-Mechanismus, der einen oder mehrere Zylinder steuert, kann bestimmt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine Ausführungsform eines Motors, der mit einzelnen Zylinderabschaltmechanismen konfiguriert ist.
2 zeigt eine Teilansicht des Motors.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren beeinträchtigter VDE-Mechanismen auf Grundlage der Kraftstoffeffizienz veranschaulicht.
4 zeigt eine erste beispielhafte Karte von Motorbetriebsparametern während einer Diagnose von VDE-Mechanismen.
5 zeigt eine zweite beispielhafte Karte von Motorbetriebsparametern während einer Diagnose von VDE-Mechanismen.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Diagnostizieren beeinträchtigter VDE-Mechanismen auf Grundlage des Abgasstroms veranschaulicht.
7 zeigt eine dritte beispielhafte Karte von Motorbetriebsparametern während einer Diagnose von VDE-Mechanismen.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Diagnostizieren von Mechanismen für einen Motor mit variablem Hubraum eines Motors, wie etwa des in 1 gezeigten Motors, der dazu konfiguriert ist, mit einer variablen Anzahl von Zylindern betrieben zu werden (als variabler Hubraum bezeichnet). Das Mehrzylindermotorsystem aus 1 kann selektiv einen oder mehrere Zylinder auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abschalten, wobei einer oder mehrere Zylinder mit den in 2 gezeigten individuellen Zylinderventilbetätigungs- und Abschaltmechanismen konfiguriert sein können, sodass der Motorhubraum auf eine Weise variiert werden kann, die für einen effizienten Motorbetrieb optimal ist. Demzufolge kann der Motor mit variablem Hubraum, wie etwa der in den 1-2 abgebildete Motor, in einem Beispiel betrieben werden, wobei alle Zylinder zünden, oder in einem anderen Beispiel, wobei die Hälfte der Gesamtanzahl an Zylindern zündet oder in noch einem anderen Beispiel, wobei einige ausgewählte Zylinder zünden. Das Anschalten und Abschalten des VDE kann durch Ändern des Betriebs der Einlass- und Auslassventile der ausgewählten Zylinder (z. B. Geschlossenhalten der Einlass- und Auslassventile über mehrere Zylinderzyklen) ausgeführt werden, wobei jedoch zudem verschiedene anderen Zylinderventilabschaltansätze verwendet werden können, wie etwa Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und/oder des Zündfunkens.
Eine Motorsteuerung kann eine Diagnoseroutine für das VDE-System während konstanter Fahrzeuggeschwindigkeiten leiten, wobei die Motorsteuerung den VDE-Betrieb selektiv anschalten und abschalten kann und die daraus resultierenden Kraftstoffeffizienzmetrik verwendet werden kann, um eine Beeinträchtigung des VDE-Mechanismus zu erkennen, wie unter Bezugnahme auf den in 3 veranschaulichten beispielhaften Vorgang gezeigt. Die Steuerung kann zudem die Diagnoseroutine für das VDE-System während eines rollenden VDE-Betriebs koordinieren, durch Verwenden des Abgasdrucks oder -stroms, um eine Beeinträchtigung des VDE-Mechanismus zu bestätigen, wie unter Bezugnahme auf den beispielhaften Vorgang in 6 gezeigt. Beispielhafte Motorbetriebsdiagramme, die Motorbetriebsparameter während des Ausführens der Verfahren aus den 3 und 6 zeigen, werden in den 4, 5 und 7 gezeigt.
In einem ersten Beispiel kann befohlen werden, den Motor während eines stationären Betriebs mit leichter Motorlast (z. B. beim Fahren auf der Autobahn) in einem VDE-Modus zu betreiben. Wenn der Motor in dem VDE-Modus betrieben wird, kann die Anzahl angeschalteter Zylinder reduziert werden. Eine Steuerung des Fahrzeugs kann eine resultierende erste Kraftstoffeffizienz während des VDE-Modus berechnen. Wenn die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind, kann die während des VDE-Modus berechnete Kraftstoffeffizienz (z. B. wenn weniger als die Gesamtanzahl an Zylinder zünden) ähnlich oder gleich wie eine Ausgangskraftstoffeffizienz sein. Die Ausgangskraftstoffeffizienz kann bestimmt werden, wenn der VDE-Mechanismus intakt und funktionsfähig ist, wie etwa im Anschluss an die Herstellung des Fahrzeugs. Dann kann der VDE-Modus während eines stationären Betriebs, der eine oder mehrere von einer Fahrzeuggeschwindigkeits- und Motorlaständerung um weniger als einen entsprechenden Schwellenbetrag umfasst, deaktiviert werden und der Motor kann den Betrieb mit allen Zylindern fortsetzen. Eine zweite Kraftstoffeffizienz kann während des Betriebs in einem Nicht-VDE-Modus berechnet werden. Das Umschalten in den VDE-Betrieb kann zu einer erwarteten Änderung (z. B. einer Verringerung) der zweiten Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs sowohl gegenüber der Ausgangskraftstoffeffizienz als auch der berechneten ersten Kraftstoffeffizienz führen, wenn der VDE-Mechanismus nicht beeinträchtigt ist. Wenn jedoch die berechnete zweite Kraftstoffeffizienz trotz der befohlenen Änderung des VDE unverändert bleibt (z. B. nicht abnimmt), kann der VDE-Mechanismus als beeinträchtigt bestimmt werden. Des Weiteren kann, wenn ermittelt wird, dass die erste Kraftstoffeffizienz innerhalb eines Schwellenwerts der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, bestätigt werden, dass der VDE in dem VDE-Modus festhängt, und anderenfalls kann bestätigt werden, dass der VDE in dem Nicht-VDE-Modus festhängt.
1 zeigt einen beispielhaften Motor 10, der eine erste Reihe 15a und eine zweite Reihe 15b aufweist. In dem abgebildeten Beispiel ist der Motor 10 ein V8-Motor, wobei die erste und zweite Reihe jeweils vier Zylinder aufweisen. In einem anderen Beispiel kann der Motor 10 sechs Zylinder beinhalten, wobei die erste und zweite Reihe jeweils drei Zylinder aufweisen. Der Motor 10 weist einen Ansaugkrümmer 16, eine Drossel 20 und einen Abgaskrümmer 18 auf, die an ein Emissionssteuersystem 30 gekoppelt sind. Das Emissionssteuersystem 30 beinhaltet einen oder mehrere Katalysatoren und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, wie etwa unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Motor 10 als Bestandteil eines Antriebssystems für einen Personenkraftwagen enthalten sein.
Der Motor 10 kann Zylinder 14 mit selektiv abschaltbaren Einlassventilen 50 und selektiv abschaltbaren Auslassventilen 56 aufweisen. In einem Beispiel sind die Einlassventile 50 und Auslassventile 56 für die Betätigung der Nockenwelle (wie in 2 gezeigt) über einzelne auf der Nockenwelle basierende Zylinderventilaktoren konfiguriert. Jede Zylinderreihe eines Motors kann eine Nockenwelle einschließen, mit der die Einlass- und die Auslassventile betätigt werden. In einem anderen Beispiel kann jede Zylinderreihe eines Motors eine Nockenwelle, mit der die Einlassventile, und eine separate Nockenwelle beinhalten, mit der die Auslassventile betätigt werden. In alternativen Beispielen können die Ventile zur elektrischen Ventilbetätigung (electric valve actuation - EVA) über einzelne elektrische Zylinderventilaktoren konfiguriert sein. Im abgebildeten Beispiel weist jeder Zylinder zwar ein einzelnes Einlassventil und ein einzelnes Auslassventil auf, doch kann in alternativen Beispielen jeder Zylinder auch eine Vielzahl selektiv abschaltbarer Einlassventile und/oder eine Vielzahl selektiv abschaltbarer Auslassventile aufweisen. Die beim Einschalten/Abschalten der Zylinderventile betätigten Motorkomponenten können zusammen als VDE-Mechanismen bezeichnet werden.
Unter ausgewählten Bedingungen, wie etwa, wenn die volle Drehmomentkapazität des Motors nicht erwünscht ist (wie etwa, wenn die Motorlast unter einer Schwellenlast liegt oder wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners unter einem Schwellenbedarf liegt), können ein oder mehrere Zylinder des Motors 10 zur selektiven Abschaltung (hier auch als variabler Hubraum bezeichnet) ausgewählt werden. Dies kann selektives Abschalten eines oder mehrerer Zylinder nur in der ersten Reihe 15a, eines oder mehrerer Zylinder nur in der zweiten Reihe 15b oder eines oder mehrerer Zylinder jeweils in der ersten und der zweiten Reihe beinhalten. Die Anzahl und Kennung von in der jeweiligen Reihe abgeschalteten Zylindern können symmetrisch oder asymmetrisch sein.
Beim Abschalten können ausgewählte Zylinder durch Schließen der einzelnen Zylinderventilmechanismen, wie etwa Einlassventilmechanismen, Auslassventilmechanismen oder einer Kombination aus beiden, abgeschaltet werden. In der vorliegenden Schrift können diese zusammen als VDE-Mechanismen bezeichnet werden. Zylinderventile können über hydraulisch betätigte Hebevorrichtungen (z. B. an Ventilstößelstangen gekoppelte Hebevorrichtungen), über einen Abschaltmitnehmermechanismus, bei dem der Teil des Mitnehmers, welcher der Hebebewegung der Nocke folgt, von dem Teil des Mitnehmers entkoppelt werden kann, der das Ventil betätigt, oder über elektrisch betätigte Zylinderventilmechanismen, die an jeden Zylinder gekoppelt sind, selektiv abgeschaltet werden. In einigen Beispielen kann der Kraftstoffzufluss zu den abgeschalteten Zylindern unterbrochen werden, wie etwa durch Abschalten von Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen 66. In einigen Beispielen kann der Zündfunke in den abgeschalteten Zylindern ebenfalls ausgesetzt werden.
Während die ausgewählten Zylinder deaktiviert sind, können die verbleibenden aktivierten oder angeschalteten Zylinder mit dem Ausführen der Verbrennung fortfahren, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und die Zylinderventilmechanismen angeschaltet und in Betrieb sind. Um die Drehmomentanforderungen zu erfüllen, erzeugt der Motor an den aktiven Zylindern das gleiche Maß an Drehmoment. Dazu sind höhere Krümmerdrücke erforderlich, was zu verringerten Pumpverlusten und einem erhöhten Verbrennungsmotorwirkungsgrad führt. Zudem verringern sich aufgrund der geringeren Nutzfläche (der angeschalteten Zylinder), die der Verbrennung ausgesetzt ist, Wärmeverluste am Motor, wodurch sich der Wärmewirkungsgrad des Motors verbessert.
Der Motor 10 kann mit einer Vielzahl von Substanzen betrieben werden, die über ein Kraftstoffsystem 8 zugeführt werden können. Der Kraftstofftank in dem Kraftstoffsystem 8 kann Kraftstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, zum Beispiel mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschieden können unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. beinhalten. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem 41, das die Steuerung 12 beinhaltet, gesteuert werden. Die Steuerung 12 kann unterschiedliche Signale von Sensoren 82 empfangen, die an den Motor 10 gekoppelt sind (und unter Bezug auf 2 beschrieben werden), und Steuersignale an unterschiedliche Aktoren 81 senden, die an den Motor und/oder das Fahrzeug gekoppelt sind (wie unter Bezug auf 2 beschrieben). Die verschiedenen Sensoren können beispielsweise verschiedene Temperatur-, Druck und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren beinhalten.
2 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammer oder eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar, wie etwa des Motors 10 aus 1. Der Motor 10 kann Steuerparameter von einem Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Der Zylinder (hier auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen der Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit einem Schwungrad 162 und mindestens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Zudem kann ein Anlassermotor 172 über das Schwungrad 162 an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um ein Ankurbeln (z. B. Drehen) des Motors 10 zu ermöglichen, was in der Regel zum Starten des Motors verwendet wird. Beim Anlassen eines Motors wird der Anlasser nach erfolgreicher Verbrennung nicht mehr betätigt, da der Motor durch die Verbrennung gedreht wird. In einem Beispiel kann es sich bei dem Anlassermotor 172 um einen konventionellen Anlassermotor handeln. In anderen Beispielen kann es sich bei dem Anlassermotor 172 um einen integrierten Anlassermotor handeln, wie etwa die Motoren, die in der Regel in Hybridfahrzeugen zu finden sind.
Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Luftansaugkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Luftansaugkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 2 den Motor 10 mit einer verstärkenden Vorrichtung konfiguriert, die als ein Turbolader konfiguriert ist. Der Turbolader beinhaltet einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang des Abgaskanals 148 angeordnet ist. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise von der Abgasturbine 176 über eine Welle 180 mit Energie versorgt werden. Ein Ladeluftkühler (nicht abgebildet) kann optional stromabwärts von dem Verdichter 174 enthalten sein. In anderen Beispielen, wie etwa, wenn der Motor 10 mit einem Kompressor bereitgestellt ist, kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden, wobei der Verdichter 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann entlang eines Ansaugkanals des Verbrennungsmotors zum Variieren des Volumenstroms und/oder des Drucks der Ansaugluft vorgesehen sein, die den Zylindern des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Drossel 20 stromabwärts von dem Verdichter 174 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts von dem Verdichter 174 angeordnet sein.
Der Abgaskanal 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase aus anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 aufnehmen. Der Abgassensor 128 ist der Darstellung nach stromaufwärts von der Emissionssteuervorrichtung 178 an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Abgassensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie beispielsweise einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (universal or wide-range exhaust gas oxygen sensor - Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie abgebildet), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht abgebildet) geschätzt werden, die in dem Abgaskanal 148 angeordnet sind. Alternativ kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen, wie etwa Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio - AFR), Spätzündung usw., abgeleitet werden. Außerdem kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination der hier aufgeführten Verfahren zur Temperaturschätzung geschätzt werden kann.
Der Abgaskanal 148 und der Ansaugkanal 144 können fluidisch über ein AGR-Rohr 170 (z. B. AGR-Kanal) miteinander verbunden sein, der dazu dient, die Abgase aus dem Abgaskanal in den Ansaugkanal zurückzuführen. Der Luftstrom durch das AGR-Rohr 170 wird durch ein AGR-Ventil 158 kontrolliert, das die Menge an zurückgeführtem Abgas reguliert. Bei dem AGR-Ventil 158 kann es sich um ein stufenlos einstellbares Ventil handeln kann, wobei eine Position des Ventils stufenlos von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position einstellbar ist. Ein AGR-Drucksensor 126 kann mit dem AGR-System gekoppelt sein, um die Abgasmenge zu bestimmen. Insbesondere kann es sich bei dem AGR-Drucksensor 126 um einen Differenzdrucksensor handeln, der die Änderung des Abgasdrucks vor und nach der Verengung (z. B. Öffnung) in dem AGR-Rohr 170 misst, das zum AGR-Ventil 158 führt. In einem Beispiel kann es sich bei dem AGR-Drucksensor 126 um einen Abgasdifferenzdrucksensor (Delta Pressure Feedback Exhaust - DPFE) handeln. In anderen Beispielen können andere geeignete Sensorkonfigurationen verwendet werden. Der AGR-Drucksensor 126 kann im Motornennbetrieb zeitbasierte AGR-Signale an die Steuerung senden. Im Motornennbetrieb ist die Zündung eingeschaltet und der Motor wird als Reaktion auf den Drehmomentbedarf des Bedieners betrieben.
Die Steuerung kann ein Unterdruckmagnetventil (nicht abgebildet) selektiv betätigen, um das AGR-Ventil 158 zu betätigen. Die Steuerung kann das AGR-Ventil über das Unterdruckmagnetventil auf Grundlage verschiedener Motorsignale aktiv steuern. In einem Beispiel kann die Steuerung eine Anzeige der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von Temperatursensor 116, der mit der Kühlmanschette 118 gekoppelt ist, eine Drosselstellung (TP) von einem Drosselstellungssensor, eine Abgasmengenmessung vom AGR-Drucksensor 126 oder ein absolutes Krümmerdrucksignal (MAP) vom Sensor 124 empfangen, um das Unterdruckmagnetventil zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung während einer Kaltstartbedingung ein Signal empfangen, das anzeigt, dass die Motorkühlmitteltemperatur unter einem Grenzwert liegt, und wird dadurch das Unterdruckmagnetventil aktivieren, um den Unterdruck zum AGR-Ventil zu blockieren, wodurch das AGR-Ventil geschlossen bleibt und Abgase nicht vom Abgaskanal 148 in den Ansaugkanal 144 zurückströmen können. In einem anderen Beispiel kann sich, wenn das Fahrzeug beschleunigt, durch die Bewegung der Drosselklappe 164 ein Unterdruckanschluss öffnen, durch den sich das AGR-Ventil 158 öffnet. In weiteren Beispielen können andere Steuerverfahren zum Betätigen des AGR-Ventils verwendet werden.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel weist der Zylinder 14 der Darstellung nach mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventile 156 auf, die in einem oberen Bereich des Zylinders 14 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die in einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind.
Das Einlassventil 150 kann durch die Steuerung 12 durch Nockenbetätigung über ein Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 durch die Steuerung 12 über ein Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils ein oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme nutzen: System zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (variable cam timing - VCT), variablen Ventilansteuerung (variable valve timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Stellung des Einlassventils 150 und Auslassventils 156 kann durch die Ventilstellungssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, einschließlich eines CPS- und/oder VCT-Systems, gesteuert wird, beinhalten. In wieder anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem zur variablen Ventilansteuerung gesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 zum Einleiten der Verbrennung eine Zündkerze 192 beinhalten. Ein Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA (spark advance) von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung einleiten kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff zuzuführen. Als nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 14 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (Direct Injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Zwar zeigt 2 die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung, jedoch kann sie auch über dem Kolben angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann das Mischen und Verbrennen erleichtern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils befinden, um das Mischen zu erleichtern. Der Kraftstoff kann dem Einspritzventil 66 über ein Hochdruckkraftstoffsystem 8 bereitgestellt werden, zu welchem Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffzuteiler gehören. Alternativ kann der Kraftstoff bei einem geringeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei hier die Zeitsteuerung der direkten Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Außerdem können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckwandler aufweisen, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Es versteht sich, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 in einer alternativen Ausführungsform eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in die Einlassöffnung stromaufwärts von dem Zylinder 14 bereitstellt.
Es versteht sich zudem, dass die abgebildete Ausführungsform zwar veranschaulicht, dass der Motor durch Einspritzen von Kraftstoff über eine einzelne Direkteinspritzvorrichtung betrieben wird, der Motor jedoch in alternativen Ausführungsformen durch Verwendung von zwei Einspritzvorrichtungen (zum Beispiel einer Direkteinspritzvorrichtung und einer Saugrohreinspritzvorrichtung) und durch Variieren einer relativen Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung betrieben werden kann. Wie vorstehend beschrieben, zeigt 2 einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. beinhalten.
Ferner kann die Verteilung und/oder die relative Kraftstoffmenge, die von der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, je nach Betriebsbedingungen variieren. In einem Beispiel können einige Fahrzeuge im Verlangsamungsmodus mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr betrieben werden. Insbesondere kann die Steuerung als Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, einschließlich eines laufenden Fahrzeugschubbetriebs (z. B. Schubbetrieb bergab) mit eingelegtem Gang, die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern des Motors unterbrechen (z. B. Eintritt in den Kraftstoffabschaltmodus bei Verlangsamung (DFSO-Modus)), um die Kraftstoffeffizienz zu steigern, bis ein Drehmomentbedarf von einem Bediener empfangen wird oder sich die Betriebsbedingungen des Motors dahingehend ändern, dass die Kraftstoffzufuhr wieder aufgenommen wird. Signale, mit denen die Motordrehzahl, die Pedalstellung und die Drosselstellung angezeigt werden, können verwendet werden, um zu ermitteln, wann die Steuerung den Eintritt in den DFSO-Modus einleitet. Der DFSO-Modus kann von dem VDE-Modus dadurch unterschieden werden, dass alle Zylinder während der DFSO keinen Kraftstoff mehr erhalten, und dass die Einlass- und Auslassventile während der DFSO weiterhin betätigt werden können. Des Weiteren kann das Fahrzeug während der DFSO über Trägheit und nicht über Motordrehmoment angetrieben werden.
Bei einem einzelnen Verbrennungsereignis können mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus erfolgen. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination davon durchgeführt werden. Zudem kann Kraftstoff während des Zyklus eingespritzt werden, um das Verhältnis von Luft zu eingespritztem Kraftstoff (air-to-injected fuel ratio - AFR) der Verbrennung einzustellen. Zum Beispiel kann Kraftstoff zum Bereitstellen eines stöchiometrischen AFR eingespritzt werden. Ein AFR-Sensor kann enthalten sein, um eine Schätzung des AFR innerhalb des Zylinders bereitzustellen. In einem Beispiel kann es sich bei dem AFR-Sensor um einen Abgassensor handeln, wie etwa den Abgassensor 128 (EGO). Durch Messen einer Menge von Restsauerstoff (für magere Gemische) oder unverbrannten Kohlenwasserstoffen (für fette Gemische) im Abgas kann der Sensor das AFR bestimmen. Demnach kann das AFR als Lambda-(λ-)Wert bereitgestellt sein, das heißt als Verhältnis des Ist-AFR zur Stöchiometrie für ein jeweiliges Gemisch. Daher deutet ein Lambda-Wert von 1,0 auf ein stöchiometrisches Gemisch hin, Gemische, die fetter als stöchiometrische Gemische sind, weisen einen Lambda-Wert von unter 1,0 auf, und Gemische, die magerer als stöchiometrische Gemische sind, weisen einen Lambda-Wert von über 1 auf.
Die Steuerung 12 ist als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsöffnungen 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von dem Temperatursensor 116, der an die Kühlhülse 118 gekoppelt ist, eines Profilzündungsaufnahme-(profile ignition pickup - PIP)-Signals von dem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder anderer Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselstellung (throttle position - TP) von einem Drosselstellungssensor; eines absoluten Krümmerdruck-(manifold pressure signal - MAP)-Signals von dem Sensor 124, dem Zylinder-AFR von dem EGO-Sensor 128, dem Abgasstrom von dem AGR-Drucksensor 126 und einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal, MAP, von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Anzeige eines Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus den 1-2 und setzt die verschiedenen Aktoren aus den 1-2 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen des Hubraums des Motors das Einstellen eines Aktors, der an eine Vielzahl von Zylinderventilen gekoppelt ist, und/oder das Steuern von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die an abschaltbare Zylinder gekoppelt sind, beinhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung 12 einen Zylinder dadurch selektiv abschalten, dass sie einen Aktor so einstellt, dass dieser seine Einlass- und Auslassventile schließt und/oder kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen dahingehend selektiv steuern, dass diese diesem Zylinder keinen Kraftstoff mehr liefern.
Auf einem nichtflüchtigen Festwert-Speichermedium 110 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die vom Prozessor 106 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorausgesetzt, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, ausführbar sind.
Unter Bezugnahme auf 3, ist nun ein Ablaufdiagramm gezeigt, das ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Diagnostizieren eines beeinträchtigten VDE-Systems für einen Motor (z. B. den in 1 gezeigten Motor 10) veranschaulicht. Darin kann eine Beeinträchtigung von VDE-Mechanismen diagnostiziert werden, wenn der Motor zwischen dem Betrieb in einem VDE-Modus, bei dem mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist, zu einem Nicht-VDE, bei dem alle Zylinder angeschaltet sind, übergeht und die daraus resultierenden Änderungen beobachtet werden.
Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und anderer hierin beschriebener Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit den Mechanismen für einen Motor mit variablem Hubraum, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-2 beschrieben, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren (z. B. einen Einlassventilaktor und Auslassventilaktoren) des Motorsystems einsetzen, um den VDE-Betrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen der Motorbetriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können die Motordrehzahl, Motorlast, Fahrzeuggeschwindigkeit, Pedalstellung, Drosselstellung, Durchflussgeschwindigkeit des Luftmassenstroms, Motortemperatur, die Menge von Druckluft in dem Einlass von dem Turbolader, Öltemperatur usw. beinhalten.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems erfüllt wurden. Die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems können einen stationären Betrieb mit einer leichten Motorlast beinhalten. In einem Beispiel können die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems das Fahren auf der Autobahn mit einer hohen und stabilen Fahrzeuggeschwindigkeit und niedriger und konstanter Motorlast beinhalten. Zum Beispiel kann das Fahren des Fahrzeugs auf der Autobahn beinhalten, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 60 MPH betrieben wird, wobei sich die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motorlast über eine bestimmte Dauer, wie etwa einen Zeitraum von zehn oder zwanzig Sekunden, um weniger als einen Schwellenwert (wie etwa 5 % oder 10 %) ändern. Zusätzliche Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems können bei 304 das Bestimmen, ob eine Schwellendauer seit dem Abschluss der vorhergehenden Diagnoseroutine für das VDE-System abgelaufen ist, beinhalten Zum Beispiel kann die VDE-Diagnoseroutine nach einer Dauer, die durch eine Schwellenanzahl an Tankvorgängen, eine Schwellenanzahl an zurückgelegten Fahrzeugmeilen oder eine andere Sensoreingabe gemessen wird, eingeleitet werden. Wenn die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems nicht erfüllt sind (die Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht hoch oder die Motorlast ist hoch oder andere derartige Kombinationen) (z. B. NEIN bei 304), kehrt das Verfahren 300 zu 302 zurück, um mit dem Bestimmen der Betriebsbedingungen fortzufahren.
Wenn jedoch die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems erfüllt sind (z. B. JA bei 304), geht das Verfahren 300 zu 306 über, um in einen VDE-Modus einzutreten oder in diesem zu bleiben. In dem VDE-Modus wird eine ausgewählte Anzahl an Zylindern abgeschaltet. Wie vorstehend beschrieben, können einer oder mehrere Motorzylinder zur Abschaltung ausgewählt werden. Dies kann selektives Abschalten eines oder mehrerer Zylinder nur in einer ersten Reihe, eines oder mehrerer Zylinder in einer zweiten Reihe oder eines oder mehrerer Zylinder jeweils in der ersten und der zweiten Reihe beinhalten. Die Anzahl und Kennung von in der jeweiligen Reihe abgeschalteten Zylindern können symmetrisch oder asymmetrisch sein. Während die ausgewählten Zylinder deaktiviert sind, können die verbleibenden aktivierten oder angeschalteten Zylinder mit dem Ausführen der Verbrennung fortfahren, wobei die Zylinderventilmechanismen angeschaltet und in Betrieb sind. Die maximale Anzahl abschaltbarer Zylinder kann zur Abschaltung ausgewählt werden. Wenn der Motor zum Beispiel dazu konfiguriert ist, bis zu sechs Zylinder abzuschalten, können alle sechs abschaltbaren Zylinder abgeschaltet werden. In anderen Beispielen können andere Anzahlen an abschaltbaren Zylindern abgeschaltet werden.
Die Zylinderventile können abgeschaltet werden, indem ein Einlassventil, das an einen Zylinder gekoppelt ist, während des Ansaugtakts für diesen Zylinder geschlossen wird, und ein Auslassventil, das an einen Zylinder gekoppelt ist, während des Auslasstakts für diesen Zylinder geschlossen wird. Somit können die Zylinder in mindestens einem Beispiel abgeschaltet werden, indem die Zylinderventile abgeschaltet werden. Das Abschalten der Zylinderventile kann das Halten der Zylinderventile (z. B. der Einlass- und Auslassventile der abgeschalteten Zylinder) in einem geschlossen Zustand (wobei z. B. die Einlass- und Auslassöffnungen der abgeschalteten Zylinder geschlossen/gesperrt gehalten werden) über zwei aufeinanderfolgende Motorumdrehungen beinhalten. Des Weiteren können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 in den 1-2), die an jeden der Zylinder gekoppelt sind, selektiv dahingehend gesteuert, dass sie den abzuschaltenden Zylindern keinen Kraftstoff zuführen. Das Zündsystem (z. B. das Zündsystem 190 in 2) kann ebenfalls selektiv dahingehend gesteuert werden, dass es über die Zündkerzen, die an jeden abzuschaltenden Zylinder gekoppelt sind, keinen Zündfunken bereitstellt.
Bei VDE-Anschaltung und nachdem die ausgewählte Anzahl an Zylindern abgeschaltet wurde, kann das Verfahren 300 bei 308 eine erste Kraftstoffeffizienz FE (fuel economy) 1 messen. Die Berechnungen der Kraftstoffeffizienz (FE) können zum Beispiel auf dem Kraftstoffverbrauch basieren. Die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs kann zudem die durch das Fahrzeug zurückgelegte Strecke (z. B. Meilen) berücksichtigen. Demnach kann die erste Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs auf Grundlage des gemessenen Kraftstoffverbrauchs relativ zu einer gemessenen zurückgelegten Strecke berechnet werden. In einem Beispiel kann die Kraftstoffeffizienz auf Grundlage einer Ausgabe von einem oder mehreren Motorsensoren, einschließlich unter anderem der Abgaslambdasonde (z. B. Sensor 128 in 2), des Luftmassenstromsensors (z. B. Sensor 122 in 2), des Fahrzeugwegstreckenzählers, und/oder Motordrehzahlsensors sowie von Kraftstoffverbrauchsmengen (die zum Beispiel auf Grundlage der Impulsbreite/des Arbeitszyklus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bestimmt werden können), bestimmt werden.
In einem Beispiel kann die Steuerung die erste Kraftstoffeffizienz nach VDE-Anschaltung (z. B. nach dem Eintreten in den VDE-Modus) nach einer vorbestimmten, abgelaufenen Zeit (z. B. zwei Minuten, fünf Minuten usw.) oder nach einem vorbestimmten, abgelaufenen Meilenstand (z. B. fünf Meilen, zehn Meilen usw.), während das Fahrzeug weiterhin im stationären Zustand betrieben wird, berechnen. In einem anderen Beispiel kann die Kraftstoffeffizienz intermittierend über einen festgelegten Zeitraum (z. B. einmal pro Minute über einen Zeitraum von fünf Minuten) berechnet werden, wobei eine durchschnittliche Kraftstoffeffizienz berechnet werden kann. Die so berechnete FE 1 kann in dem Speicher der Steuerung gespeichert werden und kann verwendet werden, um eine mögliche Beeinträchtigung des VDE, wie nachstehend erörtert, zu diagnostizieren.
Bei 310 beinhaltet das Verfahren 300 das Verlassen des VDE-Betriebs (z. B. das Eintreten in den Nicht-VDE-Modus). Das VDE-System kann abgeschaltet werden, nachdem die erste Kraftstoffeffizienz (FE 1) gemessen und in dem Speicher der Steuerung gespeichert wurde. Wie zuvor beschrieben, führt das Abschalten des VDE zu dem Übergang davon, dass die ausgewählten Zylindern abgeschaltet sind dazu, dass alle Motorzylinder angeschaltet sind (z. B. aktiv verbrennen). Das Anschalten der abgeschalteten Zylinder kann das Betätigen eines Magneten, um eine Nockenwellenstellung einzustellen, wodurch die Zylinderventile betätigt werden, umfassen.
Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 das Messen einer zweiten Kraftstoffeffizienz FE 2. Die zweite Kraftstoffeffizienz kann gemessen werden, indem der Kraftstoffverbrauch relativ zu der zurückgelegten Entfernung im Anschluss an den Befehl, den VDE-Modus zu verlassen und in den Nicht-VDE-Modus einzutreten, berechnet wird. Die Steuerung kann die Kraftstoffeffizienz zu einem vorbestimmten Zeitpunkt berechnen oder alternativ die Kraftstoffeffizienz intermittierend über einen festgelegten Zeitraum messen, und eine durchschnittliche FE 2 für den Fahrzeugbetrieb in dem Nicht-VDE (alle Motorzylinder zünden) berechnen. Wie zuvor erklärt, kann der Betrieb im VDE-Modus weniger Kraftstoff verbrauchen (und demnach mit einer höheren Kraftstoffeffizienz arbeiten) im Vergleich zu dem Betrieb im Nicht-VDE-Modus (der mit einer geringeren Kraftstoffeffizienz arbeitet), und demnach kann das Umschalten von dem VDE-Modus in den Nicht-VDE-Modus, während Motorbetriebsbedingungen (wie etwa Motordrehzahl und Motorlast) konstant bleiben, zu einer erwarteten Änderung (z. B. einer Verringerung) der gemessenen Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs führen.
Bei 314 beinhaltet das Verfahren 300 das Berechnen einer Differenz der Kraftstoffeffizienz vor und nach der VDE-Abschaltung. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz (FE 1 - FE 2) berechnet werden.
Bei 316 beinhaltet das Verfahren 300 das Bestimmen, ob die Differenz der Kraftstoffeffizienz vor und nach der VDE-Abschaltung (FE 1 - FE 2) größer als eine Schwellendifferenz ist. Die Schwellendifferenz kann eine Schwellendifferenz mit einem positiven Wert ungleich Null sein, die eine Differenz der Kraftstoffeffizienz darstellt, unter der die Beeinträchtigung des VDE-Systems angezeigt werden kann. In einem Beispiel kann die Schwellendifferenz drei Meilen pro Gallone (MPG) betragen. In einem anderen Beispiel kann die Schwellendifferenz eine relative Differenz, wie etwa eine Änderung der Kraftstoffeffizienz von 5 % oder 10 %, sein. Ein Fahrzeug, das im VDE-Modus läuft, wobei ausgewählte Zylinder abgeschaltet sind, kann weniger Kraftstoff zum Verbrauch verwenden, wodurch die Kraftstoffeffizienz bei hohen Geschwindigkeiten, die als erste Kraftstoffeffizienz FE 1 gemessen wird, verbessert wird. Im Gegensatz dazu, wenn die Steuerung den Betrieb im Nicht-VDE-Modus befiehlt, kann von allen Zylindern zusammen relativ mehr Kraftstoff verbraucht werden, was zu einer Verringerung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs, gemessen als zweite Kraftstoffeffizienz FE 2, führt. In dem Beispiel eines funktionierenden VDE-Systems (z. B. VDE nicht beeinträchtigt) ist die Differenz der Kraftstoffeffizienz vor und nach der VDE-Abschaltung (FE 1 - FE 2) größer als die Schwellendifferenz. Demnach, wenn das Verfahren 300 bei 316 bestimmt, dass die Änderung der Kraftstoffeffizienz (FE 1 - FE 2) größer als die Schwellendifferenz ist, geht das Verfahren zu 318 über und zeigt an, dass das VDE-System nicht beeinträchtigt ist. Wenn das VDE-System nicht beeinträchtigt ist, kann der Motor betrieben werden, wobei ausgewählte Zylinder abgeschaltet sind, wann immer dies die Betriebsbedingungen zulassen. Anschließend springt das Verfahren 300 zurück.
Wenn das Verfahren 300 bei 316 jedoch bestimmt, dass die Änderung der Kraftstoffeffizienz (FE 1 - FE 2) nicht größer als die Schwellendifferenz ist, kann das VDE-System (z. B. die VDE-Mechanismen, die die Auslassventile geschlossen halten, oder die Auslassventilverschließmechanismen) beeinträchtigt sein. Um zwischen einer VDE-Mechanismusbeeinträchtigung, bei der die VDE-Mechanismen selbst im Nicht-VDE-Betrieb im VDE-Modus festhängen (wobei z. B. die Auslassventile geschlossen gehalten werden), und einer VDE-Mechanismusbeeinträchtigung, bei der die VDE-Mechanismen selbst im VDE-Betrieb im Nicht-VDE-Modus festhängen (wobei z. B. die Auslassventile betätigt werden), zu unterscheiden, kann die gemessene Kraftstoffeffizienz mit einer Ausgangskraftstoffeffizienz verglichen werden.
Dementsprechend geht das Verfahren zu 320 über, um weiter zu bestimmen, ob FE 1 innerhalb eines Schwellenbereichs einer Ausgangs-FE liegt. Die Ausgangs-FE kann die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs bei Standardmessbedingungen für die Kraftstoffeffizienz darstellen, wie etwa wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit (z. B. 60 MPH) auf ebenem Grund (z. B. so, dass die Motorlast gering ist und sich nicht ändert) fährt. Der Ausgangs-FE-Wert kann durch die Steuerung bestimmt werden und weiter im Speicher der Fahrzeugsteuerung gespeichert werden. Die Ausgangs-FE kann vor dem VDE-System-Übergang (z. B. von angeschaltet zu abgeschaltet), während das Fahrzeug mit den ersten Fahrzeugbetriebsbedingungen betrieben wird, bestimmt werden. In einigen Beispielen kann die Ausgangs-FE zum Zeitpunkt der Herstellung des Fahrzeugs bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangs-FE im Laufe der Lebensdauer des Fahrzeugs bestimmt und/oder aktualisiert werden, um Änderungen der Kraftstoffeffizienz bei Verschleiß von Fahrzeugkomponenten zu berücksichtigen. In jedem Beispiel kann die Ausgangs-FE bestimmt werden, wenn das VDE-System nicht beeinträchtigt ist und kann während des angeschalteten VDE-Betriebs bestimmt werden. Der Schwellenbereich der Ausgangs-FE kann 3 %-5 % der Ausgangskraftstoffeffizienz betragen und kann in dem Speicher der Steuerung gespeichert werden.
Wenn bestimmt wird, dass die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 innerhalb des Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt (z. B. JA bei 320), zeigt das Verfahren 300 bei 322 an, dass der Motor im VDE-Modus festhängt. Die Anzeige, dass der Motor im VDE-Modus festhängt kann auf Grundlage dessen, dass die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 innerhalb eines Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz (z. B. innerhalb eines Bereichs von 3 %-5 % der gemessenen Ausgangs-FE) liegt, und ferner auf Grundlage dessen, dass die Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz (FE 1 - FE 2) geringer als die Schwellendifferenz ist, erfolgen.
Wenn die erste Kraftstoffeffizienz innerhalb des Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, zeigt dies an, dass der VDE aktiv arbeitet (z. B. die ausgewählten Zylinder wurden abgeschaltet). Bei der befohlenen Änderung des VDE-Betriebs zum Nicht-VDE-Modus würde nicht erwartet, dass sich die gemessene zweite Kraftstoffeffizienz ändert, wenn das VDE-System nicht beeinträchtigt wäre. Wenn die erste Kraftstoffeffizienz (die gemessen wird, wenn ausgewählte Zylinder abgeschaltet sind) und die zweite Kraftstoffeffizienz (die gemessen wird, wenn alle Zylinder zünden) ähnlich sind, z. B. die Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz (FE 1-FE 2) geringer als die Schwellendifferenz ist, wird bestimmt, dass die VDE-Mechanismen festhängen (z. B. beeinträchtigt sind). Da bestimmt wird, dass die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 innerhalb des Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, wird bestätigt, dass das VDE-System im VDE-Modus festhängt, wobei die Einlass- und/oder Auslassventile der ausgewählten Zylinder weiterhin geschlossen gehalten werden, selbst während eines befohlenen Betriebs im Nicht-VDE-Modus.
Bei 324 beinhaltet das Verfahren 300 das Benachrichtigen eines Fahrzeugführers über das beeinträchtige VDE-System und/oder das Setzen eines Diagnosecodes, der die beeinträchtigte VDE-Funktion anzeigt. Eine Anzeige einer Beeinträchtigung kann eine Anzeige einer Beeinträchtigung eines Zylinderabschaltmechanismus, der an ein Zylinderventil gekoppelt ist, beinhalten. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugführer benachrichtigt werden, indem eine Anzeige auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs beleuchtet wird, die den Fahrzeugführer auf die empfangene Benachrichtigung hinweist. In noch weiteren Beispielen kann, da bestimmt wird, dass die ausgewählten Zylinder im VDE-Modus festhängen, befohlen werden, die ausgewählten Zylinder während aller nachfolgenden Betriebszeiträume abzuschalten, bis bestimmt wird, dass die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind (z. B. nach einem Serviceereignis). Die verbleibenden angeschalteten Zylinder können zusätzlichen Kraftstoff erhalten und unter einer erhöhten Last betrieben werden, zum Beispiel um das vom Bediener angeforderte Drehmoment zu erfüllen. Anschließend springt das Verfahren 300 zurück.
Wenn zurück bei 320 bestimmt wird, dass die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 nicht innerhalb eines Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt (z. B. NEIN bei 320), geht das Verfahren 300 zu 326 über, um anzuzeigen, dass der VDE im Nicht-VDE-Modus festhängt (wobei z. B. die Einlass- und/oder Auslassventile der ausgewählten Zylinder betätigt werden, selbst wenn befohlen wird, den Motor im VDE-Modus zu betreiben). Die Anzeige, dass die VDE-Mechanismen im Nicht-VDE-Modus festhängen (z. B. beeinträchtigt sind) kann auf Grundlage dessen, dass die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 nicht innerhalb eines Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, und ferner auf Grundlage dessen, dass die Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz (FE 1 - FE 2) geringer als die Schwellendifferenz ist, erfolgen.
Wenn zum Beispiel die erste Kraftstoffeffizienz bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und stationären Bedingungen außerhalb des Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt (als ein Beispiel nicht innerhalb von 3 %-5 %), zeigt dies an, dass die VDE-Mechanismen die Einlass- und/oder Auslassventile betätigen und somit die Kraftstoffeffizienz relativ zu nicht beeinträchtigen VDE-Mechanismen reduzieren. Des Weiteren würde erwartet, dass sich die gemessene zweite Kraftstoffeffizienz bei der befohlenen Änderung des VDE-Betriebs ändert, wenn das VDE-System funktionsfähig wäre. Wenn bestimmt wird, dass die erste Kraftstoffeffizienz und die zweite Kraftstoffeffizienz ähnlich sind, z. B. die Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz (FE 1-FE 2) geringer als die Schwellendifferenz ist, wird bestimmt, dass der VDE festhängt (z. B. beeinträchtigt ist). Da die erste Kraftstoffeffizienz FE 1 nicht innerhalb eines Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, wird bestätigt, dass das VDE-System im Nicht-VDE-Modus festhängt, wobei die Einlass- und/oder Auslassventile der ausgewählten Zylinder weiterhin betätigt werden, selbst wenn befohlen wird, den Motor so zu betreiben, dass die ausgewählten Zylinder abgeschaltet sind.
Beim Diagnostizieren, dass der VDE im Nicht-VDE-Modus festhängt, kann das Verfahren 300 zu 324 übergehen, um einen Fahrzeugführer zu benachrichtigen, dass das VDE-System beeinträchtigt ist und/oder einen Diagnosecode, der anzeigt, dass die VDE-Funktion beeinträchtigt ist, zu setzen. Eine Anzeige einer Beeinträchtigung kann eine Beeinträchtigung eines Zylinderabschaltmechanismus, der an ein Zylinderventil gekoppelt ist, anzeigen. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugführer benachrichtigt werden, indem eine Anzeige auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs beleuchtet wird, die den Fahrzeugführer auf die empfangene Benachrichtigung hinweist. In einigen Beispielen kann die Steuerung, beim Bestimmen, dass die ausgewählten Zylinder nicht vollständig abgeschaltet werden können, den zukünftigen VDE-Betrieb deaktivieren bis bestimmt wird, dass die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind (z. B. nach einem Serviceereignis). Anschließend springt das Verfahren 300 zurück.
Auf diese Weise kann eine befohlene Änderung des VDE-Betriebs zu einer messbaren Änderung des Kraftstoffverbrauchs durch das Fahrzeug, die sich auf die Kraftstoffeffizienz auswirkt, führen. Auf Grundlage eines Vergleichs der zweiten Kraftstoffeffizienz, die nach der VDE-Abschaltung gemessen wurde, mit einer Ausgangskraftstoffeffizienz und/oder einer ersten Kraftstoffeffizienz, die gemessen wurde, während der VDE angeschaltet ist, kann eine Diagnose der Beeinträchtigung der VDE-Funktion angezeigt werden. Während in 3 der Darstellung nach die Diagnoseroutine während des VDE-Modus eingeleitet wird, der VDE-Modus verlassen wird und die resultierende Änderung der Kraftstoffeffizienz mit einer Schwellenänderung verglichen wird, können die Vorgängen in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Routine beginnen, wenn der Motor betrieben wird, wobei alle Zylinder angeschaltet sind (z. B. im Nicht-VDE-Modus), einen oder mehrere abschaltbare Zylinder abschalten (z. B. in den VDE-Modus eintreten) und dann die resultierende Änderung der Kraftstoffeffizienz mit einer Schwellenänderung vergleichen. In einem derartigen Beispiel kann erwartet werden, dass sich die Kraftstoffeffizienz beim Betrieb im VDE-Modus erhöht.
Eine VDE-Beeinträchtigung kann als Reaktion darauf angezeigt werden, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz innerhalb eines zweiten Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt. Auf diese Weise kann angezeigt werden, dass VDE-Mechanismen im VDE-Modus festhängen, wobei ausgewählte Zylinder in dem abgeschalteten Zustand festhängen.
Eine VDE-Beeinträchtigung kann außerdem als Reaktion darauf angezeigt werden, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz außerhalb eines zweiten Schwellenbereichs der Ausgangskraftstoffeffizienz liegt. Auf diese Weise kann angezeigt werden, dass VDE-Mechanismen im Nicht-VDE-Modus festhängen, wobei alle Zylinder angeschaltet sind.
In einigen Beispielen kann das Verfahren 300, anstatt die Kraftstoffeffizienz vor und nach der befohlenen Änderung des VDE-Modus zu messen, um zu bestimmen, ob die VDE-Aktoren beeinträchtigt sind, zusätzlich oder alternativ andere Mechanismen zum Messen des Kraftstoffverbrauchs verwenden, wie etwa ein absolutes Volumen des verbrauchten Kraftstoffs, einen Arbeitszyklus der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors oder eine andere Kraftstoffverbrauchsmetrik.
4 zeigt ein Zeitdiagramm 400 von Betriebsparametern, die während der Ausführung des Verfahrens 300 beobachtet werden können. Der erste Verlauf von oben in Diagramm 400 veranschaulicht die Kraftstoffeffizienz in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurven 402 und 404). Die Kraftstoffeffizienz nimmt entlang der vertikalen Achse (Y-Achse) von einer relativ geringen Kraftstoffeffizienz (z. B. 30 MPG) zu einer relativ hohen Kraftstoffeffizienz (z. B. 35 MPG) zu. Der zweite Verlauf von oben veranschaulicht die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 406). Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Geschwindigkeit von Null zu einer relativ hohen Geschwindigkeit (z. B. 60 MPH) zu. Der dritte Verlauf von oben veranschaulicht den VDE-Modus in Abhängigkeit von der Zeit, gezeigt durch die Kurve 408, wobei der VDE-Modus entweder ein angeschalteter VDE-Modus oder ein abgeschalteter VDE-Modus ist. Der vierte Verlauf von oben veranschaulicht die Motorlast in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 412). Die Motorlast nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Last von Null zu einer maximalen Nennlast zu. Jeder der veranschaulichten Verläufe ist zeitlich ausgerichtet.
Zum Zeitpunkt t1 ist die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch, wie etwa 60 MPH, und die Motorlast ist relativ gering (z. B. weniger als 25 % der maximalen Nennlast). Aufgrund der geringeren Last wird der Motor im VDE-Modus betrieben, wobei mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist. Infolgedessen ist die Kraftstoffeffizienz relativ hoch (wie durch die beiden Kurven 402 und 404, die sich zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 überlappen, gezeigt). Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 kann die Kraftstoffeffizienz gemessen und in der Steuerung (z. B. als durchschnittliche Kraftstoffeffizienz FE 1) gespeichert werden.
Zum Zeitpunkt t2 wird der Motor in den Nicht-VDE-Modus geschaltet und alle Zylinder sind angeschaltet. Demzufolge wird befohlen, dass alle VDE-Mechanismen für die abgeschalteten Zylinder angeschaltet sein sollen (z. B. wird befohlen, die Einlass- und Auslassventile zu betätigen). Im Anschluss an das Wiederanschalten aller Zylinder wird die Kraftstoffeffizienz (z. B. während des Zeitpunkts t2 bis t3) erneut gemessen und in der Steuerung (z. B. als durchschnittliche Kraftstoffeffizienz FE 2) gespeichert. Die FE 2 wird mit der FE 1 verglichen, um zu bestimmen, ob die VDE-Mechanismen beeinträchtigt sind. Wie zuvor erläutert, wird erwartet, dass die Kraftstoffeffizienz bei der befohlenen Umschaltung in den Nicht-VDE-Modus abnimmt, da der verringerte Krümmerdruck, ungenaue Kraftstoffzumessung und/oder andere Probleme in Verbindung mit einem Betrieb mit allen Zylindern bei geringen Lasten die Kraftstoffeffizienz negativ beeinflussen. Somit fällt die Kraftstoffeffizienz, wie durch die Kurve 404 gezeigt, auf eine relativ geringe Kraftstoffeffizienz ab, wenn die VDE-Aktoren (z. B. die Zylinderabschaltmechanismen) nicht beeinträchtigt sind. Wenn jedoch die VDE-Aktoren beeinträchtigt sind, ändert sich die Kraftstoffeffizienz beim Umschalten von dem VDE-Modus in den Nicht-VDE-Modus nicht, wie durch die Kurve 402 gezeigt.
Des Weiteren ist die Ausgangskraftstoffeffizienz als Linie 403 gezeigt. Wie aus 4 ersichtlich, ist die Kraftstoffeffizienz vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 (FE 1) im Wesentlichen ähnlich wie die Ausgangskraftstoffeffizienz (z. B. innerhalb eines Schwellenbereichs des Ausgangswerts, wie etwa innerhalb von 3-5 % des Ausgangswerts). Die Kraftstoffeffizienz vom Zeitpunkt t2 zum Zeitpunkt t3 (FE 2) ist ebenfalls im Wesentlichen ähnlich wie der Ausgangswert (bei dem Fahrzeug, das beeinträchtigte VDE-Mechanismen aufweist). Demzufolge wird bestimmt, dass die VDE-Mechanismen in dem angeschalteten VDE-Modus festhängen, da die VDE-Mechanismen im VDE-Modus bestimmungsgemäß betrieben werden können (z. B. die Einlass- und Auslassventile werden im VDE-Modus geschlossen gehalten) aber im Nicht-VDE-Modus nicht betätigt werden können. Zum Zeitpunkt t3 endet die Diagnoseroutine und der Motor wird wieder im VDE-Modus betrieben, was dazu führt, dass die Kraftstoffeffizienz zunimmt (wenn die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind).
5 zeigt ein anderes Zeitdiagramm 500 von Betriebsparametern, die während der Ausführung des Verfahrens 300 beobachtet werden können. Der erste Verlauf von oben in Diagramm 500 veranschaulicht die Kraftstoffeffizienz in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurven 502 und 504). Die Kraftstoffeffizienz nimmt entlang der vertikalen Achse (Y-Achse) von einer relativ geringen Kraftstoffeffizienz (z. B. 30 MPG) zu einer relativ hohen Kraftstoffeffizienz (z. B. 35 MPG) zu. Der zweite Verlauf von oben veranschaulicht die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 506). Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Geschwindigkeit von Null zu einer relativ hohen Geschwindigkeit (z. B. 60 MPH) zu. Der dritte Verlauf von oben veranschaulicht den Zylinderzustand in Abhängigkeit von der Zeit, gezeigt durch die Kurve 508, wobei der Zylinderzustand entweder VDE-Modus oder Nicht-VDE-Modus ist. Der vierte Verlauf von oben veranschaulicht die Motorlast in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 512). Die Motorlast nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Last von Null zu einer maximalen Nennlast zu. Jeder der veranschaulichten Verläufe ist zeitlich ausgerichtet.
Zum Zeitpunkt t1 ist die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch, wie etwa 60 MPH, und die Motorlast ist relativ gering (z. B. weniger als 25 % der maximalen Nennlast). Aufgrund der geringeren Last wird der Motor im VDE-Modus betrieben, wobei mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist. Infolgedessen ist die Kraftstoffeffizienz für einen Motor, der mit nicht beeinträchtigten VDE-Mechanismen betrieben wird (gezeigt durch Kurve 502), zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 relativ hoch. Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 kann die Kraftstoffeffizienz gemessen und in der Steuerung (z. B. als durchschnittliche Kraftstoffeffizienz FE 1) gespeichert werden. Im Gegensatz dazu kann die Kraftstoffeffizienz bei einem Motor, der mit beeinträchtigten VDE-Mechanismen betrieben wird, (durch die Kurve 504 gezeigt) relativ gering sein, da die VDE-Mechanismen nicht bestimmungsgemäß betrieben werden und der Motor die ausgewählten abschaltbaren Zylinder nicht verschließen kann, was zu einem Kraftstoffeffizienznachteil führt.
Zum Zeitpunkt t2 wird der Motor in den Nicht-VDE-Modus geschaltet und alle Zylinder sind angeschaltet. Demzufolge wird befohlen, dass alle VDE-Mechanismen für die abgeschalteten Zylinder angeschaltet sein sollen (z. B. wird befohlen, die Einlass- und Auslassventile zu betätigen). Im Anschluss an das Wiederanschalten aller Zylinder wird die Kraftstoffeffizienz (z. B. während des Zeitpunkts t2 bis t3) erneut gemessen und in der Steuerung (z. B. als durchschnittliche Kraftstoffeffizienz FE 2) gespeichert. Die FE 2 wird mit der FE 1 verglichen, um zu bestimmen, ob die VDE-Mechanismen beeinträchtigt sind. Wie zuvor erläutert, wird erwartet, dass die Kraftstoffeffizienz bei der befohlenen Umschaltung in den Nicht-VDE-Modus abnimmt, da der verringerte Krümmerdruck, ungenaue Kraftstoffzumessung und/oder andere Probleme in Verbindung mit einem Betrieb mit allen Zylindern bei geringen Lasten die Kraftstoffeffizienz negativ beeinflussen. Somit fällt die Kraftstoffeffizienz, wie durch die Kurve 502 gezeigt, auf eine relativ geringe Kraftstoffeffizienz ab, wenn die VDE-Aktoren (z. B. die Zylinderabschaltmechanismen) nicht beeinträchtigt sind. Wenn jedoch die VDE-Aktoren beeinträchtigt sind, ändert sich die Kraftstoffeffizienz beim Umschalten von dem VDE-Modus in den Nicht-VDE-Modus nicht, wie durch die Kurve 504 gezeigt.
Des Weiteren ist die Ausgangskraftstoffeffizienz als Linie 503 gezeigt. Wie aus 5 ersichtlich, ist die Kraftstoffeffizienz vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 (FE 1) anders als die Ausgangskraftstoffeffizienz (z. B. außerhalb eines Schwellenbereichs des Ausgangswerts, wie etwa außerhalb von 3-5 % des Ausgangswerts). Die Kraftstoffeffizienz vom Zeitpunkt t2 zum Zeitpunkt t3 (FE 2) ist ebenfalls anders als der Ausgangswert (bei dem Fahrzeug, das beeinträchtigte VDE-Mechanismen aufweist). Demzufolge wird bestimmt, dass die VDE-Mechanismen in dem Nicht-VDE-Modus festhängen, da die VDE-Mechanismen im VDE-Modus nicht bestimmungsgemäß betrieben werden können (z. B. die Einlass- und Auslassventile werden im VDE-Modus betätigt oder nicht verschlossen) aber im Nicht-VDE-Modus betätigt werden können. Zum Zeitpunkt t3 endet die Diagnoseroutine und der Motor wird wieder im VDE-Modus betrieben, was dazu führt, dass die Kraftstoffeffizienz zunimmt (wenn die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind).
In einigen Beispielen kann ein Motor beim Übergehen vom Betrieb im Nicht-VDE-Modus zum Betrieb im VDE-Modus ausgewählte Zylinder gleichzeitig abschalten. In einer derartigen Konfiguration, wenn nur eine Teilmenge der abschaltbaren Zylinder beeinträchtigte VDE-Mechanismen beinhaltet (zum Beispiel wenn nur ein abschaltbarer Zylinder ein undichtes Auslassventil aufweist), kann die vorstehend beschriebene Diagnoseroutine nicht dazu in der Lage sein, zu ermitteln, welche(r) Zylinder beeinträchtigte VDE-Mechanismen beinhaltet/beinhalten. In Motorkonfigurationen, bei denen jeder abschaltbare Zylinder nacheinander abgeschaltet wird (als rollender VDE bezeichnet), oder es anderweitig möglich ist, jeden abschaltbaren Zylinder selektiv abzuschalten, kann/können der/die Zylinder, der/die beeinträchtigte VDE-Mechanismen beinhaltet/beinhalten ermittelt werden, indem eine Änderungsrate der Kraftstoffeffizienz gemessen wird, während die ausgewählten Zylinder nacheinander abgeschaltet werden. In anderen Beispielen, die nachstehend ausführlicher erklärt werden, kann der Abgasstrom oder -druck während der Zylinderabschaltung überwacht werden, um zu ermitteln welche(r) Zylinder beeinträchtigte VDE-Mechanismen beinhal tet/beinhal ten.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 600 zum Ermitteln eines beeinträchtigten Zylinder-VDE-Mechanismus veranschaulicht. Das Verfahren 600 kann als Reaktion auf das Erkennen einer VDE-Mechanismusbeeinträchtigung, zum Beispiel beim Bestimmen, dass die VDE-Mechanismen im VDE-Modus (bei 322 in 3) oder im Nicht-VDE-Modus (bei 326 in 3) festhängen, durchgeführt werden. In anderen Beispielen kann das Verfahren 600 unabhängig von dem Verfahren 300 in 3 als alternative oder zusätzliche VDE-Diagnoseroutine durchgeführt werden.
Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 600 können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit den Mechanismen für einen Motor mit variablem Hubraum, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-2 beschrieben, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren (z. B. einen Einlassventilaktor und Auslassventilaktoren) des Motorsystems einsetzen, um den VDE-Betrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 602 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen der Motorbetriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können die Motordrehzahl, Motorlast, Fahrzeuggeschwindigkeit, Pedalstellung, Drosselstellung, Durchflussgeschwindigkeit des Luftmassenstroms, Motortemperatur, die Menge von Druckluft in dem Einlass von dem Turbolader, Öltemperatur usw. beinhalten.
Bei 604 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems erfüllt wurden. Die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems können einen stationären Betrieb mit einer leichten Motorlast beinhalten. In einem Beispiel können die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems das Fahren auf der Autobahn mit einer hohen und stabilen Fahrzeuggeschwindigkeit und niedriger und konstanter Motorlast beinhalten. Zum Beispiel kann das Fahren des Fahrzeugs auf der Autobahn beinhalten, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 60 MPH betrieben wird, wobei sich die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motorlast über eine bestimmte Dauer, wie etwa einen Zeitraum von zehn oder zwanzig Sekunden, um weniger als einen Schwellenwert (wie etwa 5 % oder 10 %) ändern. Zusätzliche Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems können bei 604 das Bestimmen, ob eine Schwellendauer seit dem Abschluss der vorhergehenden Diagnoseroutine für das VDE-System abgelaufen ist, beinhalten Zum Beispiel kann die VDE-Diagnoseroutine nach einer Dauer, die durch eine Schwellenanzahl an Tankvorgängen, eine Schwellenanzahl an zurückgelegten Fahrzeugmeilen oder eine andere Sensoreingabe gemessen wird, eingeleitet werden. Wenn die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems nicht erfüllt sind (die Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht hoch oder die Motorlast ist hoch oder andere derartige Kombinationen) (z. B. NEIN bei 604), kehrt das Verfahren 600 zu 602 zurück, um mit dem Bestimmen der Betriebsbedingungen fortzufahren. In einigen Beispielen können die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems beinhalten, dass der Motor aktuell betrieben wird, wobei alle Zylinder angeschaltet sind, z. B. vor dem Beginn des Betriebs im VDE-Modus.
Wenn die Bedingungen für eine Diagnose des VDE-Systems erfüllt sind (z. B. JA bei 604), geht das Verfahren 600 zu 606 über, um den rollenden VDE anzuschalten, um ausgewählte Zylinder nacheinander abzuschalten. Auf diese Weise kann ein erster ausgewählter Zylinder abgeschaltet werden, während alle anderen Zylinder angeschaltet bleiben. Sobald der erste ausgewählte Zylinder abgeschaltet ist, kann dann ein zweiter ausgewählter Zylinder abgeschaltet werden, wobei der erste ausgewählte Zylinder abgeschaltet bleibt und die verbleibenden Zylinder angeschaltet sein können. Der Vorgang kann sich wiederholen bis alle ausgewählten Zylinder abgeschaltet sind.
Bei 608 beinhaltet das Verfahren 600 das Messen eines Abgasparameters mit einem dP-Sensor bei jeder Zylinderabschaltung. Der dP-Sensor kann zum Beispiel ein Differenzdrucksensor sein, der über einem Partikelfilter in dem Abgassystems gekoppelt ist. In einem anderen Beispiel kann der dP-Sensor ein DPFE-Sensor (z. B. der Sensor 126 in dem AGR-System) sein. In einem Beispiel kann der Abgasparameter der Abgasdruck sein. In einem anderen Beispiel kann der Abgasparameter der Abgasstrom sein.
Bei 610 beinhaltet das Verfahren 600 das Bestimmen, ob eine unerwartete dP-Reaktion beobachtet wird, z. B. wenn die Ausgabe von dem dP-Sensor während der rollenden Zylinderabschaltung eine unerwartete Ausgabe ist. In einem Beispiel kann erwartet werden, dass die Ausgabe von dem dP-Sensor stufenförmig abnimmt, während jeder ausgewählte Zylinder abgeschaltet wird, wenn die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind. In anderen Beispielen kann die Ausgabe von dem dP-Sensor während des Zeitraums, in dem jeder ausgewählte Zylinder abgeschaltet ist, mit einer erwarteten Änderungsrate abnehmen, wenn die VDE-Mechanismen nicht beeinträchtigt sind.
Wenn die erwartete dP-Reaktion beobachtet wird, geht das Verfahren 600 zu 612 über, um anzuzeigen, dass die VDE-Mechanismen funktionsfähig sind. Wenn die erwartete dP-Reaktion nicht beobachtet wird, geht das Verfahren 600 zu 614 über, um beeinträchtigte VDE-Mechanismen anzuzeigen. Bei 616 benachrichtigt das Verfahren 600 einen Fahrzeugführer und setzt einen Diagnosecodes, der die beeinträchtigten VDE-Mechanismen anzeigt. Bei 618 beinhaltet das Verfahren 600 optional das Ermitteln, welche(r) Zylinder die beeinträchtigten VDE-Mechanismen beinhaltet/beinhalten (z. B. welche Zylinder ein undichtes oder anderweitig unverschlossenes Auslassventil aufweisen). Wie vorstehend erklärt, kann erwartet werden, dass der Abgasdruck oder der Abgasstrom mit jedem Rückgang des Abgasstroms/- drucks, der einem Zylinderabschaltereignis entspricht, stufenförmig abnimmt. Wenn jedoch ein Zylinder (aufgrund eines beeinträchtigten VDE-Mechanismus für diesen Zylinder) eine undichte oder unverschlossene Auslassöffnung aufweist, kann der Abgasdruck/-strom nicht zunehmen, wenn befohlen wird, den Zylinder abzuschalten. Somit können, anstatt vier Schritte bei der Verringerung des Abgasdrucks/-stroms während des Verlaufs der rollenden Zylinderabschaltung zu beobachten, nur drei oder zwei Schritte beobachtet werden. Die Steuerung kann dann ermitteln, welcher Schritt fehlt und den Zylinder ermitteln, dem zu diesem Zeitpunkt befohlen wurde, abzuschalten. Wenn der/die Zylinder mit den beeinträchtigten VDE-Mechanismen ermittelt wurde(n), kann zum Beispiel dieser Zylinder während des VDE-Modus angeschaltet bleiben.
7 zeigt ein Zeitdiagramm 700 von Betriebsparametern, die während der Ausführung des Verfahrens 600 beobachtet werden können. Der erste Verlauf von oben in Diagramm 700 veranschaulicht die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 702) Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Geschwindigkeit von Null zu einer relativ hohen Geschwindigkeit (z. B. 60 MPH) zu. Der zweite Verlauf von oben veranschaulicht den Zylinderzustand in Abhängigkeit von der Zeit, gezeigt durch die Kurve 704, wobei der Zylinderzustand beinhaltet, dass alle Zylinder angeschaltet sind bis zu einem vollständig abgeschalteten Zustand, in dem alle abschaltbaren Zylinder abgeschaltet sind. Zwischen vollständig angeschaltet und vollständig abgeschaltet veranschaulicht der Zylinderzustand die nacheinander abgeschalteten einzelnen Zylinder. Der dritte Verlauf von oben veranschaulicht die Motorlast in Abhängigkeit von der Zeit (gezeigt durch die Kurve 706). Die Motorlast nimmt entlang der vertikalen Achse von einer Last von Null zu einer maximalen Nennlast zu. Der vierte Verlauf von oben veranschaulicht die dP-Sensorausgabe (gezeigt durch die Kurven 708, 710 und 712), wobei die Werte der Ausgabe entlang der vertikalen Achse zunehmen. Jeder der veranschaulichten Verläufe ist zeitlich ausgerichtet.
Zum Zeitpunkt t1 ist die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch, wie etwa 60 MPH, und die Motorlast ist relativ gering (z. B. weniger als 25 % der maximalen Nennlast). Der Motor wird betrieben, wobei alle Zylinder angeschaltet sind, und die Ausgabe des dP-Sensors ist konstant und liegt in einem mittleren Bereich zwischen relativ zu gering und relativ hoch. Aufgrund der geringen Last und den konstanten Betriebsbedingungen wird die VDE-Diagnoseroutine zum Zeitpunkt t2 eingeleitet. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 wird jeder der vier abschaltbaren Zylinder in Reihe abgeschaltet (ein erster Zylinder wird zum Zeitpunkt t2 abgeschaltet, gefolgt von einem zweiten Zylinder kurz danach, dann einem dritten Zylinder und schließlich einem vierten Zylinder). Bis zum Zeitpunkt t3 wurden alle vier abschaltbaren Zylinder abgeschaltet (oder es wurde befohlen, sie abzuschalten).
Wie durch die Kurve 708 gezeigt, nimmt die dP-Sensorausgabe jedes Mal ab, wenn ein Zylinder abgeschaltet wird, wenn jeder abschaltbare Zylinder nicht beeinträchtigte VDE-Mechanismen beinhaltet. Nach jedem Abschaltereignis kann die dP-Sensorausgabe beginnen, sich zu erholen, da die Last der verbleibenden angeschalteten Zylinder zunimmt, um das geforderte Drehmoment zu erhalten; der allgemeine Trend der dP-Sensorausgabe während des Zeitraums der rollenden Zylinderabschaltung beinhaltet jedoch eine Verringerung der dP-Zylinderausgabe (z. B. entsprechend einer temporären Verringerung des Abgasstroms, dajedes Auslassventil der ausgewählten Zylinder während der rollenden Zylinderabschaltung nacheinander geschlossen gehalten wird). Sobald alle ausgewählten Zylinder abgeschaltet sind, kann sich die dP-Sensorausgabe wieder zurück auf die zu Beginn der rollenden Zylinderabschaltung beobachtete Ausgabe erhöhen.
Im Gegensatz dazu kann die dP-Sensorausgabe eine andere dP-Sensorreaktion beinhalten, wenn die VDE-Mechanismen beeinträchtigt sind. In einem ersten Beispiel, gezeigt durch die Kurve 710, kann die dP-Sensorausgabe auf ähnliche Weise abnehmen wie die dP-Sensorausgabe bei einem Motor mit nicht beeinträchtigten VDE-Mechanismen, wenn der erste ausgewählte Zylinder abgeschaltet wird. Wenn jedoch befohlen wird, den zweiten ausgewählten Zylinder abzuschalten, kann das Auslassventil des zweiten ausgewählten Zylinders nicht geschlossen gehalten werden und kann stattdessen betätigt werden oder die Auslassöffnung des zweiten ausgewählten Zylinders anderweitig nicht verschließen. Infolgedessen kann die dP-Sensorausgabe nicht abnehmen, wenn der ausgewählten Zylinder abgeschaltet wird. Diese fehlende Abnahme der dP-Sensorausgabe kann ermittelt werden und dem Zylinder, dem zu dem Zeitpunkt befohlen wurde, abzuschalten, zugeordnet werden, um den beeinträchtigten/undichten Zylinder zu ermitteln.
In einem anderen Beispiel, gezeigt durch die Kurve 712, können die VDE-Mechanismen aller abschaltbaren Zylinder beeinträchtigt sein, sodass keines der Auslassventile der abschaltbaren Zylinder beim Befehl zum Abschalten geschlossen gehalten wird. Somit kann die dP-Ausgabe während des Verlaufs der rollenden Abschaltung relativ konstant bleiben. Zum Zeitpunkt t3 kann die Diagnoseroutine enden und die Zylinder können in dem vollständig abgeschalteten Zustand bleiben.
Auf diese Weise kann die Ausgabe von dem dP-Sensor verwendet werden, um beeinträchtigte VDE-Mechanismen zu ermitteln, zu bestätigen und/oder zu diagnostizieren. Ein derartiger Ansatz kann in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Diagnoseroutine für die Kraftstoffeffizienz verwendet werden, um eine robusteres Ermittlung beeinträchtigter VDE-Mechanismen sicherzustellen.
Der technische Effekt des Diagnostizierens von VDE-Mechanismen basiert darauf, dass eine Änderung der Kraftstoffeffizienz ein kostengünstiges, robustes Verfahren zum Erkennen, ob VDE-Mechanismen bestimmungsgemäß betrieben werden, darstellt.
In einer anderen Darstellung beinhaltet ein Verfahren für einen Motor das Anzeigen einer Beeinträchtigung eines Mechanismus für einen Motor mit variablem Hubraum während eines stationären Fahrzeugbetriebs auf Grundlage einer Kraftstoffverbrauchsänderung des Motors bei einer befohlenen Änderung des Motorhubraums. Die Kraftstoffverbrauchsänderung kann eine Änderung der durchschnittlichen Kraftstoffeffizienz beinhalten. In einem Beispiel kann die befohlene Änderung des Motorhubraums einen befohlene Erhöhung des Motorhubraums beinhalten, und die Kraftstoffverbrauchsänderung kann eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs im Anschluss an die Erhöhung des Motorhubraums beinhalten. In einem anderen Beispiel kann die befohlene Änderung des Motorhubraums einen befohlene Verringerung des Motorhubraums beinhalten, und die Kraftstoffverbrauchsänderung kann eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs im Anschluss an die Verringerung des Motorhubraums beinhalten.
In einem Beispiel kann das Verfahren Folgendes beinhaltet: während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Betreiben eines Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind; Befehlen, den einen oder die mehreren Zylinder wieder anzuschalten; und Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Kraftstoffverbrauchsänderung im Anschluss an den Befehl zum Wiederanschalten. In einem Beispiel kann das Verfahren Folgendes beinhalten: Bestimmen, dass ein Fahrzeug, in dem der Motor installiert ist, unter stationären Fahrbedingungen betrieben wird (z. B. mit einer Last, die geringer als eine Schwellenlast ist, wobei sich die Last um weniger als ein Schwellenausmaß ändert und/oder mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert, wobei sich die Fahrzeuggeschwindigkeit um weniger als ein Schwellenausmaß ändert), und als Reaktion darauf, Befehlen, den einen oder die mehreren zuvor abgeschalteten Zylinder wieder anzuschalten; und Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsänderung beim Befehlen des Wiederanschaltens (die während der stationären Fahrbedingungen des Fahrzeugs, bei denen jedoch alle Zylinder angeschaltet sind, bestimmt werden kann), und als Reaktion darauf, Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung. Des Weiteren können in einem Speicher gespeicherte Anweisungen das Bestimmen, dass das Fahrzeug unter stationären Fahrbedingungen des Fahrzeugs betrieben wird (z. B. auf Grundlage der Sensorausgabe, wie etwa eines MAP- oder MAF-Sensors und/oder Fahrzeuggeschwindigkeitssensor), und als Reaktion darauf, Befehlen, den einen oder die mehreren zuvor abgeschalteten Zylinder wieder anzuschalten, beinhalten. Die Anweisungen können Anweisungen beinhalten, ein Signal an den Zylinderventilaktor zu senden, die abgeschalteten Zylinder wieder anzuschalten, indem die Betätigung der Zylinderventile begonnen wird. Die Anweisungen können das Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsänderung beim Befehlen des Wiederanschaltens (die während der stationären Fahrbedingungen des Fahrzeugs, bei denen jedoch alle Zylinder angeschaltet sind, auf Grundlage einer Sensorausgabe und/oder von Steuerungsbefehlen, wie etwa auf Grundlage von Kraftstoffeinspritzmengen, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Abgassensorausgabe, bestimmt werden kann), und als Reaktion darauf, das Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung beinhalten. Die Anweisungen können Anweisungen beinhalten, eine Benachrichtigung über die Zylinderventilaktorbeeinträchtigung zu senden.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wiedergeben, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Sequenz oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben ausgeführte Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige 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 Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Betreiben eines Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind, Befehlen, den einen oder die mehreren Zylinder wieder anzuschalten, und Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Kraftstoffverbrauchsänderung im Anschluss an den Befehl zum Wiederanschalten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Betreiben des Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind, das Betreiben des Motors, wobei entsprechende Einlass- und Auslassventile des einen oder der mehreren Zylinder während mindestens eines Motorzyklus geschlossen gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Befehlen, den einen oder die mehrere Zylinder wieder anzuschalten, das Befehlen, die entsprechenden Einlass- und Auslassventile des einen oder der mehreren Zylinder zu betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kraftstoffverbrauchsänderung eine Änderung eines Niveaus einer durchschnittlichen Kraftstoffeffizienz, wobei das Verfahren ferner das Bestimmen einer ersten Kraftstoffeffizienz, während der Motor betrieben wird, wobei der eine oder die mehreren Zylinder abgeschaltet sind, und das Bestimmen einer zweiten Kraftstoffeffizienz, während der Motor betrieben wird, wobei der eine oder die mehreren Zylinder angeschaltet sind, umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anzeigen der Zylinderventilaktorbeeinträchtigung auf Grundlage der Änderung der Kraftstoffeffizienz das Anzeigen, dass eines oder mehrere Zylinderventile in einem abgeschalteten Zustand festhängen, auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz innerhalb eines zweiten Schwellenbereichs einer Ausgangskraftstoffeffizienz liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Befehlen, dass die Zylinder, an die das eine oder die mehreren Zylinderventile gekoppelt sind, abgeschaltet bleiben und Erhöhen einer Last auf verbleibenden Zylinder, auf Grundlage des Anzeigens, dass das eine oder die mehrere Zylinderventile in dem abgeschalteten Zustand festhängen, gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anzeigen der Zylinderventilaktorbeeinträchtigung auf Grundlage der Änderung der Kraftstoffeffizienz das Anzeigen, dass eines oder mehrere Zylinderventile in einem angeschalteten Zustand festhängen, auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz außerhalb eines zweiten Schwellenbereichs einer Ausgangskraftstoffeffizienz liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Benachrichtigen eines Fahrzeugführers und/oder Setzen eines Diagnosecodes auf Grundlage der Anzeige der Zylinderventilbeeinträchtigung gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem abschaltbaren Zylinder und einem nicht abschaltbaren Zylinder beinhaltet, bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Einlassventil und ein Auslassventil, die jeweils an den abschaltbaren Zylinder gekoppelt sind, wobei das Einlassventil und das Auslassventil jeweils selektiv über ein Betätigungssystem eines Motors mit variablem Hubraum (variable displacement engine - VDE) betätigt werden können und eine Steuerung, die Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher speichert, die ausführbar sind, um dem VDE-Betätigungssystem zu befehlen, von einem VDE-Modus, in dem das Einlassventil und das Auslassventil nicht betätigt werden, in einen Nicht-VDE-Modus, in dem das Einlassventil und das Auslassventil betätigt werden, umzuschalten, und eine Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems als Reaktion auf eine Änderung der durchschnittlichen Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl geringer als eine Schwellenänderung ist, anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um anzuzeigen, dass die Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems beinhaltet, dass das VDE-Betätigungssystem im VDE-Modus festhängt, auf Grundlage dessen, dass die durchschnittliche Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl im Wesentlichen gleich einer Ausgangskraftstoffeffizienz ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um anzuzeigen, dass die Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems beinhaltet, dass das VDE-Betätigungssystem im Nicht-VDE-Modus festhängt, auf Grundlage dessen, dass die durchschnittliche Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl geringer als die Ausgangskraftstoffeffizienz ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um dem VDE-Betätigungssystem während stationärer Fahrzeugfahrbedingungen zu befehlen, von dem VDE-Modus in den Nicht-VDE-Modus umzuschalten, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, während eines vorherigen Motorbetriebs das Fahrzeug mit den stationären Fahrzeugfahrbedingungen und mit dem VDE-Betätigungssystem im VDE-Modus zu betreiben und die Ausgangskraftstoffeffizienz auf Grundlage des Kraftstoffverbrauchs im Laufe der Zeit zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Anweisungen ausführbar, um als Reaktion auf die Anzeige der Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems einen Fahrzeugführer zu benachrichtigen und/oder einen Diagnosecode zu setzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Motorverfahren Folgendes: während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Bestimmen der Kraftstoffeffizienz eines Motors mit einem oder mehreren abgeschalteten Zylindern, wobei der eine oder die mehreren abgeschalteten Zylinder abgeschaltete Zylinderventile beinhalten, Wiederanschalten des einen oder der mehreren Zylinder durch Anschalten der abgeschalteten Zylinderventile und Anzeigen der Ventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Verringerung der Kraftstoffeffizienz gegenüber der im Anschluss an das Wiederanschalten bestimmten Kraftstoffeffizienz, die geringer als ein Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anschalten des abgeschalteten Zylinders das Betätigen eines Magneten, um eine Nockenwellenstellung einzustellen, um die Zylinderventile zu betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anzeigen der Ventilaktorbeeinträchtigung das Setzen eines Diagnosecodes und das Benachrichtigen eines Fahrzeugführers.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Deaktivieren der Abschaltung der Zylinderventile als Reaktion auf die Anzeige der Zylinderventilbeeinträchtigung gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Deaktivieren der Wiederanschaltung der abgeschalteten Zylinderventile als Reaktion auf die Anzeige der Zylinderventilbeeinträchtigung gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Abschalten der Zylinderventile das Halten der Zylinderventile in einem geschlossen Zustand über zwei aufeinanderfolgende Motorumdrehungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5721375 [0004]

Claims

Verfahren, umfassend: während des Fahrens des Fahrzeug im stationären Betrieb, Betreiben eines Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind; Befehlen, den einen oder die mehreren Zylinder wieder anzuschalten; und Anzeigen einer Zylinderventilaktorbeeinträchtigung als Reaktion auf eine Kraftstoffverbrauchsänderung im Anschluss an den Befehl zum Wiederanschalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben des Motors, wobei einer oder mehrere Zylinder des Motors abgeschaltet sind, das Betreiben des Motors, wobei entsprechende Einlass- und Auslassventile des einen oder der mehreren Zylinder während mindestens eines Motorzyklus geschlossen gehalten werden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Befehlen, den einen oder die mehrere Zylinder wieder anzuschalten, das Befehlen, die entsprechenden Einlass- und Auslassventile des einen oder der mehreren Zylinder zu betätigen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffverbrauchsänderung eine Änderung eines Niveaus einer durchschnittlichen Kraftstoffeffizienz umfasst, wobei das Verfahren ferner das Bestimmen einer ersten Kraftstoffeffizienz, während der Motor betrieben wird, wobei der eine oder die mehreren Zylinder abgeschaltet sind, und das Bestimmen einer zweiten Kraftstoffeffizienz, während der Motor betrieben wird, wobei der eine oder die mehreren Zylinder angeschaltet sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Anzeigen der Zylinderventilaktorbeeinträchtigung auf Grundlage der Änderung der Kraftstoffeffizienz das Anzeigen, dass eines oder mehrere Zylinderventile in einem abgeschalteten Zustand festhängen, auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz innerhalb eines zweiten Schwellenbereichs einer Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Befehlen, dass die Zylinder, an die das eine oder die mehreren Zylinderventile gekoppelt sind, abgeschaltet bleiben und Erhöhen einer Last auf verbleibenden Zylinder, auf Grundlage des Anzeigens, dass das eine oder die mehrere Zylinderventile in dem abgeschalteten Zustand festhängen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Anzeigen der Zylinderventilaktorbeeinträchtigung auf Grundlage der Änderung der Kraftstoffeffizienz das Anzeigen, dass eines oder mehrere Zylinderventile in einem angeschalteten Zustand festhängen, auf Grundlage dessen, dass eine Differenz zwischen der ersten Kraftstoffeffizienz und der zweiten Kraftstoffeffizienz geringer als eine erste Schwellendifferenz ist, und die erste Kraftstoffeffizienz außerhalb eines zweiten Schwellenbereichs einer Ausgangskraftstoffeffizienz liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Benachrichtigen eines Fahrzeugführers und/oder Setzen eines Diagnosecodes auf Grundlage der Anzeige der Z ylinderventil beeinträchtigung.
System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem abschaltbaren Zylinder und einem nicht abschaltbaren Zylinder beinhaltet, umfassend: ein Einlassventil und ein Auslassventil, die jeweils an den abschaltbaren Zylinder gekoppelt sind, wobei das Einlassventil und das Auslassventil jeweils selektiv über ein Betätigungssystem eines Motors mit variablem Hubraum (variable dispalcement engine - VDE) betätigt werden können; und eine Steuerung, die Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher speichert, die ausführbar sind, um dem VDE-Betätigungssystem zu befehlen, von einem VDE-Modus, in dem das Einlassventil und das Auslassventil nicht betätigt werden, in einen Nicht-VDE-Modus, in dem das Einlassventil und das Auslassventil betätigt werden, umzuschalten, und eine Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems als Reaktion auf eine Änderung der durchschnittlichen Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl geringer als eine Schwellenänderung ist, anzuzeigen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um anzuzeigen, dass die Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems beinhaltet, dass das VDE-Betätigungssystem im VDE-Modus festhängt, auf Grundlage dessen, dass die durchschnittliche Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl im Wesentlichen gleich einer Ausgangskraftstoffeffizienz ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um anzuzeigen, dass die Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems beinhaltet, dass das VDE-Betätigungssystem im Nicht-VDE-Modus festhängt, auf Grundlage dessen, dass die durchschnittliche Kraftstoffeffizienz im Anschluss an den Befehl geringer als die Ausgangskraftstoffeffizienz ist.
System nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um dem VDE-Betätigungssystem während stationärer Fahrzeugfahrbedingungen zu befehlen, von dem VDE-Modus in den Nicht-VDE-Modus umzuschalten, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, während eines vorherigen Motorbetriebs das Fahrzeug mit den stationären Fahrzeugfahrbedingungen und mit dem VDE-Betätigungssystem im VDE-Modus zu betreiben und die Ausgangskraftstoffeffizienz auf Grundlage des Kraftstoffverbrauchs im Laufe der Zeit zu bestimmen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um als Reaktion auf die Anzeige der Beeinträchtigung des VDE-Betätigungssystems einen Fahrzeugführer zu benachrichtigen und/oder einen Diagnosecode zu setzen.