DE102019119883A1 - System und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist - Google Patents

System und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist Download PDF

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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, aufweisend einen Verbrennungsmotor (10), der eine Brennkammer (12), ein Einlassventil (14), das in der Brennkammer (12) zum wahlweisen Zuführen von Luft oder einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu der Brennkammer (12) vorgesehen ist, eine Zündkerze (15), die in der Brennkammer (12) vorgesehen ist, um einen Brenner zum Verbrennen des Gemisches zu zünden, und ein Auslassventil (16) aufweist, das in der Brennkammer (12) montiert ist, um wahlweise Abgas in der Brennkammer (12) zu einer Außenseite der Brennkammer (12) abzuführen, eine Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (30), die vorgesehen ist, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils (14) und eine Auslassdauer des Auslassventils (16) einzustellen, einen Aufwärmkatalysator (WCC) (60), der einen Dreiwegekatalysator (TWC) zum Reinigen von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, an einer Abstromseite des Verbrennungsmotors (10) aufweist, und eine Steuereinrichtung (70), die derart konfiguriert ist, dass sie einen ersten Zündzeitpunkt der Zündkerze (15), die erste Einlassdauer und die Auslassdauer basierend auf einer Antriebsbedingung eines Fahrzeuges einstellt.

Description

  • Für die Anmeldung wird die Priorität der am 04. Dezember 2018 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0154531 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
  • Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, zur Reduzierung von Emissionen (EM), die im Abgas enthalten sind, durch Steuerung des Steuerungsverfahrens in Abhängigkeit davon, ob ein Aufwärmkatalysator (WCC) einen Dreiwegekatalysator (TWC) mit einer verbesserten Niedrigtemperatur-Stickoxid(NOx)-Reinigungsfunktion aufweist oder nicht.
  • Im Allgemeinen erzeugt ein Verbrennungsmotor eine Leistung durch Ansaugen von Kraftstoff und Luft in eine Brennkammer und deren Verbrennung darin. Wenn die Luft angesaugt wird, werden die Einlassventile durch Antreiben einer Nockenwelle betätigt, und die Luft wird in die Brennkammer gesaugt, während das Einlassventil geöffnet ist. Ferner wird durch Antreiben der Nockenwelle ein Auslassventil betätigt, und das Abgas wird von der Brennkammer abgeführt, während das Auslassventil geöffnet ist.
  • Jedoch hängt der optimale Einlassventil/Auslassventil-Betrieb von der Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Das heißt, ein geeigneter Hub oder Öffnungs/Schließzeitpunkt der Ventile hängt von der Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Um einen geeigneten Ventilbetrieb entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu realisieren, sind eine Mehrzahl von Nocken zum Antreiben der Ventile vorgesehen, und ein kontinuierlich variabler Ventilhub wurde erforscht, welcher realisiert, dass ein Ventil mit einem unterschiedlichen Hub entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl mit einer Vorrichtung für kontinuierlich variablen Ventilhub (CVVL) betrieben wird.
  • Ferner wurde eine Technologie für kontinuierlich variable Ventilzeitsteuerung (CWT) durch Einstellen der Öffnungszeit des Ventils entwickelt, bei welcher der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Ventils geändert wird, während die Öffnungs- und Schließzeitdauer fixiert ist.
  • In den letzten Jahren wurde eine Technik zur Steuerung einer Zeitdauer, in welcher ein Ventil geöffnet ist (d.h. einer Ventilöffnungsdauer), basierend auf einer Antriebsbedingung entwickelt und bei einem Fahrzeug angewendet.
  • Andererseits ist ein Fahrzeug mit einem Katalysator versehen, um die in dem Abgas enthaltenen Emissionen zu reduzieren. Das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor über den Abgaskrümmer abgeführt wird, wird zu dem Katalysator, der in dem Abgasrohr installiert ist, geführt und darin gereinigt. Das Abgas tritt durch den Schalldämpfer hindurch, um das Geräusch zu vermindern, und wird über das Endrohr an die Atmosphäre abgeführt. Der Katalysator reinigt die in dem Abgas enthaltenen Emissionen. Ein Rußfilter zum Sammeln von Feinstaub (PM), der in dem Abgas enthalten ist, kann in dem Abgasrohr montiert sein.
  • Der Dreiwegekatalysator ist ein Typ des Katalysators und reagiert mit Kohlenwasserstoffverbindungen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden (NOx), welche schädliche Bestandteile von Abgas sind, um diese Verbindungen zu entfernen. Ein Pt/Rh-, Pd/Rh- oder Pt/Pd/Rh-System wird für den Dreiwegekatalysator vor allem bei Fahrzeugen mit Benzinmotor verwendet.
  • Um bei dem Dreiwegekatalysator die in dem Abgas enthaltenen Rückstände zu reinigen, kann die Temperatur des Dreiwegekatalysators höher als die Aktivierungstemperatur sein. Im Allgemeinen wird ein Aufwärmkatalysator (WCC) verwendet.
  • Es gibt ein Problem, dass die Temperatur des Dreiwegekatalysators in dem Anfangsstadium des Startens des Fahrzeuges niedrig ist, so dass das Abgas nicht gereinigt werden kann und an die Außenseite des Fahrzeuges abgeführt wird. Daher wird ein Dreiwegekatalysator, der in der Funktion der Reinigung von Stickoxiden (NOx) in einem Niedrigtemperaturbereich verbessert ist, als ein Aufwärmkatalysator verwendet. Dementsprechend wird, wenn die Temperatur des Dreiwegekatalysators niedrig ist, ein Verfahren zum schnellen Erhöhen der Temperatur des Abgases oder Reduzieren der Menge der Emissionen in dem Abgas während des Aufwärmens des Dreiwegekatalysators in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der NOx-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators benötigt.
  • Mit der Erfindung werden ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, zum Reduzieren von Emissionen (EM), die in dem Abgas enthalten sind, durch Steuerung des Steuerungsverfahrens in Abhängigkeit davon, ob ein Aufwärmkatalysator (WCC) einen Dreiwegekatalysator (TWC) mit verbesserter Niedrigtemperatur-Stickoxid(NOx)-Reinigungsfunktion aufweist oder nicht, geschaffen.
  • Ein System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen den Verbrennungsmotor, der eine Brennkammer, ein Einlassventil, das in der Brennkammer zum wahlweisen Zuführen von Luft oder einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu der Brennkammer vorgesehen ist, eine Zündkerze (bzw. einen Zündschalter), die in der Brennkammer vorgesehen ist, um einen Brenner zum Verbrennen des Gemisches zu zünden, und ein Auslassventil aufweist, das in der Brennkammer angeordnet ist, um wahlweise Abgas in der Brennkammer zu einer Außenseite der Brennkammer abzuführen, die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer, die vorgesehen ist, um eine Einlassdauer des Einlassventils und eine Auslassdauer des Auslassventils einzustellen, einen Aufwärmkatalysator (WCC), der einen Dreiwegekatalysator (TWC) zum Reinigen von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden, die in dem Abgas enthalten sind, an einer Abstromseite (bzw. stromabwärts) des Verbrennungsmotors aufweist, und eine Steuereinrichtung zum Einstellen eines Zündzeitpunktes der Zündkerze, der Einlassdauer und der Auslassdauer basierend auf einer Antriebsbedingung eines Fahrzeuges, und die Steuereinrichtung setzt den Zündzeitpunkt auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs, setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, und setzt die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert ist, wenn eine Temperatur des Abgases nach dem Starten (bzw. Anlaufen) des Verbrennungsmotors gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist (Kaltstartbereich oder darüber).
  • Die Steuereinrichtung kann nach dem Starten des Verbrennungsmotors, bis die Temperatur des Abgases die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht, die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzen, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert ist.
  • Die Steuereinrichtung kann nach dem Starten des Verbrennungsmotors, bis die Temperatur des Abgases die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht, die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzen, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert ist.
  • Die Steuereinrichtung kann derart konfiguriert sein, dass sie durch die Konzentration von Stickoxiden, die mittels eines Stickoxid(NOx)-Sensors an der Zustromseite (bzw. stromaufwärts) und der Abstromseite (bzw. stromabwärts) des WCC gemessen wird, ermittelt (bzw. bestimmt), ob die Stickoxid-Reinigungsfunktion (bzw. das Stickoxid-Reinigungsverhalten) des Dreiwegekatalysators bei einer Temperatur des Abgases unter der Katalysatoraktivierungstemperatur aktiviert ist.
  • Die Steuereinrichtung kann, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist und die Schaltstufe (bzw. der Gang) als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst ist oder das Gaspedal niedergedrückt ist, die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzen, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert ist.
  • Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ein Einlassventil, eine Zündkerze (bzw. einen Zündschalter) und ein Auslassventil aufweisen, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer ist vorgesehen, um eine Einlassdauer des Einlassventils und eine Auslassdauer des Auslassventils einzustellen, und das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors kann aufweisen das Setzen eines Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases (bzw. einer Temperatur eines Zielabgases), wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, Setzen der Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, Ermitteln, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Indessen kann bei einem Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung der Verbrennungsmotor ein Einlassventil, eine Zündkerze (bzw. einen Zündschalter) und ein Auslassventil aufweisen, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer ist vorgesehen, um eine Einlassdauer des Einlassventils und eine Auslassdauer des Auslassventils einzustellen, und das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors kann aufweisen das Setzen eines Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases (bzw. einer Temperatur des Zielabgases), wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, Setzen der Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert werden, Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung kann ferner aufweisen: wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist, Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Schaltstufe (bzw. der Gang) als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, und wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung kann ferner aufweisen: wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, und wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Setzen des Zündzeitpunktes auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs, Setzen der Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, und Erhöhen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für die Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer.
  • Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ein Einlassventil, eine Zündkerze (bzw. einen Zündschalter) und ein Auslassventil aufweisen, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer ist vorgesehen, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils und eine Auslassdauer des Auslassventils einzustellen, und das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors kann aufweisen das Setzen eines Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases (bzw. eine Temperatur eines Zielabgases), wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, Setzen der Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ferner aufweisen: wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist, Messen einer NOx-Konzentration mittels eines Stickoxid-Sensors, der an einer Zustromseite und einer Abstromseite eines Aufwärmkatalysators (WCC) installiert ist, der einen Dreiwegekatalysator zum Reinigen der Kohlenwasserstoffe, von Kohlenmonoxid und der Stickoxide, die in dem Abgas enthalten sind, an der Abstromseite des Verbrennungsmotors aufweist, und Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ferner aufweisen: wenn die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert werden.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ferner aufweisen: Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Schaltstufe (bzw. der Gang) als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, und wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird.
  • Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ferner aufweisen: wenn die Schaltstufe (bzw. der Gang) nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, Ermitteln (bzw. Bestimmen), ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, und wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Setzen des Zündzeitpunktes auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs, Setzen der Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs, und Erhöhen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für die Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann durch Steuerung der Einlassdauer, der Auslassdauer und des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors die Menge von Emissionen, die in dem Abgas enthalten sind, reduziert werden. Durch Reduzieren der Menge von Emissionen, die in den Dreiwegekatalysator eintreten, während der Dreiwegekatalysator nicht aufgewärmt ist, kann die Menge von Emissionen, die aus dem Fahrzeug austreten, reduziert werden.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 ein schematisches Diagramm eines Systems zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 ein Blockdiagramm eines Systems zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -20,3°KW fixiert ist;
    • 4 ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -15°KW fixiert ist;
    • 5 ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -5°KW fixiert ist;
    • 6 ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -20,3°KW fixiert ist;
    • 7 ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -15°KW fixiert ist;
    • 8 ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -5°KW fixiert ist;
    • 9 ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer variiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt fixiert ist;
    • 10 ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer variiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt fixiert ist;
    • 11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 12 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung; und
    • 13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
  • Es versteht sich, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der Erfindung durch die verschiedenen Figuren der Zeichnung hinweg.
  • Nachfolgend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abzudecken, welche im Geist und Bereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich für den Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen, und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Zusammenhang deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente. Der Begriff „gekuppelt“ bezeichnet eine physikalische Beziehung zwischen zwei Komponenten, wobei die Komponenten entweder direkt miteinander verbunden sind oder indirekt über eine oder mehrere Zwischenkomponenten miteinander verbunden sind.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“, „Fahrzeug-“, „Automobil“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst.
  • Außerdem versteht es sich, dass ein oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder Aspekte davon durch wenigstens eine Steuereinrichtung ausgeführt werden können. Der Begriff „Steuereinrichtung“ kann eine Hardware-Vorrichtung bezeichnen, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist derart konfiguriert, dass er Programminstruktionen speichert, und der Prozessor ist speziell derart programmiert, dass er die Programminstruktionen ausführt, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, welche weiter unten beschrieben sind. Jedoch versteht es sich, dass die nachfolgenden Verfahren durch ein System ausgeführt werden können, das die Steuereinrichtung aufweist, wie nachfolgend im Detail beschrieben ist.
  • Ferner kann die Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als nichtvergängliches computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium ausgestaltet sein, das ausführbare Programminstruktionen enthält, die von einem Prozessor, einer Steuereinrichtung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Medien umfassen, jedoch sind nicht darauf beschränkt, ROM, RAM, CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Chipkarten und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Speichermedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise, z.B. durch einen Telematikserver oder ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN) gespeichert und ausgeführt wird.
  • Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung im Detail beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, weist ein System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors einen Verbrennungsmotor 10, eine Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (CVVD) 30, ein Abgasrohr 40, einen Aufwärmkatalysator (WCC) 60 und eine Steuereinrichtung 70 auf.
  • Der Verbrennungsmotor 10 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, in welchem Kraftstoff und Luft gemischt sind, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Verbrennungsmotor 10 weist eine Brennkammer 12, ein Einlassventil 14, eine Zündkerze 15, ein Auslassventil 16, eine Einspritzdüse 18, einen Ansaugkrümmer 20 und einen Abgaskrümmer 22 auf.
  • Die Brennkammer 12 ist mit dem Ansaugkrümmer 20 verbunden, um eine Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch darin aufzunehmen. Eine Einlassöffnung ist in der Brennkammer 12 ausgebildet und mit dem Einlassventil 14 versehen. Das Einlassventil 14 wird durch Drehung einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Nockenwelle betrieben, um die Einlassöffnung zu öffnen oder zu schließen. Wenn das Einlassventil 14 die Einlassöffnung öffnet, strömt die Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Ansaugkrümmer 20 über die Einlassöffnung in die Brennkammer 12. Wenn hingegen das Einlassventil 14 die Einlassöffnung schließt, strömt die Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Ansaugkrümmer 20 nicht in die Brennkammer 12. Außerdem ist die Brennkammer 12 mit dem Abgaskrümmer 22 verbunden, so dass das Abgas, das in dem Verbrennungsprozess erzeugt wird, in dem Abgaskrümmer 22 gesammelt wird und zu dem Abgasrohr 40 herausströmt. Eine Auslassöffnung ist in der Brennkammer 12 ausgebildet und mit dem Auslassventil 16 versehen. Das Auslassventil 16 wird ebenfalls durch die Drehung der mit der Kurbelwelle verbundenen Nockenwelle betrieben, um die Auslassöffnung zu öffnen oder zu schließen. Wenn das Auslassventil 16 die Auslassöffnung öffnet, strömt das Abgas in der Brennkammer 12 über die Auslassöffnung zu dem Abgaskrümmer 22. Wenn hingegen das Auslassventil 16 die Auslassöffnung schließt, strömt das Abgas in der Brennkammer 12 nicht zu dem Abgaskrümmer 22.
  • In Abhängigkeit von den Typen des Verbrennungsmotors kann die Brennkammer 12 mit der Einspritzdüse 18 versehen sein, um den Kraftstoff in die Brennkammer 12 einzuspritzen (z.B. im Falle eines Verbrennungsmotors mit Benzin-Direkteinspritzung). Außerdem kann in Abhängigkeit von den Typen des Verbrennungsmotors die Zündkerze 15 an einer Oberseite der Brennkammer 12 vorgesehen sein, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 12 zu zünden (z.B. im Falle eines Benzinmotors).
  • Die Doppel-CVVD-Vorrichtung 30 ist an einem oberen Abschnitt des Verbrennungsmotors 10 montiert und stellt eine Öffnungsdauer des Einlassventils 14 und eine Öffnungsdauer des Auslassventils 16 ein. Die Doppel-CVVD-Vorrichtung 30 ist durch Einbeziehung einer Einlass-CVVD-Vorrichtung zur variablen Steuerung der Öffnungsdauer des Einlassventils 14 und einer Auslass-CVVD-Vorrichtung zur variablen Steuerung der Öffnungsdauer des Auslassventils 16 konstruiert. Verschiedene CWD-Vorrichtungen, die soweit bekannt sind, wie eine CWD-Vorrichtung, die in dem Koreanischen Patent Nr. 1619394 offenbart ist, können als die Doppel-CVVD-Vorrichtung 30 verwendet werden, und der gesamte Inhalt des Koreanischen Patents Nr. 1619394 ist durch Bezugnahme hierin einbezogen. Ebenso können zusätzlich zu der CVVD-Vorrichtung, die in dem Koreanischen Patent Nr. 1619394 offenbart ist, verschiedenen CWD-Vorrichtungen, die soweit bekannt sind, verwendet werden, und es versteht sich, dass die CWD-Vorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die CVVD-Vorrichtung, die in dem Koreanischen Patent Nr. 1619394 offenbart ist, beschränkt ist.
  • Hier wird die Öffnungsdauer des Einlassventils 14 als eine „Einlassdauer“ bezeichnet. Die Einlassdauer ist als eine Dauer definiert, von wann das Einlassventil 14 geöffnet ist bis wann das Einlassventil 14 geschlossen ist. Außerdem wird ein Zeitpunkt, zu welchem das Einlassventil 14 geöffnet wird, als ein Einlassventil-Öffnungs(IVO)-Zeitpunkt bezeichnet, und ein Zeitpunkt, zu welchem das Einlassventil 14 geschlossen wird, wird als ein Einlassventil-Schließ(IVC)-Zeitpunkt bezeichnet. Daher ist die Einlassdauer die Dauer von dem IVO-Zeitpunkt bis zu dem IVC-Zeitpunkt.
  • Hier wird die Öffnungsdauer des Auslassventils 16 als eine „Auslassdauer“ bezeichnet. Die Auslassdauer ist als eine Dauer definiert, von wann das Auslassventil 16 geöffnet ist bis wann das Auslassventil 16 geschlossen ist. Außerdem wird ein Zeitpunkt, zu welchem das Auslassventil 16 geöffnet wird, als ein Auslassventil-Öffnungs(EVO)-Zeitpunkt bezeichnet, und ein Zeitpunkt, zu welchem das Auslassventil 16 geschlossen wird, wird als ein Auslassventil-Schließ(EVC)-Zeitpunkt bezeichnet. Daher ist die Auslassdauer die Dauer von dem EVO-Zeitpunkt bis zu dem EVC-Zeitpunkt.
  • Das Abgasrohr 40 ist mit dem Abgaskrümmer 22 verbunden, um das Abgas zu einer Außenseite eines Fahrzeuges abzuführen. Verschiedene Katalysatoren sind an dem Abgasrohr 40 montiert, um die in dem Abgas enthaltene Emission (EM) zu entfernen. Zur Vereinfachung der Erläuterung ist es beispielhaft, dass der Aufwärmkatalysator 60, der den TWC (Dreiwegekatalysator) umfasst, in dem Abgasrohr 40 montiert, jedoch versteht es sich, dass der in dem Abgasrohr 40 montierte Katalysator nicht auf den Aufwärm katalysator 60, der den TWC umfasst, beschränkt ist.
  • Der Aufwärm katalysator 60, der den TWC aufweist, ist in dem Abgasrohr 40 angeordnet, durch welches das von dem Verbrennungsmotor 10 abgeführte Abgas hindurchströmt, und Schadstoffe, die CO, HC und NOx umfassen, die in dem Abgas enthalten sind, werden durch eine Oxidationsreaktion in dem TWC in unschädliche Bestandteile umgewandelt. Da der TWC für einen technisch versierten Fachmann wohlbekannt ist, wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
  • Das Abgasrohr 40 ist mit einer Mehrzahl von Sensoren 42, 44, 46, 47 und 49 zum Erfassen eines Verbrennungszustands und einer Funktion des Aufwärmkatalysators 60 ausgestattet.
  • Der Temperatursensor 42 ist an dem Abgasrohr 40 an einer Zustromseite des Aufwärm katalysators 60 montiert, erfasst eine Temperatur des Abgases an der Zustromseite des Aufwärmkatalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70.
  • Der erste Sauerstoffsensor 44 ist an dem Abgasrohr 40 an der Zustromseite des Aufwärmkatalysators 60 montiert, erfasst eine O2-Konzentration in dem Abgas an der Zustromseite des Aufwärm katalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70.
  • Der zweite Sauerstoffsensor 46 ist an dem Abgasrohr 40 an der Abstromseite des Aufwärmkatalysators 60 montiert, erfasst eine O2-Konzentration in dem Abgas an der Abstromseite des Aufwärm katalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70.
  • Der erste NOx-Sensor 47 ist an dem Abgasrohr 40 an der Zustromseite des Aufwärm katalysators 60 montiert, erfasst eine NOx-Konzentration in dem Abgas an der Zustromseite des Aufwärm katalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70.
  • Der zweite NOx-Sensor 49 ist an dem Abgasrohr 40 an der Abstromseite des Aufwärm katalysators 60 montiert, erfasst eine NOx-Konzentration in dem Abgas an der Abstromseite des Aufwärm katalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70.
  • Zusätzlich zu den hierin beschriebenen Sensoren 42, 44, 46, 47 und 49 kann ein System zur Steuerung des Verbrennungsmotors ferner verschiedene Sensoren aufweisen. Zum Beispiel kann ein zusätzlicher Temperatursensor an dem Abgasrohr 40 an der Abstromseite des Aufwärmkatalysators 60 montiert sein, um die Temperatur des Abgases an der Abstromseite des Aufwärmkatalysators 60 zu erfassen. Außerdem kann, wie in 2 gezeigt, das System zur Steuerung des Verbrennungsmotors ferner einen Schaltstufensensor 48 und einen Gaspedalpositionssensor 50 aufweisen. Darüber hinaus kann das System zur Steuerung des Verbrennungsmotors ferner einen HC-Sensor oder einen CO2-Sensor aufweisen, der an dem Abgasrohr 40 montiert ist, und die Konzentration der EM (Emission), die in dem Abgas enthalten ist, kann über diese Sensoren erfasst werden.
  • Die Steuereinrichtung 70 ist mit den Sensoren 42, 44, 46, 47, 48, 49 und 50 elektrisch verbunden, um die Signale entsprechend den von den Sensoren 42, 44, 46, 47, 48, 49 und 50 erfassten Werten zu empfangen, und ermittelt den Verbrennungszustand, ob der Aufwärmkatalysator 60 normal arbeitet, und/oder eine Antriebsbedingung des Fahrzeuges basierend auf den Signalen. Die Steuereinrichtung 70 steuert wenigstens eines von einem Zündzeitpunkt der Zündkerze 15, einer Einlassdauer und einer Auslassdauer basierend auf den Ermittlungsergebnissen. Die Steuereinrichtung 70 kann mit einem oder mehreren Prozessoren realisiert werden, die durch ein vorbestimmtes Programm ausgeführt werden, und das vorbestimmte Programm kann derart programmiert werden, dass es jeden Schritt eines Verfahrens zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung durchführt.
  • Nachfolgend werden mit Bezug auf 2 Eingaben und Ausgaben der Steuereinrichtung 70 in dem System zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ausführlicher beschrieben.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine vereinfachte Darstellung der Eingaben und der Ausgaben der Steuereinrichtung 70 zum Realisieren des Systems zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, und es versteht sich, dass die Eingaben und die Ausgaben der Steuereinrichtung 70 nicht auf die beispielhafte Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, beschränkt sind.
  • Wie in 2 gezeigt, ist die Steuereinrichtung 70 mit dem Temperatursensor 42, dem ersten und dem zweiten Sauerstoffsensor 44 und 46, dem Schaltstufensensor 48 und dem Gaspedalpositionssensor 50 elektrisch verbunden und empfängt die Signale entsprechend den von den Sensoren 42, 44, 46, 47, 48, 49 und 50 erfassten Werten.
  • Der Temperatursensor 42 erfasst die Temperatur des Abgases an der Zustromseite des Aufwärmkatalysators 60 und überträgt das dementsprechende Signal an die Steuereinrichtung 70. Die Steuereinrichtung 70 prognostiziert eine Betttemperatur des Aufwärmkatalysators 60 basierend auf dem Signal.
  • Der erste Sauerstoffsensor 44 erfasst die O2-Konzentration in dem Abgas an der Zustromseite des Aufwärm katalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70, und der zweite Sauerstoffsensor 46 erfasst die O2-Konzentration in dem Abgas an der Abstromseite des Aufwärmkatalysators 60 und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70. Die Steuereinrichtung 70 ermittelt basierend auf den Signalen des ersten und des zweiten Sauerstoffsensors 44 und 46, ob der Aufwärmkatalysator 60 normal arbeitet oder nicht, und steuert das Luft-KraftstoffVerhältnis des Verbrennungsmotors 10.
  • Der erste NOx-Sensor 47 erfasst die Konzentration von Stickoxiden, die in dem Abgas enthalten sind, vor dem Aufwärmkatalysator 60 und überträgt ein Signal an die Steuereinrichtung 70, und der zweite NOx-Sensor 49 erfasst die Konzentration von Stickoxiden, die in dem Abgas enthalten sind, an der Abstromseite des Aufwärmkatalysators 60 und überträgt ein Signal an die Steuereinrichtung 70. Die Steuereinrichtung 70 kann basierend auf den Signalen des ersten und des zweiten NOx-Sensors 47 und 49 ermitteln, ob die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder kleiner als die Aktivierungstemperatur ist.
  • Der Schaltstufensensor 48 erfasst den Schaltbereich, in welchem sich der Schalthebel befindet, und überträgt ein Signal an die Steuereinrichtung 70. Zum Beispiel kann der Schaltbereich einen P-Bereich, einen R-Bereich, einen N-Bereich, einen D-Bereich und der dergleichen aufweisen.
  • Der Gaspedalpositionssensor 50 erfasst eine Verschiebung eines Gaspedals und überträgt ein dementsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70. Zum Beispiel kann, wenn ein Fahrer das Gaspedal überhaupt nicht niederdrückt, die Verschiebung des Gaspedals 0% sein, und wenn der Fahrer das Gaspedal vollständig niederdrückt, kann die Verschiebung des Gaspedals 100% sein. Die Verschiebung des Gaspedals zeigt die Absicht des Fahrers, zu beschleunigen.
  • Die Steuereinrichtung 70 steuert den Betrieb wenigstens eines von der Zündkerze 15 und der Doppel-CWD 30 basierend auf den von den Sensoren 42, 44, 46, 47, 48, 49 und 50 erfassten Werten. Das heißt, die Steuereinrichtung 70 steuert den Zündzeitpunkt der Zündkerze 15, die Einlassdauer und/oder die Auslassdauer.
  • Hier wird mit Bezug auf die 3 bis 5 und 9 der Einfluss des Zündzeitpunktes, der Einlassdauer und der Auslassdauer auf die Abgastemperatur beschrieben.
  • 3 ist ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -20,3°KW fixiert ist, 4 ist ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -15°KW fixiert ist, und 5 ist ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -5°KW fixiert ist. Ferner ist 9 ein Diagramm, das die Temperatur des Abgases darstellt, wenn die Einlassdauer variiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt fixiert ist. In den 3 bis 5 ist die Luftmenge mit der Auslassdauer verbunden. Das heißt, wenn sich die Auslassdauer erhöht, erhöht sich auch die Luftmenge. Daher kann die Luftmenge als die Auslassdauer verstanden werden. Hier bedeutet das Zeichen „-“ vor dem oberen Totpunkt (OT). Ebenso bedeutet bei dem Zündzeitpunkt das Zeichen „-“ ein Verzögerungswinkel und das Zeichen „+“ ein Vorrückwinkel.
  • Wie in 3 gezeigt, ist bei dem Zündzeitpunkt, der auf -20,3°KW (Kurbelwinkel) fixiert ist, ersichtlich, dass unabhängig von der Einlassdauer die Temperatur des Abgases ansteigt, wie sich die Auslassdauer erhöht. Gleichermaßen ist, wie in den 4 und 5 gezeigt, ersichtlich, dass, selbst wenn der Zündzeitpunkt auf -15°KW oder -5°KW fixiert ist, unabhängig von der Einlassdauer die Temperatur des Abgases ansteigt, wie sich die Auslassdauer erhöht. Jedoch variiert der Temperaturbereich des Abgases in Abhängigkeit von dem Zündzeitpunkt. Zum Beispiel ist, wenn der Zündzeitpunkt -20,3°KW ist, der Temperaturbereich des Abgases etwa 720°C bis 850°C. Wenn der Zündzeitpunkt - 15°KW ist, ist der Temperaturbereich des Abgases etwa 650°C bis 800°C, und wenn der Zündzeitpunkt -5°KW ist, ist der Temperaturbereich des Abgases etwa 500°C bis 650°C. Ferner wird der variable Bereich der Auslassdauer entsprechend der Einlassdauer ermittelt. Zum Beispiel kann, wenn die Einlassdauer 205°KW oder 220°KW ist, die Auslassdauer auf 315°KW erhöht werden, jedoch führt, wenn die Einlassdauer 240°KW oder 260°KW ist, eine Erhöhung der Auslassdauer auf 315°KW zu einer schlechten Verbrennungsstabilität. Daher wird der Bereich ermittelt, in welchem die Auslassdauer entsprechend der Einlassdauer erhöht werden kann. Hier ist der maximale Wert der Auslassdauer entsprechend der Einlassdauer als die Grenzauslassdauer definiert.
  • Andererseits wurde bei dem Versuch herausgefunden, dass der Einfluss der Einlassdauer auf die Abgastemperatur gering ist, wenn die Einlassdauer variiert wird, während der Zündzeitpunkt und die Auslassdauer fixiert sind. Diese Versuchsergebnisse sind insgesamt in 9 dargestellt.
  • Wie in 9 gezeigt, steigt, wenn die Auslassdauer fixiert ist und nur die Einlassdauer variiert ist, die Temperatur des Abgases nicht viel höher als die Abgastemperatur, wenn die Einlassdauer und die Auslassdauer fixiert sind. Hingegen kann, wenn die Einlassdauer fixiert ist und nur die Auslassdauer variiert ist, die Temperatur des Abgases um etwa 100°C mehr als die Abgastemperatur erhöht werden, wenn die Einlassdauer und die Auslassdauer fixiert sind. Daher ist es effizient, die Abgastemperatur durch Fixieren der Einlassdauer und Erhöhen der Auslassdauer auf die Grenzauslassdauer zu erhöhen. Außerdem ist es aus dem Gesichtspunkt der Temperatur des Abgases effizient, den Zündzeitpunkt so viel wie möglich zu verzögern. Jedoch kann unter Berücksichtigung der Verbrennungsstabilität und der Antriebsbedingung des Fahrzeuges der Zündzeitpunkt auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Zündzeitpunktbereichs gesetzt werden, und die Einlassdauer kann auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Einlassdauerbereichs gesetzt werden. Zum Beispiel kann, ist jedoch nicht darauf beschränkt, ein vorbestimmter Zündzeitpunktbereich für den Abgastemperaturanstieg -20,3°KW bis -15°KW sein, und ein vorbestimmter Einlassdauerbereich kann 205°KW bis 260°KW sein.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die 6 bis 8 und 10 der Einfluss des Zündzeitpunktes, der Einlassdauer und der Auslassdauer auf die Mengen von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen beschrieben.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -20,3°KW fixiert ist, 7 ist ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -15°KW fixiert ist, und 8 ist ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt auf -5°KW fixiert ist. Ferner ist 10 ein Diagramm, das eine Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen darstellt, wenn die Einlassdauer variiert ist und die Auslassdauer variiert ist, während der Zündzeitpunkt fixiert ist.
  • Wie in 6 gezeigt, ist bei dem Zündzeitpunkt, der auf -20,3°KW fixiert ist, ersichtlich, dass die Menge von Stickoxiden und die Menge von Kohlenwasserstoffen mit der Variation der Auslassdauer variiert. Es ist auch ersichtlich, dass, wie sich die Auslassdauer ändert, die Änderung der Menge von Stickoxiden größer ist als die Änderung der Menge von Kohlenwasserstoffen.
  • Wie in 7 gezeigt, ist unter der Bedingung, dass der Zündzeitpunkt auf -15°KW fixiert ist, ersichtlich, dass die Menge von Stickoxiden und die Menge von Kohlenwasserstoffen mit der Variation der Auslassdauer variiert. Es ist auch ersichtlich, dass die Änderung der Menge von Stickoxiden und die Änderung der Menge von Kohlenwasserstoffen gleich sind, wie sich die Auslassdauer ändert. Jedoch ist, wie sich die Auslassdauer ändert, die Änderung der Menge von Stickoxiden, wenn der Zündzeitpunkt -15°KW ist, geringer als die Änderung der Menge von Stickoxiden, wenn der Zündzeitpunkt -20,3°KW ist, aber wenn der Zündzeitpunkt -15°KW ist, ist ersichtlich, dass die Änderung der Menge von Kohlenwasserstoff größer als die Änderung der Menge von Kohlenwasserstoff ist, wenn der Zündzeitpunkt -20,3°KW ist.
  • Wie in 8 gezeigt, ist unter der Bedingung, dass der Zündzeitpunkt auf -5°KW fixiert ist, ersichtlich, dass die Menge von Stickoxiden und die Menge von Kohlenwasserstoffen mit der Variation der Auslassdauer variiert. Ebenso ist ersichtlich, dass, wie sich die Auslassdauer ändert, die Änderung der Menge von Stickoxiden gering ist, jedoch die Änderung der Menge von Kohlenwasserstoffen groß ist.
  • Mit Bezug auf die 6 bis 8 ist, wenn bei dem Zündzeitpunkt -5°KW die Einlassdauer 205°KW bis 220°KW ist, die Auslassdauer 281 °KW, was die minimale Menge von Abgas (Summe der Menge von Stickoxid und Kohlenwasserstoff) ist, und wenn die Einlassdauer 240°KW bis 260°KW ist, ist die minimale Auslassdauer 260°KW. Wenn bei dem Zündzeitpunkt -15°KW die Einlassdauer 205°KW bis 220°KW ist, ist die Auslassdauer 281°KW bis 315°KW, um die Menge des Abgases zu minimieren, und wenn die Einlassdauer 240°KW bis 260°KW ist, ist die Auslassdauer, bei welcher die Menge des Abgases minimiert ist, 281°KW. Darüber hinaus ist, wenn bei dem Zündzeitpunkt -20,3°KW die Einlassdauer 205°KW bis 220°KW ist, die Auslassdauer 281°KW bis 315°KW, was die minimale Menge von Abgas ist, und wenn die Einlassdauer 240°KW bis 260°KW ist, ist die Auslassdauer 281°KW bis 300°KW.
  • Andererseits wurde, da in dem Falle, in dem die Einlassdauer in einem Zustand, in dem der Zündzeitpunkt und die Auslassdauer fixiert sind, variiert wird, der Einfluss der Einlassdauer auf die Mengen der Stickoxide und der Kohlenwasserstoffe mit dem Zündzeitpunkt und der Einlassdauer variiert, in Versuchen herausgefunden, dass der Einfluss der Einlassdauer auf die Menge von Abgas geringer als jener der Auslassdauer ist. Diese Versuchsergebnisse sind insgesamt in 10 dargestellt.
  • Wie in 10 gezeigt, ist, wenn die Auslassdauer fixiert ist und nur die Einlassdauer erhöht wird, die Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen (die mittlere dicke Kurve) geringer als die Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen (die rechte dicke Kurve), wenn die Auslassdauer und die Einlassdauer fixiert sind. Jedoch ist ersichtlich, dass der Grad der Verringerung der Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen infolge der Variation der Einlassdauer gering ist. Hingegen ist, wenn die Einlassdauer fixiert ist und nur die Auslassdauer erhöht wird, die Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen (die linke dicke Kurve) geringer als die Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen (die rechte dicke Kurve), wenn die Auslassdauer und die Einlassdauer fixiert sind. Außerdem ist ersichtlich, dass der Grad der Verringerung der Menge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen infolge der Variation der Einlassdauer groß ist. Andererseits verringert sich, wenn die Einlassdauer fixiert ist und die Auslassdauer erhöht ist, die Menge von Stickoxiden, aber die Menge von Kohlenwasserstoffen verringert sich und erhöht sich dann wieder. Daher ist es, um die Menge von Stickoxiden zu reduzieren, wirksam, die Verzögerung des Zündzeitpunktes so viel wie möglich zu reduzieren, die Einlassdauer zu fixieren und die Auslassdauer zu erhöhen. Um die Menge von Kohlenwasserstoffen zu reduzieren, sollte in einem Zustand, in dem der Zündzeitpunkt und die Einlassdauer auf den optimalen Zündzeitpunkt bzw. die optimale Einlassdauer fixiert sind, die Auslassdauer entsprechend dem optimalen Zündzeitpunkt und der optimalen Einlassdauer ermittelt werden.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 11 das Verbrennungsmotorsteuerungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, das in 11 dargestellt ist, bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotorsteuerungssystems mit einem Aufwärm katalysator, der einen allgemeinen Dreiwegekatalysator aufweist.
  • Mit Bezug auf 11 startet zuerst der Verbrennungsmotor (S101).
  • Dann setzt die Steuereinrichtung 70 einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur des Abgases (S102) und setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S103).
  • Dann setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S104).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S105). Hier ist die erste vorbestimmte Temperatur die Katalysatoraktivierungstemperatur, und die Katalysatoraktivierungstemperatur bedeutet die Temperatur des Abgases, die der Temperatur entspricht, bei welcher der Dreiwegekatalysator beginnt, aktiviert zu werden (zum Beispiel 200°C).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist (S106).
  • Wenn die Temperatur des Abgases nicht gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, setzt die Steuereinrichtung 70 einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur des Abgases (S102).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob durch Änderung der Position des Schalthebels der D-Bereich oder der R-Bereich ausgewählt wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird (S107).
  • Wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, und die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird.
  • Wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S109). Hier bezeichnet die zweite vorbestimmte Temperatur die Temperatur des Abgases, die der Temperatur entspricht, bei welcher der Dreiwegekatalysator die Rückstände mit einer hohen Reinigungseffizienz reinigen kann (z.B. 300°C bis 350°C).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, den Zündzeitpunkt auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S110), setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S111), und erhöht die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für die Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer (S112).
  • Wenn die Temperatur des Abgases kleiner als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S106).
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 12 das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, das in 12 dargestellt ist, bezieht sich auf das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotorsteuerungssystems mit dem Aufwärmkatalysator, der den Dreiwegekatalysator mit verbesserter Stickoxid-Reinigungsfunktion aufweist.
  • Mit Bezug auf 12 startet zuerst der Verbrennungsmotor (S201).
  • Dann setzt die Steuereinrichtung 70 einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur des Abgases (S202) und setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S203).
  • Dann setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S204).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S205). Hier ist die erste vorbestimmte Temperatur die Katalysatoraktivierungstemperatur, und die Katalysatoraktivierungstemperatur bedeutet die Temperatur des Abgases, die der Temperatur entspricht, bei welcher der Dreiwegekatalysator beginnt, aktiviert zu werden (zum Beispiel 200°C).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist (S206), und wenn die Temperatur des Abgases nicht gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, setzt die Steuereinrichtung 70 einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur des Abgases (S202).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob durch Änderung der Position des Schalthebels der D-Bereich oder der R-Bereich ausgewählt wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird (S207).
  • Wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, und die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S208).
  • Wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S209).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, den Zündzeitpunkt auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S210), setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S211), und erhöht die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für die Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer (S212).
  • Wenn die Temperatur des Abgases kleiner als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S206).
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 13 das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, das in 13 dargestellt ist, bezieht sich auf das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotorsteuerungssystems, wenn es erforderlich ist, zu bestätigen, ob ein Aufwärmkatalysator den Dreiwegekatalysator mit einer verbesserten Stickoxid-Reinigungsfunktion aufweist.
  • Mit Bezug auf 13 startet zuerst der Verbrennungsmotor (S301).
  • Dann setzt die Steuereinrichtung 70 einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur des Abgases (S302) und setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S303).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S304). Hier ist die erste vorbestimmte Temperatur die Katalysatoraktivierungstemperatur, und die Katalysatoraktivierungstemperatur bedeutet die Temperatur des Abgases, die der Temperatur entspricht, bei welcher der Dreiwegekatalysator beginnt, aktiviert zu werden (zum Beispiel 200°C).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist (S305).
  • Wenn die Temperatur des Abgases nicht gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, misst die Steuereinrichtung 70 eine NOx-Konzentration mittels eines Stickoxidsensors, der an der Zustromseite und der Abstromseite eines Aufwärmkatalysators (WCC) mit einem Dreiwegekatalysator zum Reinigen von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden, die in dem Abgas an der Abstromseite des Verbrennungsmotors enthalten sind, angeordnet ist, und ermittelt, ob die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist (S306).
  • Wenn die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert werden (S307).
  • Wenn die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators nicht aktiviert ist, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S305).
  • Dann ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob durch Änderung der Position des Schalthebels der D-Bereich oder der R-Bereich ausgewählt wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird (S308).
  • Wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S309).
  • Wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, ermittelt die Steuereinrichtung 70, ob die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S310).
  • Die Steuereinrichtung 70 setzt, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, den Zündzeitpunkt auf einen Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S311), setzt die Einlassdauer auf eine Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S312), und erhöht die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für die Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer (S313).
  • Wenn die Temperatur des Abgases kleiner als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S305), oder setzt die Steuereinrichtung 70 die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten Einlassdauer minimiert wird (S307).
  • Auf diese Weise kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durch Steuerung der Einlassdauer, der Auslassdauer und des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors die Menge von Emissionen, die in dem Abgas enthalten sind, reduziert werden. Durch Reduzieren der Menge von Emissionen, die in den Dreiwegekatalysator eintreten, während der Dreiwegekatalysator nicht aufgewärmt ist, kann die Menge von Emissionen, die aus dem Fahrzeug austreten, reduziert werden.
  • Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „vorn“, „hinten“ usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben. Es versteht sich ferner, dass sich der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen auf sowohl eine direkte als auch eine indirekte Verbindung bezieht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020180154531 [0001]
    • KR 1619394 [0041]

Claims (16)

  1. System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, wobei das System aufweist: einen Verbrennungsmotor (10), der eine Brennkammer (12), ein Einlassventil (14), das in der Brennkammer (12) zum wahlweisen Zuführen von Luft oder einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu der Brennkammer (12) vorgesehen ist, eine Zündkerze (15), die in der Brennkammer (12) vorgesehen ist, um einen Brenner zum Verbrennen des Gemisches zu zünden, und ein Auslassventil (16) aufweist, das in der Brennkammer (12) montiert ist, um wahlweise Abgas in der Brennkammer (12) zu einer Außenseite der Brennkammer (12) abzuführen; eine Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (30), die vorgesehen ist, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils (14) und eine Auslassdauer des Auslassventils (16) einzustellen; einen Aufwärmkatalysator (WCC) (60), der einen Dreiwegekatalysator (TWC) zum Reinigen von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, an einer Abstromseite des Verbrennungsmotors (10) aufweist; und eine Steuereinrichtung (70), die derart konfiguriert ist, dass sie einen ersten Zündzeitpunkt der Zündkerze (15), die erste Einlassdauer und die Auslassdauer basierend auf einer Antriebsbedingung eines Fahrzeuges einstellt, wobei die Steuereinrichtung (70) derart konfiguriert ist, dass sie den ersten Zündzeitpunkt auf einen zweiten Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs setzt, wobei die Steuereinrichtung (70) derart konfiguriert ist, dass sie die erste Einlassdauer auf eine zweite Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs setzt, und wobei die Steuereinrichtung (70) derart konfiguriert ist, dass sie die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzt, so dass eine Summe von Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert ist, wenn eine Temperatur des Abgases nach dem Starten des Verbrennungsmotors (10) gleich wie oder größer als eine Katalysatoraktivierungstemperatur ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (70) nach dem Starten des Verbrennungsmotors (10), bis die Temperatur des Abgases die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht, derart konfiguriert ist, dass sie die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzt, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (70) nach dem Starten des Verbrennungsmotors (10), bis die Temperatur des Abgases die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht, derart konfiguriert ist, dass sie die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzt, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert ist.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (70) derart konfiguriert ist, dass sie durch die Konzentration von Stickoxiden (NOx), die mittels eines Stickoxid(NOx)-Sensors an der Zustromseite und der Abstromseite des WCC (60) gemessen wird, ermittelt, wenn die Stickoxid(NOx)-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators (TWC) bei einer Temperatur des Abgases unter der Katalysatoraktivierungstemperatur aktiviert ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (10), wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist und eine Schaltstufe als ein D-Bereich oder ein R-Bereich erfasst ist oder ein Gaspedal niedergedrückt ist, derart konfiguriert ist, dass sie die Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer setzt, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert ist.
  6. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) ein Einlassventil (14), eine Zündkerze (15) und ein Auslassventil (16) aufweist, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (30) vorgesehen ist, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils (14) und eine Auslassdauer des Auslassventils (16) einzustellen, und wobei das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors (10) aufweist: Setzen eines ersten Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases, wenn der Verbrennungsmotor (10) gestartet wird (S101, S102); Setzen der ersten Einlassdauer auf eine zweite Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S103); Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass eine Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird (S104); Ermitteln, wenn eine Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S105); und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist (S106).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner aufweisend: wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist, Ermitteln, wenn eine Schaltstufe als ein D-Bereich oder ein R-Bereich erfasst wird oder ein Gaspedal niedergedrückt wird (S107); und wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend: wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, Ermitteln, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S109); und wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Setzen des ersten Zündzeitpunktes auf einen zweiten Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S110), Setzen der zweiten Einlassdauer auf eine dritte Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S111), und Erhöhen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für eine Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten dritten Einlassdauer (S112).
  9. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) ein Einlassventil (14), eine Zündkerze (15) und ein Auslassventil (16) aufweist, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (30) vorgesehen ist, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils (14) und eine Auslassdauer des Auslassventils (16) einzustellen, und wobei das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors (10) aufweist: Setzen eines Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases, wenn der Verbrennungsmotor (10) gestartet wird (S201, S202); Setzen der ersten Einlassdauer auf eine zweite Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S203); Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert werden (S204); Ermitteln, wenn eine Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S205); und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass eine Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist (S206).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner aufweisend: wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist, Ermitteln, wenn eine Schaltstufe als ein D-Bereich oder ein R-Bereich erfasst wird oder ein Gaspedal niedergedrückt wird (S207); und wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird (S208).
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend: wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, Ermitteln, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S209); und wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Setzen des ersten Zündzeitpunktes auf einen zweiten Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S210), Setzen der zweiten Einlassdauer auf eine dritte Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S211), und Erhöhen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für eine Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten dritten Einlassdauer (S212).
  12. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer versehen ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) ein Einlassventil (14), eine Zündkerze (15) und ein Auslassventil (16) aufweist, und die Vorrichtung für doppelt kontinuierlich variable Ventilöffnungsdauer (30) vorgesehen ist, um eine erste Einlassdauer des Einlassventils (14) und eine Auslassdauer des Auslassventils (16) einzustellen, und wobei das Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors (10) aufweist: Setzen eines Zündzeitpunktes auf einen optimalen Zündzeitpunkt entsprechend einer Zieltemperatur eines Abgases, wenn der Verbrennungsmotor (10) gestartet wird (S301, S302); Setzen der ersten Einlassdauer auf eine zweite Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S303); Ermitteln, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist (S304); und Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass eine Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist (S305).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend: wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist, Messen einer NOx-Konzentration mittels eines Stickoxid(NOx)-Sensors, der an einer Zustromseite und einer Abstromseite eines Aufwärmkatalysators (WCC) (60) installiert ist, der einen Dreiwegekatalysator (TWC) zum Reinigen der Kohlenwasserstoffe (HC), von Kohlenmonoxid (CO) und der Stickoxide (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, an der Abstromseite des Verbrennungsmotors (10) aufweist, und Ermitteln, wenn eine Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators aktiviert ist (S306).
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: wenn die Stickoxid-Reinigungsfunktion des Dreiwegekatalysators (TWC) aktiviert ist, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Verbrennungsmotor-Emissionsmengen von Kohlenwasserstoffen (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert werden (S307).
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner aufweisend: Ermitteln, wenn eine Schaltstufe als ein D-Bereich oder ein R-Bereich erfasst wird oder ein Gaspedal niedergedrückt wird (S308); und wenn die Schaltstufe als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird oder das Gaspedal niedergedrückt wird, Setzen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer, so dass die Summe der Verbrennungsmotor-Emissionsmengen der Stickoxide (NOx) und der Kohlenwasserstoffe (HC) entsprechend der gesetzten zweiten Einlassdauer minimiert wird (S309).
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner aufweisend: wenn die Schaltstufe nicht als der D-Bereich oder der R-Bereich erfasst wird und das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, Ermitteln, wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist (S310); und wenn die Temperatur des Abgases gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Setzen des ersten Zündzeitpunktes auf einen zweiten Zündzeitpunkt innerhalb eines gesetzten Zündzeitpunktbereichs (S311), Setzen der zweiten Einlassdauer auf eine dritte Einlassdauer innerhalb eines gesetzten Einlassdauerbereichs (S312), und Erhöhen der Auslassdauer auf eine optimale Auslassdauer für eine Zielabgasreduzierung und eine optimale Auslassdauer entsprechend der gesetzten Einlassdauer (S313).
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