DE102020122750A1 - Systeme und verfahren zum erhöhen der motornennleistung unter global stoichiometrischem betrieb - Google Patents

Systeme und verfahren zum erhöhen der motornennleistung unter global stoichiometrischem betrieb Download PDF

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Abstract

Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Erhöhen der Motornennleistung unter global stoichiometrischem Betrieb bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Erhöhen der Motorleistung über eine partielle Motoranfettung und Abgasrückführung bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Anfetten eines ersten Satzes von Motorzylindern, Abmagern eines zweiten Satzes von Motorzylindern und Halten eines dritten Satzes von Motorzylindern bei Stöchiometrie, wobei Abgas von allen Motorzylindern ein stöchiometrisches Gemisch an einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung erzeugt, und Bereitstellen einer Abgasrückführung (AGR) für einen Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern, beinhalten. Auf diese Art und Weise ermöglichen Kühlwirkungen von der partiellen Anfettung des AGR, dass ein Motorluftstrom und somit die Motorleistung erhöht werden, während eine Effizienz der Emissionssteuervorrichtung beibehalten wird, wodurch Fahrzeugemissionen verringert werden.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors, um die Nennleistung über Einstellungen der Abgasrückführung und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhöhen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Ein typischer Ottomotor eines Fahrzeugs arbeitet während der meisten Betriebsbedingungen bei Stöchiometrie, wobei ihm gerade genug Kraftstoff zugeführt wird, um mit einer durch den Motor verbrauchten Luftmenge zu reagieren. Der Betrieb bei Stöchiometrie erhöht eine Effizienz eines Dreiwegekatalysators, der in einem Abgassystem des Motors positioniert ist, wodurch Fahrzeugemissionen reduziert werden. Im Allgemeinen erhöhen höhere Zylinderluftladungen die Motorleistung, und so sind einige Motoren mit einem Turbolader ausgestattet, um Wärme aus dem Abgas zu nutzen, um dem Motor mehr Luft zuzuführen, um die Motorleistung zu erhöhen. Das Erhöhen des Motorluftstroms erhöht jedoch die Temperatur der Abgassystemkomponenten, einschließlich einer Temperatur einer Turbine des Turboladers und einer Temperatur des Dreiwegekatalysators. Derartige Temperaturerhöhungen können zum Beispiel die Turbine und den Dreiwegekatalysator verschlechtern.
  • Daher können typische Ottomotoren eine globale Anfettungsstrategie einsetzen, um die Motorleistung zu erhöhen, wobei mehr Kraftstoff zugeführt wird als für eine vollständige Reaktion mit der durch den Motor verbrauchten Luftmenge. Insbesondere kühlt der zusätzliche, nicht umgesetzte Kraftstoff Abgassystemkomponenten, einschließlich der Turbine und des Dreiwegekatalysators. Dies ermöglicht mehr Luftstrom für eine erhöhte Leistung, während die wärmebedingte Verschlechterung der stromabwärts befindlichen Komponenten im Vergleich zum Betrieb bei Stöchiometrie reduziert wird. Das Abweichen von der Stöchiometrie verringert jedoch eine Effizienz des Dreiwegekatalysators, was zu erhöhten Fahrzeugemissionen führt.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass eine Lösung benötigt wird, um die durch globale Anfettung verfügbaren Leistungsgewinne beizubehalten oder sich diesen zu nähern, während Fahrzeugemissionen reduziert werden. Zum Beispiel ermöglichen es zunehmend strenge Fahrzeugemissionsstandards möglicherweise nicht, dass derartige globale Anfettungsstrategien durchgeführt werden. Ohne die Kühlwirkungen von nicht umgesetztem Kraftstoff, die durch Anfettung erreicht werden, kann der Motorluftstrom reduziert werden, um Abgassystemkomponenten vor einer wärmebedingten Verschlechterung zu schützen, wodurch eine maximal erreichbare Motorleistung reduziert wird.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, das Folgendes umfasst: Anfetten eines ersten Satzes von Zylindern, Abmagern eines zweiten Satzes von Zylindern und Halten eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie während des Betreibens eines Motors, wobei Abgas von dem ersten Satz, dem zweiten Satz und dem dritten Satz ein stöchiometrisches Gemisch an einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung erzeugt, und Bereitstellen einer Abgasrückführung (AGR) für einen Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern. Auf diese Weise kann die Motornennleistung erhöht werden, indem der Motor teilweise angefettet wird, ohne die Fahrzeugemissionen zu erhöhen.
  • Als ein Beispiel kann das Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, das Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und das Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion auf einen Motordrehmomentbedarf erfolgen, der größer als ein Schwellendrehmoment ist. Als ein weiteres Beispiel kann zusätzlich oder alternativ das Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, das Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und das Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie ferner als Reaktion darauf erfolgen, dass eine Rate der AGR eine Schwellenrate erreicht. Zum Beispiel kann das Schwellendrehmoment einem Drehmomentniveau entsprechen, über dem das kontinuierliche Drehmoment durch einen erhöhten Luftstrom zunimmt, während das Betreiben jedes Zylinders des Motors bei Stöchiometrie eine Abgastemperatur über eine Schwellentemperatur erhöhen kann, und über dem das Bereitstellen von AGR alleine die Abgastemperatur nicht unter der Schwellentemperatur halten kann.
  • Als ein weiteres Beispiel kann der Motor eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhalten. Daher kann der dritte Satz von Zylindern einen Zylinder beinhalten, kann der erste Satz von Zylindern eine erste Hälfte einer Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor beinhalten und kann der zweite Satz von Zylindern eine zweite Hälfte der Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor beinhalten. Ferner kann ein AGR-Kanal zwischen einem Abgasrohr mindestens eines Zylinders des ersten Satzes von Zylindern und dem Ansaugkanal gekoppelt sein, um vorzugsweise AGR von dem ersten Satz von Zylindern bereitzustellen. Durch das Bereitstellen von AGR von dem ersten Satz von Zylindern kann die AGR ebenfalls angefettet werden. Die angefettete AGR kann Klopfunterdrückung aufgrund höherer Konzentrationen von Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid bereitstellen, was ermöglicht, dass der Zündzeitpunkt vorgezogen wird, um das Motordrehmoment weiter zu erhöhen. Demnach kann der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder individuell eingestellt werden, um unterschiedliche Verbrennungsraten des ersten (angefetteten) Satzes von Zylindern, des zweiten (abgemagerten) Satzes von Zylindern und des dritten (stöchiometrischen) Satzes von Zylindern zu berücksichtigen.
  • Durch partielles Anfetten des Motors, während ein gesamtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bei Stöchiometrie gehalten wird, können die Kühlwirkungen der Anfettung der Abgassystemkomponente erreicht werden, während die Emissionssteuervorrichtung effizient betrieben wird, wodurch Fahrzeugemissionen verringert werden, während die Motorleistung erhöht wird. Ferner kann die angefettete AGR eine zusätzliche Kühlung der Abgassystemkomponente sowie eine Klopfunterdrückung bereitstellen, wodurch ermöglicht wird, dass der Zündzeitpunkt für eine weitere Erhöhung der Motorleistung optimiert wird. Insgesamt kann der Motor mit einem höheren Luftverbrauch für eine erhöhte Motorleistung betrieben werden, während die wärmebedingte Verschlechterung der stromabwärts befindlichen Komponenten, einschließlich einer Turboladerturbine und einer Emissionssteuervorrichtung, im Vergleich zum Betreiben jedes Motorzylinders bei Stöchiometrie verringert werden kann.
  • Es sollte sich verstehen, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorangehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders, der in einem Motorsystem enthalten sein kann.
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für ein Motorsystem.
    • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für ein Motorsystem.
    • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels für ein Motorsystem.
    • 5 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Übergehen in einen und aus einem stöchiometrischen Modus, einen/einem Leistungs-AGR-Modus und einen/einem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage des Motorbedarfs dar.
    • 6 zeigt eine Beziehung zwischen Motorleistung und AGR-Rate bei unterschiedlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisaufteilungen.
    • 7 zeigt eine prognostische beispielhafte Zeitachse zum Einstellen des Motorbetriebs für einen Übergang zwischen verschiedenen Betriebsmodi, einschließlich eines stöchiometrischen Modus, eines Leistungs-AGR-Modus und eines geteilten Lambda-Modus, auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Erhöhen einer Nennleistung eines Motors über Abgasrückführung (AGR) und partielle Motoranfettung. Der Motor kann verschiedene Mehrzylinderkonfigurationen beinhalten, wie etwa die beispielhaften Motorsystemkonfigurationen, die in den 2-4 gezeigt sind, die ermöglichen, dass AGR selektiv aus einem Teilsatz der Zylinder für die AGR-Anfettung während der partiellen Motoranfettung entnommen wird. Insbesondere zeigt 2 eine 4-Reihenkonfiguration, die zwei Zylinder, die an einen ersten Abgaskrümmer gekoppelt sind, und zwei Zylinder, die an einen zweiten Abgaskrümmer gekoppelt sind, beinhaltet, wobei der zweite Abgaskrümmer an einen AGR-Kanal gekoppelt ist. 3 zeigt eine V-6-Konfiguration, bei der AGR nur von einer der zwei Zylinderbänke bereitgestellt wird. 4 zeigt eine 3-Reihenkonfiguration, die den AGR-Kanal beinhaltet, der an ein Abgasrohr eines Zylinders gekoppelt ist. Ferner kann jeder Zylinder des Motors eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa in 1 gezeigt. Eine Steuerung kann den Motor über das beispielhafte Verfahren aus 5 in das und aus dem Betreiben mit der partiellen Anfettung bringen, was hierin als geteilter Lambda-Modus bezeichnet wird. Zum Beispiel kann das Übergehen in den geteilten Lambda-Modus eine Reihe von Anpassungen von AGR-Rate, Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Zündzeitpunkt beinhalten. Als ein anderes Beispiel kann die Motorleistung über AGR allein erhöht werden, bevor die AGR-Rate einen Schwellenwert erreicht, während alle Zylinder des Motors bei Stöchiometrie betrieben werden, was hierin als ein Leistungs-AGR-Modus bezeichnet wird. Ferner kann der Motor in einem stöchiometrischen Modus ohne Verwendung von AGR betrieben werden, um die Motorleistung zu erhöhen, wenn der Motorbedarf geringer ist (z. B. unter einem Schwellenwert liegt). 6 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der AGR-Rate und der Motorleistung bei verschiedenen Lambda-Aufteilungen (z. B. eine Differenz zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer ersten Zylindergruppe und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer zweiten Zylindergruppe) und veranschaulicht im Allgemeinen, wie die AGR-Rate und die Lambda-Aufteilung eingestellt werden, während zwischen dem Leistungs-AGR-Modus und dem geteilten Lambda-Modus gewechselt wird. Eine beispielhafte Zeitachse, die den Übergang zwischen dem stöchiometrischen Modus, dem Leistungs-AGR-Modus und dem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs veranschaulicht, ist in 7 gezeigt. Auf diese Weise kann die Motornennleistung erhöht werden, ohne die Fahrzeugemissionen zu erhöhen oder Abgaskomponenten über Temperaturerhöhungen zu beeinträchtigen.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders 130 einer Brennkraftmaschine 10, der in einem Fahrzeug 5 enthalten sein kann. Die Brennkraftmaschine 10 kann ein Mehrzylindermotor sein, und verschiedene Motorsystemkonfigurationen für den Motor 10 werden nachstehend in Bezug auf die 2-4 beschrieben. Der Zylinder (z. B. die Brennkammer) 130 beinhaltet eine Kühlmittelhülse 114 und Zylinderwände 132 mit einem Kolben 136, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Die Brennkammer 130 kommuniziert der Darstellung nach mit einem Ansaugkrümmer 44 über ein Einlassventil 4 und einen Ansaugkanal 22 und mit einem Abgaskanal 86 über ein Auslassventil 8.
  • In der dargestellten Ansicht befinden sich das Einlassventil 4 und das Auslassventil 8 in einer oberen Region der Brennkammer 130. Das Einlassventil 4 und das Auslassventil 8 können durch eine Steuerung 12 unter Verwendung jeweiliger Nockenbetätigungssysteme, die einen oder mehrere Nocken beinhalten, gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme können eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockensteuerzeit (variable cam timing - VCT), variablen Ventilsteuerzeit (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) nutzen, um den Ventilbetrieb zu variieren. Im dargestellten Beispiel wird das Einlassventil 4 durch einen Einlassnocken 151 gesteuert und wird das Auslassventil 8 durch einen Auslassnocken 153 gesteuert. Der Einlassnocken 151 kann über einen Einlassventilsteuerzeitaktor 101 betätigt werden und der Auslassnocken 153 kann über einen Auslassventilsteuerzeitaktor 103 gemäß dem Satz von Einlass- bzw. Auslassventilsteuerzeiten betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile über den Einlassventilsteuerzeitaktor 101 bzw. Auslassventilsteuerzeitaktor 103 abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilsteuerzeitaktor 103 senden, um das Auslassventil 8 abzuschalten, sodass es geschlossen bleibt und sich zu seiner festgelegten Steuerzeit nicht öffnet. Die Position des Einlassnockens 151 und Auslassnockens 153 kann durch Nockenwellenpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden.
  • In einigen Beispielen können die Einlass- und/oder Auslassventile durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 130 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, beinhalten. In noch anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem zur variablen Ventilsteuerzeit gesteuert werden.
  • Der Zylinder 130 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, wobei es sich um ein Verhältnis von dem Volumen des Kolbens 136 am unteren Totpunkt zu dem am oberen Totpunkt handelt. Üblicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in einem Bereich von 9:1 bis 10:1. Allerdings kann in einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, das Verdichtungsverhältnis erhöht sein. Dies kann zum Beispiel auftreten, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund von deren Auswirkung auf das Motorklopfen ebenfalls erhöht sein.
  • In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Bei ausgewählten Betriebsmodi kann das Zündsystem 88 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA (Spark Advance) von der Steuerung 12 der Brennkammer 130 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Beispielen kann die Zündkerze 92 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleitet, wie etwa, wenn der Motor 10 ein Dieselmotor ist.
  • Als nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 130 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diese einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 130 bereit. Zwar zeigt 1 die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung, jedoch kann sie auch über dem Kolben angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Eine derartige Position kann das Vermischen und die Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um das Vermischen zu verbessern. In einem anderen Beispiel kann es sich bei der Einspritzvorrichtung 66 um eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung handeln, die Kraftstoff stromaufwärts des Zylinders 130 in die Ansaugöffnung bereitstellt.
  • Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 180, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff mit einem niedrigerem Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe abgegeben werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckmessumformer beinhalten, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten, wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Bei diesen Unterschieden kann es sich um unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. handeln. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 180 an ein Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem gekoppelt sein, das einen Kanister zum Speichern von Kraftstoffdämpfen aus Betankungsvorgängen und dem täglichen Betrieb beinhaltet. Die Kraftstoffdämpfe können während des Motorbetriebs aus dem Kanister zu den Motorzylindern gespült werden, wenn Spülbedingungen erfüllt sind.
  • Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch die Steuerung 12 und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 113 über ein Fahrpedal 116 und einen Fahrpedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Fahrpedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositionssignal (PP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Fahrpedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositionssignal (BPP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Auf das Speichermedium mit Festwertspeicher 106 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Mikroprozessor 102 ausgeführt werden können, um die hierin beschriebenen Verfahren und Routinen sowie andere Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, durchzuführen. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich einer Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassenmesser 48, eines Motorkühlmitteltemperatursignals (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an die Kühlmittelhülse 114 gekoppelt ist, eines Zündungsprofilaufnehmersignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist, einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor, der an die Drossel 62 gekoppelt ist, und eines Absolutkrümmerdrucksignals (MAP) von dem MAP-Sensor 122, der an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen.
  • Auf Grundlage von Eingaben von einem oder mehreren der vorstehend genannten Sensoren kann die Steuerung 12 einen oder mehrere Aktoren einstellen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Drossel 62, die Zündkerze 92, die Einlass-/Auslassventile und -nocken usw. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes, die bzw. der darin programmiert ist und einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen, wofür ein Beispiel unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
  • In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich beim Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug den Motor 10 und eine elektrische Maschine 161. Die elektrische Maschine 161 kann ein Elektromotor oder ein Motorgenerator sein und kann somit in dieser Schrift auch als elektrischer Motor bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 170 auf, um den Fahrzeugrädern 160 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 170 bereitzustellen.
  • Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 166 zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 161 mit bzw. von dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 167 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Wie vorstehend erwähnt, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10. Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung eines ersten beispielhaften Motorsystems 200 gezeigt, das in dem Antriebssystem des Fahrzeugs 5 aus 1 enthalten sein kann. Zum Beispiel stellt das Motorsystem 200 eine erste beispielhafte Motorkonfiguration des Motors 10 bereit, die in 1 eingeführt wurde. Somit sind bereits in 1 eingeführte Komponenten mit denselben Bezugszeichen dargestellt und werden nicht erneut eingeführt. In dem in 2 gezeigten Beispiel beinhaltet der Motor 10 die Zylinder 13, 14, 15 und 18, die in einer 4-Reihenkonfiguration angeordnet sind, wenngleich andere Konfigurationen des Motors 10 in Bezug auf 3 und 4 beschrieben werden. Die Motorzylinder können oben durch einen Zylinderkopf abgedeckt sein. In Bezug auf 2 werden die Zylinder 14 und 15 hierin als innere Zylinder (oder Innenzylinder) bezeichnet und werden die Zylinder 13 und 18 hierin als äußere Zylinder (oder Außenzylinder) bezeichnet. Die in 2 gezeigten Zylinder können jeweils eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa die vorstehend in Bezug auf 1 beschriebene Zylinderkonfiguration.
  • Jeder der Zylinder 13, 14, 15 und 18 beinhaltet mindestens ein Einlassventil 4 und mindestens ein Auslassventil 8. Die Einlass- und Auslassventile können hierin als Zylindereinlassventile bzw. Zylinderauslassventile bezeichnet werden. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert, kann eine Steuerzeit (z. B. Öffnungssteuerzeit, Schließsteuerzeit, Öffnungsdauer usw.) von jedem Einlassventil 4 und jedem Auslassventil 8 über verschiedene Ventilsteuerzeitsysteme gesteuert werden.
  • Jeder Zylinder nimmt Ansaugluft (oder ein Gemisch aus Ansaugluft und zurückgeführtem Abgas, wie nachstehend dargelegt wird) aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Luftansaugkanal 28 auf. Der Ansaugkrümmer 44 ist über Ansaugöffnungen (z.B. Krümmerrohre) 22 an die Zylinder gekoppelt. Auf diese Weise kann jede Zylinderansaugöffnung selektiv mit dem Zylinder kommunizieren, an den sie über ein entsprechendes Einlassventil 4 gekoppelt ist. Jede Ansaugöffnung kann dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, Luft, zurückgeführtes Abgas und/oder Kraftstoff zur Verbrennung zuführen.
  • Wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben, kann ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 Kraftstoff zu einer anderen Steuerzeit in jeden Zylinder einspritzen, sodass Kraftstoff jedem Zylinder zu einer geeigneten Steuerzeit in einem Motorzyklus zugeführt wird. Im hierin verwendeten Sinne bezieht sich ein „Motorzyklus“ auf einen Zeitraum, in welchen jeder Motorzylinder einmal in einer festgelegten Zylinderzündreihenfolge zündet. Ein verteilerloses Zündsystem stellt als Reaktion auf das Signal SA von der Steuerung 12 zum Einleiten einer Verbrennung den Zylindern 13, 14, 15 und 18 über die entsprechende Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Eine Steuerzeit des Zündfunken kann individuell für jeden Zylinder optimiert werden, wie nachstehend in Bezug auf 5 weiter beschrieben wird.
  • Die inneren Zylinder 14 und 15 sind jeweils an eine Abgasöffnung (z. B. das Krümmerrohr) 86 gekoppelt und die äußeren Zylinder 13 und 18 sind jeweils an eine Abgasöffnung 87 gekoppelt, um Verbrennungsabgase zu einem Abgassystem 84 zu leiten. Jede Abgasöffnung 86 und 87 kann selektiv mit dem Zylinder, an den sie über das entsprechende Auslassventil 8 gekoppelt ist, kommunizieren. Konkret, wie in 2 gezeigt, leiten die Zylinder 14 und 15 Abgase über Abgasöffnungen 86 zu einem ersten Abgaskrümmer 81 und leiten die Zylinder 13 und 18 Abgase über Abgasöffnungen 87 zu einem zweiten Abgaskrümmer 85. Der erste Abgaskrümmer 81 und der zweite Abgaskrümmer 85 kommunizieren nicht direkt miteinander (z. B. koppelt kein Kanal die beiden Abgaskrümmer direkt aneinander).
  • Das Motorsystem 200 beinhaltet ferner einen Turbolader 164, der eine Turbine 165 und einen Ansaugverdichter 162, die an eine gemeinsame Welle (nicht gezeigt) gekoppelt sind, beinhaltet. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Turbine 165 eine Twin-Scroll-Turbine (oder Doppelschneckenturbine). In einem derartigen Beispiel kann eine erste, heißere Spirale der Twin-Scroll-Turbine an den zweiten Abgaskrümmer 85 gekoppelt sein und kann eine zweite, kühlere Spirale der Twin-Scroll-Turbine kann an den ersten Abgaskrümmer 81 gekoppelt sein, sodass der erste Abgaskrümmer 81 und der zweite Abgaskrümmer 85 bis zum Turbinenrad getrennt bleiben. Zum Beispiel können die zwei Spiralen jeweils Gas um den gesamten Umfang des Rades einführen, aber an unterschiedlichen axialen Stellen. Alternativ können die zwei Spiralen über einen Abschnitt des Umfangs, wie etwa ungefähr 180 Grad des Umfangs, jeweils Gas in die Turbine einführen. In einem anderen Beispiel kann der Motor 10 eine Mono-Scroll-Turbine beinhalten. In einigen Beispielen der Mono-Scroll-Turbine können der erste Abgaskrümmer 81 und der zweite Abgaskrümmer 85 kombiniert werden, bevor sie das Turbinenrad erreichen. Die Twin-Scroll-Konfiguration kann dem Turbinenrad im Vergleich zu der Mono-Scroll-Konfiguration eine größere Leistung bereitstellen, indem ein Mindestvolumen (z. B. Abgas aus zwei Zylindern und ein kleineres Krümmervolumen) von einem vorgegebenen Verbrennungsereignis bereitgestellt wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Mono-Scroll-Konfiguration die Verwendung von kostengünstigeren Turbinen, die höhere Temperaturtoleranzen aufweisen.
  • Die Drehung der Turbine 165 treibt die Drehung des Verdichters 162 an, der innerhalb des Ansaugkanals 28 angeordnet ist. Demnach wird die Ansaugluft an dem Verdichter 162 aufgeladen (z. B. mit Druck beaufschlagt) und bewegt sich stromabwärts zu dem Ansaugkrümmer 44. Abgase treten aus der Turbine 165 in einen Abgaskanal 74 aus. In einigen Beispielen kann ein Wastegate über die Turbine 165 (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Insbesondere kann das Wastegate-Ventil in einer Umgehung, die zwischen einem Einlass der Turbine 165 und einem Abgaskanal 74 stromabwärts eines Auslasses der Turbine 165 gekoppelt ist, enthalten sein. Das Wastegate-Ventil kann eine Abgasmenge steuern, die durch die Umgehung und zum Auslass der Turbine strömt. Zum Beispiel kann bei zunehmender Öffnung des Wastegate-Ventils eine Abgasmenge, die durch die Umgehung und nicht durch die Turbine 165 strömt, zunehmen, wodurch eine Leistungsmenge verringert wird, die zum Antreiben der Turbine 165 und des Verdichters 162 verfügbar ist. Als ein anderes Beispiel nimmt bei abnehmender Öffnung des Wastegate-Ventils die Abgasmenge, die durch die Umgehung strömt, ab, wodurch die Leistungsmenge erhöht wird, die zum Antreiben der Turbine 165 und des Verdichters 162 verfügbar ist. Auf diese Weise kann eine Position des Wastegate-Ventils einen Betrag der Aufladung, die durch den Turbolader 164 bereitgestellt wird, gesteuert werden. In anderen Beispielen kann die Turbine 165 eine Turbine mit variabler Geometrie (variable geometry turbine - VGT) sein, die einstellbare Schaufeln beinhaltet, um ein effektives Seitenverhältnis der Turbine 165 zu ändern, wenn sich die Motorbetriebsbedingungen ändern, um einen gewünschten Ladedruck bereitzustellen. Somit kann das Erhöhen der Drehzahl des Turboladers 164, wie etwa durch weiteres Schließen des Wastegate-Ventils oder Einstellen von Turbinenschaufeln, das Ausmaß der bereitgestellten Aufladung erhöhen, und die Drehzahl des Turboladers 164 verringern, wie etwa durch weiteres Öffnen des Wastegate-Ventils oder Einstellen der Turbinenschaufeln, kann das Ausmaß der bereitgestellten Aufladung verringern.
  • Nach dem Austreten aus der Turbine 165 strömen Abgase stromabwärts im Abgaskanal 74 zu einer Emissionssteuervorrichtung 70. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Katalysatorbausteine und/oder einen oder mehrere Partikelfilter. Zum Beispiel kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dreiwegekatalysator beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Stickoxide (NOx) chemisch zu reduzieren und Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) zu oxidieren. In einigen Beispielen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 zusätzlich oder alternativ einen Benzinpartikelfilter (gasoline particulate filter - GPF) beinhalten. Nach Durchlaufen der Emissionssteuervorrichtung 70 können Abgase zu einem Auspuffrohr herausgeleitet werden. Als ein Beispiel kann der Dreiwegekatalysator bei der Behandlung von Abgas mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) maximal wirksam sein, wie nachstehend ausgeführt wird.
  • Der Abgaskanal 74 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Abgassensoren in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 12, die in einem Steuersystems 17 enthalten ist. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Abgaskanal 74 eine erste Lambdasonde 90, die stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist. Die erste Lambdasonde 90 kann dazu konfiguriert sein, einen Sauerstoffgehalt des Abgases zu messen, das in die Emissionssteuervorrichtung 70 eintritt. Der Abgaskanal 74 kann eine oder mehrere zusätzliche Lambdasonden beinhalten, die entlang des Abgaskanals 74 positioniert sind, wie etwa eine zweite Lambdasonde 91, die stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist. Die zweite Lambdasonde 91 kann demnach dazu konfiguriert sein, den Sauerstoffgehalt des Abgases zu messen, das in die Emissionssteuervorrichtung 70 eintritt. In einem Beispiel kann es sich bei einer oder mehreren von der Lambdasonde 90 und der Lambdasonde 91 um Breitbandlambdasonden (universal exhaust gas oxygen sensors - UEGO-Sonden) handeln. Alternativ dazu kann mindestens eine der Lambdasonden 90 und 91 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden. Der Abgaskanal 74 kann verschiedene andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren. Wie in 2 gezeigt, ist zum Beispiel ein Sensor 96 innerhalb des Abgaskanals 74 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert. Der Sensor 96 kann ein Druck- und/oder Temperatursensor sein. Demnach kann der Sensor 96 dazu konfiguriert sein, den Druck und/oder die Temperatur des Abgases zu messen, das in die Emissionssteuervorrichtung 70 eintritt.
  • Der zweite Abgaskrümmer 85 ist direkt an einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) 50 gekoppelt, der in einem AGR-System 56 enthalten ist. Der AGR-Kanal 50 ist zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 85 und dem Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 gekoppelt. Demnach werden Abgase von dem zweiten Abgaskrümmer 85 (und nicht dem ersten Abgaskrümmer 81) über den AGR-Kanal 50, der Hochdruck-AGR bereitstellt, zu dem Luftansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 geleitet. In anderen Beispielen kann der AGR-Kanal 50 jedoch stromaufwärts des Verdichters 162 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt sein.
  • Wie in 2 gezeigt, kann der AGR-Kanal 50 einen AGR-Kühler 52 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Abgase zu kühlen, die von dem zweiten Abgaskrümmer 85 zu dem Ansaugkanal 28 strömen, und kann ferner ein darin angeordnetes AGR-Ventil 54 beinhalten. Die Steuerung 12 ist dazu konfiguriert, eine Position des AGR-Ventils 54 zu betätigen und einzustellen, um eine Strömungsrate und/oder -menge von Abgasen, die durch den AGR-Kanal 50 strömen, zu steuern. Wenn sich das AGR-Ventil 54 in einer geschlossenen (z. B. vollständig geschlossenen) Position befindet, können keine Abgase von dem zweiten Abgaskrümmer 85 zu dem Ansaugkanal 28 strömen. Wenn sich das AGR-Ventil 54 in einer offenen Position (z. B. von teilweise offen zu vollständig offen) befindet, können Abgase von dem zweiten Abgaskrümmer 85 zu dem Ansaugkanal 28 strömen. Die Steuerung 12 kann das AGR-Ventil 54 auf eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen einstellen. In anderen Beispielen kann die Steuerung 12 das AGR-Ventil 54 lediglich derart einstellen, dass es entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen ist. Ferner kann ein Drucksensor 34 in einigen Beispielen in dem AGR-Kanal 50 stromaufwärts des AGR-Ventils 54 angeordnet sein.
  • Wie in 2 gezeigt, ist der AGR-Kanal 50 stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (charge air cooler - CAC) 40 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt. Der CAC 40 ist dazu konfiguriert, Ansaugluft zu kühlen, wenn sie den CAC 40 passiert. In einem alternativen Beispiel kann der AGR-Kanal 50 stromabwärts des CAC 40 (und stromabwärts des Verdichters 162) an den Ansaugkanal 28 gekoppelt sein. In einigen derartigen Beispielen kann der AGR-Kühler 52 nicht im AGR-Kanal 50 enthalten sein, da der CAC-Kühler 40 sowohl die Ansaugluft als auch die rückgeführten Abgase kühlen kann. Der AGR-Kanal 50 kann ferner eine darin angeordnete Lambdasonde 36 beinhalten, die dazu konfiguriert ist, einen Sauerstoffgehalt von Abgasen zu messen, die von dem zweiten Abgaskrümmer 85 durch den AGR-Kanal 50 strömen. In einigen Beispielen kann der AGR-Kanal 50 zusätzliche Sensoren beinhalten, wie etwa Temperatur- und/oder Feuchtigkeitssensoren, um eine Zusammensetzung und/oder Qualität des Abgases zu bestimmen, das von dem zweiten Abgaskrümmer 85 zu dem Ansaugkanal 28 rückgeführt wird.
  • Der Ansaugkanal 28 beinhaltet ferner eine Drossel 62. Wie in 2 gezeigt, ist die Drossel 62 stromabwärts des CAC 40 und stromabwärts von der Stelle positioniert, an der der AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt ist (z. B. stromabwärts einer Verbindungsstelle zwischen dem AGR-Kanal 50 und dem Ansaugkanal 28). Eine Position einer Drosselklappe 64 der Drossel 62 kann durch die Steuerung 12 über einen Drosselaktor (nicht gezeigt), der kommunikativ an die Steuerung 12 gekoppelt ist, eingestellt werden. Durch Modulieren der Drossel 62 während des Betreibens des Verdichters 162 kann eine gewünschte Menge von Frischluft und/oder zurückgeführtem Abgas mit aufgeladenem Druck über den Ansaugkrümmer 44 an die Motorzylinder abgegeben werden.
  • Um Verdichterpumpen zu reduzieren, kann mindestens ein Teil der durch den Verdichter 162 verdichteten Luftladung zu dem Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Ein Verdichterrückführungskanal 41 kann zum Zurückführen von verdichteter Luft aus einem Verdichterauslass stromaufwärts des CAC 40 zu einem Verdichtereinlass bereitgestellt sein. Ein Verdichterrückführungsventil (compressor recirculation valve - CRV) 42 kann zum Einstellen einer Menge von Strömung, die zu dem Verdichtereinlass zurückgeführt wird, bereitgestellt sein. In einem Beispiel kann das CRV 42 über einen Befehl von der Steuerung 12 als Reaktion auf tatsächliche oder erwartete Verdichterpumpbedingungen in den offenen Zustand betätigt werden.
  • Der Ansaugkanal 28 kann einen oder mehrere zusätzliche Sensoren beinhalten (wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Strömungsratensensoren und/oder Lambdasonden). Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Ansaugkanal 28 einen MAF-Sensor 48, der stromaufwärts des Verdichters 162 in dem Ansaugkanal 28 angeordnet ist. Ein Ansaugdruck- und/oder -temperatursensor 31 ist ebenfalls im Ansaugkanal 28 stromaufwärts des Verdichters 162 positioniert. Eine Ansauglambdasonde 35 kann sich in dem Ansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 und stromaufwärts des CAC 40 befinden. Ein zusätzlicher Ansaugdrucksensor 37 kann in dem Ansaugkanal 28 stromabwärts des CAC 40 und stromaufwärts der Drossel 62 (z. B. ein Drosseleinlassdrucksensor) positioniert sein. In einigen Beispielen kann, wie in 2 gezeigt, eine zusätzliche Ansauglambdasonde 39 in dem Ansaugkanal 28 zwischen dem CAC 40 und der Drossel 62 stromabwärts der Verbindungsstelle zwischen dem AGR-Kanal 50 und dem Ansaugkanal 28 positioniert sein. Ferner sind ein MAP-Sensor 122 und ein Ansaugkrümmertemperatursensor 123 innerhalb des Ansaugkrümmers 44 stromaufwärts der Motorzylinder positioniert gezeigt.
  • Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch das Steuersystem 17, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von dem Fahrzeugführer (wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben) gesteuert werden. Es ist gezeigt, dass das Steuersystem 17 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (wofür in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 83 sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 Druck-, Temperatursensoren und Lambdasonden beinhalten, die sich innerhalb des Ansaugkanals 28, Ansaugkrümmers 44, Abgaskanals 74 und AGR-Kanals 50 befinden, wie vorstehend beschrieben. Andere Sensoren können einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (throttle air temperature - TCT) beinhalten, der stromabwärts der Drossel 62 in dem Ansaugkanal gekoppelt ist. Ferner ist anzumerken, dass der Motor 10 alle oder nur einen Teil der in 2 gezeigten Sensoren beinhalten kann. Als ein anderes Beispiel können die Aktoren 83 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, eine Drossel 62, ein CRV 42, ein AGR-Ventil 54 und Zündkerzen 92 beinhalten. Die Aktoren 83 können ferner verschiedene Nockenwellensteuerzeitaktoren beinhalten, die an die Zylindereinlass- und -auslassventile gekoppelt sind (wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben). Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes, die bzw. der in einen Speicher der Steuerung 12 programmiert ist und einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. Eine beispielhafte Steuerungsroutine (z. B. ein Verfahren) ist in dieser Schrift in 5 beschrieben.
  • Die Konfiguration des Motorsystems 200 kann eine Verbesserung der Motorleistung ermöglichen, während Fahrzeugemissionen reduziert werden. Insbesondere können die durch den ersten Abgaskrümmer 81 aufgenommenen Gase ein anderes AFR aufweisen als die durch den zweiten Abgaskrümmer 85 aufgenommenen Gase, indem separate Abgaskrümmer integriert werden, die nicht direkt kommunizieren und Abgase von verschiedenen Zylindern aufnehmen. Hierin wird das AFR als relatives AFR diskutiert, definiert als Verhältnis eines tatsächlichen AFR eines vorgegebenen Gemisches zur Stöchiometrie und dargestellt durch Lambda (λ). Ein Lambda-Wert von 1 tritt während des stöchiometrischen Betriebs (z. B. bei der Stöchiometrie) auf, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch eine vollständige Verbrennungsreaktion erzeugt. Eine fette Zufuhr (λ <1) ergibt sich aus Luft-Kraftstoff-Gemischen mit mehr Kraftstoff im Verhältnis zur Stöchiometrie. Wenn zum Beispiel ein Zylinder angefettet wird, wird dem Zylinder über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 mehr Kraftstoff zugeführt als zum Erzeugen einer vollständigen Verbrennungsreaktion mit einer Luftmenge in dem Zylinder, was zu überschüssigem, nicht umgesetztem Kraftstoff führt. Im Gegensatz dazu ergibt sich eine magere Zufuhr (λ >1) aus Luft-Kraftstoff-Gemischen mit weniger Kraftstoff im Verhältnis zur Stöchiometrie. Wenn zum Beispiel ein Zylinder abgemagert wird, wird dem Zylinder über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 weniger Kraftstoff zugeführt als zum Erzeugen einer vollständigen Verbrennungsreaktion mit der Luftmenge in dem Zylinder, was zu überschüssigem, nicht umgesetztem Kraftstoff führt. Während des nominalen Motorbetriebs kann das AFR um die Stöchiometrie schwanken, wie etwa, wenn λ im Allgemeinen innerhalb von 2 % der Stöchiometrie bleibt. Zum Beispiel kann der Motor zwischen Einspritzzyklen von fett zu mager und von mager zu fett übergehen, was zu einem „durchschnittlichen“ Betrieb bei Stöchiometrie führt.
  • Ferner kann das AFR während einiger Motorbetriebsbedingungen von der Stöchiometrie abweichen. Als ein Beispiel ist die globale Anfettung (bei der jeder Zylinder mit einem fetten AFR betrieben wird) eine herkömmliche Strategie zur Leistungsverbesserung, um die Motorleistung zu erhöhen. Im Allgemeinen führen höhere Zylinderluftladungen zu mehr Motordrehmoment und somit zu mehr Motorleistung, wobei die Zylinderkraftstoffzufuhr auf Grundlage der höheren Luftladung entsprechend erhöht wird, um die Anfettung aufrechtzuerhalten. Insbesondere kühlt der zusätzliche, nicht umgesetzte Kraftstoff Motorsystemkomponenten, einschließlich der stromabwärts befindlichen Turbine 165 und der Emissionssteuervorrichtung 70, wodurch mehr Luftstrom für erhöhte Leistung ermöglicht wird, während die wärmebedingte Beeinträchtigung der stromabwärts befindlichen Komponenten reduziert wird (im Vergleich zum Betrieb bei Stöchiometrie mit der höheren Zylinderluftladung). Wie vorstehend erwähnt, ist die Emissionssteuervorrichtung 70 jedoch bei Stöchiometrie am effektivsten, und somit führt die vorstehend beschriebene globale Anfettungsstrategie zu erhöhten Fahrzeugemissionen, insbesondere erhöhten CO- und HC-Emissionen.
  • Daher kann gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie etwa, wenn ein hohes Motordrehmoment (oder eine hohe Motorleistung) angefordert wird, ein erster Satz von Zylindern bei einem ersten, fetten AFR betrieben werden und kann ein zweiter, verbleibender Satz von Motorzylindern bei einem zweiten, mageren AFR betrieben werden. Ein derartiger Betrieb wird hierin als „geteilter Lambda“-Betrieb (oder Betrieb in einem geteilten Lambda-Modus) bezeichnet. Insbesondere können die inneren Zylinder mit dem mageren AFR betrieben werden, was dazu führt, dass die Zylinder 14 und 15 mageres Abgas dem ersten Abgaskrümmer 81 zuführen, und die äußeren Zylinder können mit dem fetten AFR betrieben werden, was dazu führt, dass die Zylinder 13 und 14 fettes Abgas dem zweiten Abgaskrümmer 85 zuführen. Das magere Abgas im ersten Abgaskrümmer 81 kann vor dem Mischen an und stromabwärts von der Turbine 165 von dem fetten Abgas im zweiten Abgaskrümmer 85 isoliert werden. Ferner kann ein Abmagerungsgrad des zweiten Satzes von Zylindern auf Grundlage eines Anfettungsgrades des ersten Satzes von Zylindern ausgewählt werden, sodass sich das Abgas aus dem ersten Satz von Zylindern mit dem Abgas aus dem zweiten Satz von Zylindern vermischen kann, um ein stöchiometrisches Gemisch zu bilden, auch wenn keiner der Zylinder bei Stöchiometrie betrieben wird. Noch ferner ist der Anfettungsgrad des ersten Satzes von Zylindern (und der Grad der Abmagerung des zweiten Satzes von Zylindern) größer als die typische Schwankung bezüglich der Stöchiometrie, die während des nominalen Motorbetriebs durchgeführt wird. Als ein Beispiel kann der erste Satz von Zylindern bei einem fetten AFR betrieben werden, der einen Lambdawert in einem Bereich von 0,95-0,8 (z. B. 5-20 % fett) aufweist.
  • Durch das Beibehalten der gesamten (z. B. globalen) Stöchiometrie des Motors 10, auch während des Betriebs im geteilten Lambda-Betriebsmodus, können die Auspuffemissionen reduziert werden. Zum Beispiel kann das Betreiben im geteilten Lambda-Modus im Vergleich zu einem herkömmlichen angefetteten Motorbetrieb zu einer wesentlichen Reduzierung der CO-Emissionen führen (z. B. einer Reduzierung um 90 %), während eine erhöhte Motorkühlung und erhöhte Motorleistung bereitgestellt werden, ähnlich wie beim herkömmlichen angefetteten Motorbetrieb. Als ein Beispiel kann die Steuerung 12 den Motor 10 als Reaktion auf einen erhöhten Motorbedarf in den und aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus überführen, wie in Bezug auf 5 weiter beschrieben wird.
  • Da der AGR-Kanal 50 an den zweiten Abgaskrümmer 85 gekoppelt ist, der das angefettete Abgas von den äußeren Zylindern 13 und 18 während des geteilten Lambda-Betriebs aufnimmt, kann ferner das Abgas, das zum Ansaugkanal 28 zurückgeführt (und jedem Zylinder des Motors 10 zugeführt) wird, angefettet werden. Die angefettete AGR enthält im Vergleich zu magerer AGR und stöchiometrischer AGR relativ hohe Konzentrationen (oder Mengen) von CO und Wasserstoffgas. CO und Wasserstoffgas weisen hohe effektive Oktanzahlen auf, wodurch die Klopfgrenze jedes Zylinders ausgeglichen wird und eine Möglichkeit für eine zusätzliche Frühzündung sowohl an den angefetteten als auch an den abgemagerten Zylinder geschaffen wird. Die Frühzündung stellt der Turbine 165 und der Emissionssteuervorrichtung 70 eine zusätzliche Temperaturentlastung bereit, wodurch noch mehr Luftstrom (und somit Motorleistung) ermöglicht wird, als wenn der Motor 10 ohne angefettete AGR betrieben wird. Somit kann die gekühlte, angefettete AGR dem Motor 10 zusätzliche Klopf- und Effizienzvorteile bereitstellen. Noch ferner kann sogar vor dem Betrieb im geteilten Lambda-Modus und Anfetten der AGR das Bereitstellen von AGR bei hohen Motorlasten eine Motorkühlung bereitstellen, wodurch ermöglicht wird, dass der Motorluftstrom relativ dazu erhöht wird, wenn keine AGR bereitgestellt wird. Ein derartiger Betrieb wird hierin als ein Leistungs-AGR-Modus bezeichnet und wird in Bezug auf 5 näher beschrieben.
  • Andere Motorsystemkonfigurationen können zudem den Betrieb im geteilten Lambda-Modus mit angefetteter AGR für erhöhte Motorleistung und reduzierte Emissionen ermöglichen. Als nächstes zeigt 3 zeigt eine zweite beispielhafte Konfiguration des Motors 10. Insbesondere zeigt 3 ein beispielhaftes Motorsystem 300 mit dem Motor 10, der die Zylinder 13, 14, 15, 19, 20 und 21 in einer V-6-Konfiguration beinhaltet. Es ist jedoch auch eine andere Anzahl an Motorzylindern möglich, wie etwa eine V-8-Konfiguration. Mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Unterschiede kann das Motorsystem 300 im Wesentlichen identisch mit dem Motorsystem 200 aus 2 sein. Somit sind zuvor in 1 und 2 eingeführte Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und werden nicht erneut eingeführt.
  • In dem Beispiel des Motorsystems 300 beinhaltet der Motor 10 zwei Motorbänke, die erste Motorbank 312 und die zweite Motorbank 314. Insbesondere beinhaltet die erste Motorbank 312 die Zylinder 13, 14 und 15, die jeweils über die Ansaugkanäle 22 an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt sind, und die zweite Motorbank 314 beinhaltet die Zylinder 19, 20 und 21, die jeweils über die Ansaugkanäle 22 an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt sind. Jeder der Zylinder 13, 14 und 15 der ersten Motorbank 312 gibt Verbrennungsgase über Abgasöffnungen 86 an den ersten Abgaskrümmer 81 ab. Von dem ersten Abgaskrümmer 81 können die Gase zu einer Turbine 175 eines Turboladers 174 geleitet werden. Im Gegensatz dazu gibt jeder der Zylinder 19, 20 und 21 der zweiten Motorbank 314 Verbrennungsgase über Abgasöffnungen 87 an den zweiten Abgaskrümmer 85 ab, der von dem Abgaskrümmer 85 getrennt ist. Zum Beispiel koppeln keine Kanäle den ersten Abgaskrümmer 81 und den zweiten Abgaskrümmer 85 direkt. Vom zweiten Abgaskrümmer 85 können die Gase zur Turbine 165 des Turboladers 164 geleitet werden, der sich von dem Turbolader 174 unterscheidet. Zum Beispiel ist die Turbine 175 in einem ersten Abgaskanal 77 positioniert und nimmt Abgase ausschließlich aus dem ersten Abgaskrümmer 81 auf, um einen Verdichter 172 anzutreiben, der in einem Ansaugkanal 29 positioniert ist. Die Turbine 165 ist in einem zweiten Abgaskanal 76 positioniert und nimmt Abgase ausschließlich von dem Abgaskrümmer 85 auf, um den Verdichter 162 anzutreiben, der in dem Ansaugkanal 28 positioniert ist. Zum Beispiel kann der Verdichter 172, wie gezeigt, parallel zu dem Verdichter 162 gekoppelt sein.
  • Somit beinhaltet das Abgassystem 84 in der beispielhaften Konfiguration des Motorsystems 300 zwei separate Abgaskrümmer, den ersten Abgaskrümmer 81 und den zweiten Abgaskrümmer 85, die jeweils an Motorzylinder einer einzelnen Motorbank gekoppelt sind. Ferner beinhaltet das Abgassystem 84 zwei Turbolader, den Turbolader 164 und den Turbolader 174, die jeweils eine Turbine aufweisen, die positioniert ist, um Abgas von nur einem der zwei Abgaskrümmer aufzunehmen.
  • Der erste Abgaskanal 77 und der zweite Abgaskanal 76 laufen zusammen und sind stromabwärts der Turbinen 175 bzw. 165 an den Abgaskanal 74 gekoppelt. Der Abgaskanal 74 dient als gemeinsamer Abgaskanal. In einigen Beispielen können einer oder beide der Abgaskanäle 77 und 76 einen motornahen Katalysator stromabwärts der entsprechenden Turbine und stromaufwärts des Abgaskanals 74 beinhalten. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist ein erster motornaher Katalysator 78 im ersten Abgaskanal 77 stromabwärts der Turbine 175 und stromaufwärts von der Stelle positioniert, an der der erste Abgaskanal 77 an den gemeinsamen Abgaskanal 74 gekoppelt ist, und ist ein zweiter motornaher Katalysator 72 im zweiten Abgaskanal 76 stromabwärts der Turbine 165 und stromaufwärts von der Stelle positioniert, an der der zweite Abgaskanal 76 an den gemeinsamen Abgaskanal 74 gekoppelt ist. Im Gegensatz dazu ist die Emissionssteuervorrichtung 70 in dem gemeinsamen Abgaskanal 74 positioniert. Während also der erste motornahe Katalysator 78 Abgas ausschließlich von der ersten Motorbank 312 (z. B. über den ersten Abgaskrümmer 81 und die Turbine 175) aufnimmt und der zweite motornahe Katalysator 72 Abgas ausschließlich von der zweiten Motorbank 314 (z. B. über den zweiten Abgaskrümmer 85 und die Turbine 165) aufnimmt, nimmt die Emissionssteuervorrichtung 70 Abgas sowohl von der ersten Motorbank 312 als auch der zweiten Motorbank 314 auf, und das gesamte Abgas, das aus dem Endrohr geleitet wird, passiert den Abgaskanal 74 und die Emissionssteuervorrichtung 70. In anderen Beispielen können der erste motornahe Katalysator 78 und der zweite motornahe Katalysator 72 jedoch weggelassen werden.
  • Wenn der erste motornahe Katalysator 78 und der zweite motornahe Katalysator 72 enthalten sind, können sie Fahrzeugemissionen vor dem Betrieb im geteilten Lambda-Modus (z. B. während eines Motorkaltstarts) reduzieren. Zum Beispiel können der erste motornahe Katalysator 78 und der zweite motornahe Katalysator 72 aufgrund dessen, dass sie näher an dem Motor 10 positioniert sind, mehr Wärme von dem Motor aufnehmen als die Emissionssteuervorrichtung 70 und können daher das Anspringen schneller erreichen. Der erste motornahe Katalysator 78 und der zweite motornahe Katalysator 72 können jedoch während des Betriebs im geteilten Lambda-Modus weniger effizient sein, da sie nur fettes oder mageres Abgas aufnehmen. In derartigen Beispielen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 Abgaskomponenten, die nicht durch den ersten motornahen Katalysator 78 und den zweiten motornahen Katalysator 72 behandelt wurden, effektiv behandeln.
  • Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der Abgaskanal 74 die erste Lambdasonde 90 und den Sensor 96, die jeweils stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert sind, und die optionale zweite Lambdasonde 91, die stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist, wie in dem Motorsystem 200, das vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben wurde. In anderen Beispielen können zusätzlich oder alternativ Abgassensoren, wie etwa Lambdasonden, Temperatur- und/oder Drucksensoren, an den ersten Abgaskanal 77 und/oder den zweiten Abgaskanal 76 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann eine Lambdasonde stromaufwärts des ersten motornahen Katalysators 78 an den ersten Abgaskanal 77 gekoppelt sein und/oder stromaufwärts des zweiten motornahen Katalysators 72 an den zweiten Abgaskanal 76 gekoppelt sein.
  • Die Ansaugkanäle 28 und 29 können als zwei parallele Ansaugkanäle konfiguriert sein, die zu einem gemeinsamen Ansaugkanal 30 stromaufwärts der Drossel 62 zusammenlaufen und an diesen gekoppelt sind. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der Ansaugkanal 28 den CAC 40, wie in 2 eingeführt, und beinhaltet der Ansaugkanal 29 einen zweiten CAC 43. Jedoch kann in anderen Beispielen ein einzelner Ladeluftkühler enthalten sein, wie etwa in dem gemeinsamen Ansaugkanal 30 stromaufwärts der Drossel 62 positioniert. Der Ansaugkanal 29 kann einen zweiten Satz von einigen oder allen der verschiedenen Sensoren beinhalten, die im Ansaugkanal 28 positioniert sind und vorstehend in Bezug auf 2 zum Bestimmen verschiedener Qualitäten der durch den Motor 10 bereitgestellten Ansaugluft beschrieben sind. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der Ansaugkanal 29 einen MAF-Sensor 49, einen Temperatursensor 32 und eine Ansauglambdasonde 33 beinhaltet. Alternativ kann nur einer der Ansaugkanäle 28 und 29 jeden Sensor beinhalten. Zum Beispiel kann der Ansaugkanal 28 den MAF-Sensor 48 und den Temperatursensor 31 (und nicht die Ansauglambdasonde 35) beinhalten und kann der Ansaugkanal 29 kann die Ansauglambdasonde 33 (und nicht den MAF-Sensor 49 und den Temperatursensor 32) beinhalten. Als ein anderes Beispiel kann der Ansaugkanal 29 den MAF-Sensor 49 (und nicht den Temperatursensor 32 und die Ansauglambdasonde 33) beinhalten und kann der Ansaugkanal 28 den Temperatursensor 31 und die Ansauglambdasonde 35 (und nicht den MAF-Sensor 48) beinhalten.
  • Ferner kann der Ansaugkanal 29 einen Verdichterrückführungskanal 46 zum Zurückführen von verdichteter Luft aus einem Auslass des Verdichters 172 stromaufwärts des CAC 43 zu einem Einlass des Verdichters 172 beinhalten. Ein CRV 45 kann zum Einstellen einer Menge von Strömung, die zu dem Einlass des Verdichters 172 zurückgeführt wird, bereitgestellt sein. Somit können der Verdichterrückführungskanal 46 und das CRV 45 ähnlich wie der Verdichterrückführungskanal 41 bzw. das CRV 42 funktionieren, wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben.
  • In dem Beispiel des Motorsystems 300 ist der AGR-Kanal 50 direkt an den zweiten Abgaskrümmer 85 gekoppelt und nicht an den ersten Abgaskrümmer 81 gekoppelt. Somit führt das AGR-System 56 Abgase zurück, die durch Verbrennung in der zweiten Motorbank 314 und nicht in der ersten Motorbank 312 erzeugt werden, wenn das AGR-Ventil 54 zumindest teilweise offen ist. Ferner ist der AGR-Kanal 50 stromabwärts des CAC 40 und stromaufwärts von der Stelle, an der der Ansaugkanal 28 an den gemeinsamen Ansaugkanal 30 gekoppelt ist, an den Ansaugkanal 28 gekoppelt gezeigt. In anderen Beispielen jedoch kann der AGR-Kanal 50 an einen gemeinsamen Ansaugkanal 30 gekoppelt sein, wie etwa stromaufwärts der Drossel 62. Da der Ansaugkanal 28 Ansaugluft zu dem gemeinsamen Ansaugkanal 30 strömen lässt, der jedem Zylinder des Motors 10 über den Ansaugkrümmer 44 Ansaugluft bereitstellt, kann das zurückgeführte Abgas jedem Zylinder des Motors 10 bereitgestellt werden, wenn AGR angefordert wird.
  • Aufgrund der Konfiguration des AGR-Systems 56 können die Zylinder der zweiten Motorbank 314 mit dem ersten, fetten AFR betrieben werden und können die Zylinder der ersten Motorbank 312 mit dem zweiten, mageren AFR betrieben werden. Insbesondere können die Zylinder 19, 20 und 21 mit dem fetten AFR betrieben werden, was dazu führt, dass fettes Abgas zum zweiten Abgaskrümmer 85 strömt, von dem ein Teil über den AGR-Kanal 50 zum Ansaugkanal 28 zurückgeführt werden kann. Die Zylinder 13, 14 und 15 können mit dem mageren AFR betrieben werden, was dazu führt, dass mageres Abgas zum ersten Abgaskrümmer 81 strömt. Das magere Abgas im ersten Abgaskrümmer 81 wird vor dem Mischen an dem Abgaskanal 74 von dem fetten Abgas im zweiten Abgaskrümmer 85 isoliert. Somit kann, während fettes Abgas durch den zweiten motornahen Katalysator 72 strömen kann und mageres Abgas durch den ersten motornahen Katalysator 78 während des geteilten Lambda-Betriebs strömen kann, das Abgas, das durch die Emissionssteuervorrichtung 70 strömt, im Durchschnitt stöchiometrisch gehalten werden, um Emissionen zu verringern.
  • Noch andere Motorsysteme können im geteilten Lambda-Modus betrieben werden. Unter Bezugnahme auf 4 ist eine dritte beispielhafte Konfiguration des Motors 10 gezeigt. Konkret zeigt 4 ein beispielhaftes Motorsystem 400, wobei der Motor 10 eine 3-Reihenkonfiguration anstelle der 4-Reihenkonfiguration des Motorsystems 200 aus 2 aufweist. Abgesehen von den nachstehend beschriebenen Unterschiedenen kann das Motorsystem 400 im Wesentlichen identisch mit dem Motorsystem 200 aus 2 sein. Somit werden bereits in den 1-3 eingeführte Komponenten mit denselben Bezugszeichen dargestellt und nicht erneut eingeführt.
  • Wie vorstehend erwähnt, beinhaltet der Motor 10 in dem Beispiel des Motorsystems 400 die Zylinder 13, 14 und 15, die in einer 3-Reihenkonfiguration angeordnet sind. Ferner beinhaltet das Abgassystem 84 des Motorsystems 300 nur den Abgaskrümmer 85. Somit ist der Abgaskrümmer 85 über Abgasöffnungen 87 an jeden der Zylinder 13, 14 und 15 (z. B. jeden Zylinder des Motors 10) gekoppelt, und der Abgaskrümmer 85 nimmt Abgase auf, die aus allen der Zylinder des Motors 10 ausgestoßen werden. Die Abgase, die durch den Abgaskrümmer 85 aufgenommen werden, können zur Turbine 165 geleitet werden, wie vorstehend beschrieben.
  • Wenn AGR über das AGR-System 56 bereitgestellt wird, wie etwa, wenn das AGR-Ventil 54 zumindest teilweise offen ist, kann ein Teil des Abgases durch den AGR-Kanal 50 strömen. In dem Beispiel des Motorsystems 300 kann der AGR-Kanal 50 Abgas aufnehmen, das von jedem der Zylinder 13, 14 und 15 stammt. Der AGR-Kanal 50 ist jedoch an die Abgasöffnung 87 des Zylinders 13 gekoppelt, stromaufwärts von der Stelle, an der sich die Abgasöffnung 87 des Zylinders 13 mit dem Abgaskrümmer 85 verbindet. Aufgrund der Position des AGR-Kanals 50 der Abgasöffnung 87 und der Fluiddynamik innerhalb des Abgaskrümmers 85 kann ein viel höherer Anteil des durch den AGR-Kanal 50 zurückgeführten Abgases im Vergleich zu den Zylindern 14 und 15 aus der Verbrennung im Zylinder 13 stammen. Zum Beispiel können mindestens 80 % des Abgases, das durch den AGR-Kanal 50 strömt, von der Verbrennung innerhalb des Zylinders 13 stammen.
  • Aufgrund der ungeraden Anzahl von Zylindern in dem Motor 10 in dem Motorsystem 400 kann der Betrieb im geteilten Lambda-Modus anders sein, als wenn der Motor eine gerade Anzahl von Zylindern aufweist (wie etwa in dem Motorsystem 200 aus 2 und dem Motorsystem 300 aus 3). Zum Beispiel können die Zylinder 13, 14 und 15 jeweils mit einem anderen AFR betrieben werden, während das Abgas, das vom Abgaskrümmer 85 zur Emissionssteuervorrichtung 70 strömt, die globale Stöchiometrie beibehält. Das heißt, dass ein erster Zylinder bei einem ersten, fetten AFR betrieben werden kann, ein zweiter Zylinder bei einem zweiten, stöchiometrischen AFR betrieben werden kann und ein dritter, verbleibender Zylinder bei einem dritten, mageren AFR betrieben werden kann, was zu einem stöchiometrischen Gemisch stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 führt. Insbesondere kann der Zylinder 13 mit dem fetten AFR betrieben werden, kann der Zylinder 14 mit Stöchiometrie betrieben werden und kann der Zylinder 15 mit dem mageren AFR betrieben werden. In einem anderen Beispiel kann der Zylinder 14 mit dem mageren AFR betrieben werden, während der Zylinder 15 mit Stöchiometrie betrieben werden kann. Der Zylinder 13 kann jedoch selektiv angefettet werden, sodass das über das AGR-System 56 zurückgeführte Abgas angefettet wird, um die Vorteile einer Frühzündung und zusätzlichen Kühlung zu erreichen, wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben.
  • Somit stellen die Systeme aus den 2-4 drei beispielhafte Motorkonfigurationen (z. B. eine Reihenkonfiguration mit einer geraden Anzahl von Zylindern, eine V-Konfiguration und eine Reihenkonfiguration mit einer ungeraden Anzahl von Zylindern) und Beschreibungen davon bereit, wie jede der drei Motorkonfigurationen den Betrieb in dem geteilten Lambda-Modus mit angefetteter AGR ermöglicht, wodurch die Motorleistung erhöht wird, während der Kraftstoffverbrauch verringert und Fahrzeugemissionen reduziert werden. Es ist anzumerken, dass die Anzahl von Zylindern in jeder Konfiguration geändert werden kann, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
  • Als nächstes stellt 5 ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Anpassen des Motorbetriebs auf Grundlage des Motorbedarfs bereit, einschließlich des Übergangs in den und aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus. Zum Beispiel verursacht die geteilte Lambda-Verbrennungsstrategie aufgrund unterschiedlicher Verbrennungsraten von Natur aus ein Ungleichgewicht zwischen fetten und mageren Zylindern, was zu Motorschwingungen führen kann. Daher stellt das Verfahren 500 eine Steuerstrategie zum Abmildern dieses Ungleichgewichts bereit, um die Motorschwingungen zu reduzieren. Das Verfahren 500 beinhaltet zusätzlich eine Steuerstrategie für den Übergang in einen und aus einem Leistungs-AGR-Modus, während dem gekühlte AGR bereitgestellt wird, um die Motorleistung über eine Temperaturentlastung der Abgaskomponente zu erhöhen. Zum Beispiel kann der Leistungs-AGR-Modus verwendet werden, um Motorleistungsausgaben zu erzeugen, die größer sind, als über Aufladung ohne AGR aufgrund von Abgastemperaturbeschränkungen bereitgestellt werden kann, und geringer sind, als über den geteilten Lambda-Modus bereitgestellt werden kann. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 500 und der übrigen in dieser Schrift enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus den 1-4) auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend in Bezug auf die 1-4 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems (z.B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 aus den 1-4, die Zündkerze 92 aus den 1-4 ein AGR-Ventil 54 aus den 2-4) einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 das Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel eine Bremspedalposition, eine Gaspedalposition, Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Motordrehzahl, Motorlast, Motordrehmoment, Motortemperatur, Luftmassenstrom (mass air flow - MAF), Ansaugkrümmerdruck (MAP), ein befohlenes AFR, ein tatsächliches AFR von Abgas, das in eine Emissionssteuervorrichtung (z. B. die Emissionssteuervorrichtung 70 aus 2-4) eintritt, eine Abgastemperatur usw. beinhalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung die Gaspedalposition verwenden, um das von einem Fahrzeugführer angeforderte Motordrehmoment zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Gaspedalposition und die Motordrehzahl in ein Motorkennfeld eingeben, um den Motordrehmomentbedarf zu bestimmen. Ferner kann die Steuerung auf Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl erzeugte Motorleistung bestimmen, wie etwa durch Multiplizieren des Motordrehmoments mit der Motordrehzahl. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung einen Ladedruck, der durch einen Turbolader (z. B. den Turbolader 164 aus den 2-4) bereitgestellt wird, auf Grundlage von (z. B. in Abhängigkeit von) dem MAP und dem Luftdruck bestimmen.
  • Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen, ob der Drehmomentbedarf größer als ein erstes Schwellendrehmoment ist. Das erste Schwellendrehmoment kann ein vorkalibrierter Motordrehmomentwert ungleich null sein, über dem das Drehmoment nicht weiter erhöht werden kann, während der Motor bei Stöchiometrie betrieben wird, ohne eine wärmebedingte Beeinträchtigung von Abgassystemkomponenten, wie etwa einer Turbine des Turboladers (z. B. der Turbine 165 aus den 2-4) und der Emissionssteuervorrichtung, zu riskieren. Wie vorstehend in Bezug auf 2 erwähnt, führt mehr Motorluftstrom (z. B. höhere MAF- und/oder MAP-Werte) zu mehr Motorleistung. Wie auch vorstehend erwähnt, erhöht dies jedoch die Temperatur des erzeugten Abgases und somit die Temperatur der Abgassystemkomponenten. Daher kann das erste Schwellendrehmoment auf Grundlage einer Schwellenabgastemperatur eingestellt werden, wobei die Schwellenabgastemperatur einen vorkalibrierten Abgastemperaturwert ungleich null beinhaltet, über dem die Beeinträchtigung der Abgassystemkomponente erhöht werden kann. Als ein alternatives Beispiel des Verfahrens kann bei 504 bestimmt werden, ob der Motorleistungsbedarf größer als eine erste Schwellenleistung ist, die dem ersten Schwellendrehmoment bei einer vorgegebenen Motordrehzahl entsprechen kann.
  • Wenn der Drehmomentbedarf nicht größer als das erste Schwellendrehmoment ist, geht das Verfahren 500 zu 542 über und beinhaltet das Betreiben des Motors in einem stöchiometrischen Modus (hierin auch als stöchiometrischer Betriebsmodus bezeichnet). AGR kann bereitgestellt werden, wobei eine Rate der AGR als Reaktion auf Motordrehzahl und -last eingestellt wird, wie etwa, um AGR während des Teillastbetriebs bereitzustellen, um den Motorwirkungsgrad zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und NOx-Emissionen zu verringern. Ferner kann eine bereitgestellte AGR durch die Verbrennungsstabilität oder Strömungsfähigkeit des Motors begrenzt sein. Dies unterscheidet sich von dem Bereitstellen von AGR zum Erhöhen der Motorleistung, wie hierin ausgeführt wird. Zum Beispiel kann AGR bereitgestellt werden, wenn die Motorlast größer als eine erste, niedrigere Schwellenlast und kleiner als eine zweite, höhere Schwellenlast ist. Die erste Schwellenlast kann eine vorkalibrierte Last ungleich null sein, unter der die AGR eine instabile Verbrennung verursachen kann. Die zweite Schwellenlast kann eine vorkalibrierte Last ungleich null sein, über der die AGR die Motorleistung reduzieren kann. Zusätzlich kann Aufladung auf Grundlage des Drehmomentbedarfs über den Turbolader bereitgestellt werden. Jedoch kann der Ladedruck (z. B. das Ausmaß der Aufladung) auf Grundlage der Abgastemperatur begrenzt werden, wie etwa, um die Abgastemperatur unter der Schwellenabgastemperatur zu halten. Somit kann der Ladedruck während des Betriebs im stöchiometrischen Modus unter einem Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks gehalten werden. Als ein Beispiel kann der Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks dem Ladedruck zum Erzeugen des ersten Schwellendrehmoments entsprechen.
  • Daraufhin kann das Verfahren 500 enden. Ferner kann das Verfahren 500 wiederholt werden, sodass die Steuerung den Betriebsmodus aktualisieren kann, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern. Zum Beispiel kann die Steuerung automatisch und kontinuierlich (z. B. in Echtzeit) zumindest Teile des Verfahrens 500 wiederholen, sodass Änderungen der Betriebsbedingungen, wie etwa Änderungen des Drehmomentbedarfs, auf Grundlage von Signalen detektiert werden können, die von Sensoren des Motorsystems empfangen und beurteilt werden, um zu bestimmen, ob die Änderung der Betriebsbedingungen eine Änderung des Motorbetriebsmodus gewährleisten.
  • Wieder bei 504, wenn stattdessen der Drehmomentbedarf größer als das erste Schwellendrehmoment ist, geht das Verfahren 500 zu 506 über und beinhaltet das Überführen des Motors in den Leistungs-AGR-Modus. Der Leistungs-AGR-Modus (hierin auch als Leistungs-AGR-Betriebsmodus bezeichnet) unterscheidet sich von dem Bereitstellen von AGR zum Reduzieren des Kraftstoffverbrauchs und der NOx-Emissionen während des Teillastbetriebs, wie vorstehend beschrieben. Durch das Bereitstellen von AGR, wenn der Drehmomentbedarf größer als das erste Schwellendrehmoment ist, können die Verbrennungstemperaturen verringert werden, wodurch eine größere Zylinderluftladung (z. B. mehr Aufladung) und eine entsprechende Kraftstoffzufuhr für eine erhöhte Motorleistung ermöglicht werden, während die wärmebedingte Beeinträchtigung der Abgaskomponenten reduziert wird. Zum Beispiel kann der Leistungs-AGR-Modus ermöglichen, dass das Motordrehmoment über das erste Schwellendrehmoment erhöht wird, während die Abgastemperatur unter der Schwellenabgastemperatur gehalten wird. Zum Beispiel ermöglicht das Bereitstellen von AGR während des Betriebs im Leistungs-AGR-Modus maximale(s) Motorlast/-drehmoment/-leistung durch Kühlen des Abgases (Verdünnung) und durch Erhöhen der Klopfgrenze, wodurch das Abgas weiter gekühlt wird. Diese Kühlung des Abgases ermöglicht mehr Luft/Last und dadurch mehr Leistung/Drehmoment, während niedrigere Abgastemperaturen beibehalten werden, wodurch die wärmebedingte Beeinträchtigung der Abgaskomponenten verringert wird.
  • Das Überführen des Motors in den Leistungs-AGR-Modus beinhaltet das Erhöhen der AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen, während alle Zylinder des Motors mit Stöchiometrie betrieben werden, wie bei 508 angegeben. Zum Beispiel kann der Motor bei höheren Motordrehzahlen und -lasten, wie sie auftreten können, wenn sich der Drehmomentbedarf dem ersten Schwellendrehmoment nähert, ohne AGR betrieben werden (z. B. mit einer AGR-Rate von null). Daher kann die AGR-Rate als Reaktion darauf, dass der Drehmomentbedarf das erste Schwellendrehmoment überschreitet, von null erhöht werden. Als ein Beispiel kann die AGR-Rate allmählich von null erhöht werden, bis das Motordrehmoment auf das vom Fahrer angeforderte Drehmoment steigt oder die AGR-Rate eine Schwellen-AGR-Rate erreicht. Die Schwellen-AGR-Rate kann eine vorkalibrierte AGR-Rate ungleich null sein, über der ein weiteres Erhöhen der AGR-Rate zu Fehlzündung oder Teilverbrennungen führen kann. Das Erhöhen der AGR-Rate über die Vielzahl von Motorzyklen kann beinhalten, dass die Steuerung das AGR-Ventil nach und nach aus einer vollständig geschlossenen Position mit einer vorkalibrierten Rate öffnet, wie etwa durch Einstellen eines Steuersignals, das an einen Aktor des AGR-Ventils gesendet wird, mit der vorkalibrierten Rate. Gleichzeitig kann der Ladedruck allmählich erhöht werden, wie etwa über den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks erhöht werden. Zum Beispiel kann der Ladedruck allmählich mit einer Rate erhöht werden, die proportional zu einer Rate der AGR-Erhöhung ist. Durch allmähliches Erhöhen der AGR-Rate über die Vielzahl von Motorzyklen können Motorschwingungen verringert werden und die wärmebedingte Beeinträchtigung von Abgaskomponenten kann relativ zum unmittelbaren Erhöhen der AGR-Rate auf eine gewünschte Rate zum Erzeugen der entsprechenden Leistungserhöhung weiter verringert werden.
  • Ferner kann der Motor weiterhin bei Stöchiometrie betrieben werden, wobei alle Zylinder mit dem gleichen (z. B. einheitlichen) AFR betrieben werden. Wie vorstehend in Bezug auf 2 erwähnt, kann das Betreiben des Motors bei Stöchiometrie kleine AFR-Schwankungen um die Stöchiometrie zwischen Zündungen beinhalten, aber dies unterscheidet sich von dem Betreiben des Motors mit globaler Anfettung, globaler Abmagerung oder dem Zuweisen unterschiedlicher AFRs zu verschiedenen Zylindern oder Zylindergruppen (wie in dem hierin beschriebenen geteilten Lambda-Betriebsmodus).
  • Das Überführen des Motors in den Leistungs-AGR-Modus beinhaltet ferner das Einstellen des Zündzeitpunkts auf Grundlage der AGR-Rate, wie bei 510 angegeben. Als ein Beispiel kann der Zündzeitpunkt global eingestellt werden (z. B. wird für jeden Motorzylinder dieselbe Einstellung vorgenommen), und zwar auf Grundlage der AGR-Rate, wenn die AGR allmählich erhöht wird. Da die AGR die Verbrennungstemperatur verringert, kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden, wobei ein Grad der Vorverlegung proportional zu der Erhöhung der AGR-Rate ist. Als ein Beispiel kann die Steuerung die AGR-Rate (oder den Grad der Öffnung des AGR-Ventils) in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das den entsprechenden Zündzeitpunkt ausgeben kann. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung den Zündzeitpunkt auf Grundlage von Logikregeln bestimmen, die von der AGR-Rate (oder dem Grad der Öffnung des AGR-Ventils) abhängig sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal (z. B. Signal SA) erzeugen, das an ein Zündsystem (z. B. das Zündsystem 88 aus 1) gesendet wird, um die Zündkerze jedes Zylinders zu dem bestimmten Zündzeitpunkt zu betätigen. Als ein Beispiel kann der Zündfunken zu einem MBT-Zündzeitpunkt oder einem Grenzzündzeitpunkt zugeführt werden (z. B. auf Grundlage einer Rückmeldung von einem Klopfsensor).
  • Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen, ob der Drehmomentbedarf größer als ein zweites Schwellendrehmoment ist, das größer als das vorstehend bei 504 beschriebene erste Schwellendrehmoment ist. Das zweite Schwellendrehmoment kann ein vorkalibrierter Motordrehmomentwert ungleich null sein, über dem das Drehmoment nicht weiter erhöht werden kann, während der Motor im Leistungs-AGR-Modus betrieben wird, wie etwa aufgrund des Erreichens der Schwellen-AGR-Rate. Als ein alternatives Beispiel des Verfahrens kann bei 512 bestimmt werden, ob der Motorleistungsbedarf größer als eine zweite Schwellenleistung ist, die dem zweiten Schwellendrehmoment bei einer vorgegebenen Motordrehzahl entsprechen kann.
  • Wenn der Drehmomentbedarf nicht größer als das zweite Schwellendrehmoment ist, geht das Verfahren 500 zu 532 über und beinhaltet das Betreiben des Motors im Leistungs-AGR-Modus. Das heißt, dass eine AGR zur Temperaturentlastung der Abgaskomponenten bereitgestellt werden kann, die es dem Motor ermöglicht, Drehmomentwerte zu erzeugen, die größer als das erste Schwellendrehmoment und kleiner als das zweite Schwellendrehmoment sind, ohne Abgaskomponenten zu beeinträchtigen, wie vorstehend bei 506 beschrieben. Somit kann der Motor in den Leistungs-AGR-Modus übergehen (z. B. bei 506) und dann dort betrieben werden (z. B. bei 532).
  • Wenn stattdessen der Drehmomentbedarf größer als das zweite Schwellendrehmoment ist, geht das Verfahren 500 zu 514 über und beinhaltet das Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Betriebsmodus. Als ein erstes Beispiel kann der Motor als Reaktion auf eine weitere Erhöhung des Drehmomentbedarfs, die dazu führt, dass der Drehmomentbedarf das zweite Schwellendrehmoment überschreitet, während er im Leistungs-AGR-Modus betrieben wird, in den geteilten Lambda-Betriebsmodus übergehen. Als ein zweites Beispiel kann der Drehmomentbedarf schnell von unter dem ersten Schwellendrehmoment auf über das zweite Schwellendrehmoment erhöht werden. In dem zweiten Beispiel kann das Übergehen in den Leistungs-AGR-Modus den Motor für den Übergang in den geteilten Lambda-Betriebsmodus mit reduzierten Schwingungen und erhöhter Temperatursteuerung der Abgaskomponenten vorbereiten. Zum Beispiel kann der Motor als Reaktion darauf, dass die AGR-Rate die Schwellen-AGR-Rate erreicht, während er vorübergehend im Leistungs-AGR-Modus betrieben wird, in den geteilten Lambda-Betriebsmodus übergehen. Somit dient der Leistungs-AGR-Modus sowohl als ein separater Betriebsmodus zum Erhöhen der Motorleistung, wie etwa, wenn der Drehmomentbedarf größer als das erste Schwellendrehmoment, aber kleiner als das zweite Schwellendrehmoment ist (z. B. wie bei 532), und zum Überführen des Motor in den geteilten Lambda-Betriebsmodus.
  • Das Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Betriebsmodus beinhaltet das Betreiben eines ersten Zylindersatzes bei einem ersten, fetten AFR und eines zweiten Zylindersatzes bei einem zweiten, mageren AFR, wie bei 516 angegeben. In einigen Beispielen kann das Verfahren ferner das Betreiben eines dritten Zylindersatzes bei Stöchiometrie beinhalten, wie etwa, wenn der Motor eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet. Jeder von dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz kann einen oder mehrere Zylinder beinhalten, wobei eine Anzahl von Zylindern in dem ersten Zylindersatz einer Anzahl von Zylindern in dem zweiten Zylindersatz entspricht. Wenn der Motor zum Beispiel eine gerade Anzahl von Zylindern und zwei Abgaskrümmern beinhaltet, können die Zylinder gleichmäßig zwischen den fetten und mageren Zylindern aufgeteilt sein (z. B. wird die Hälfte der Zylinder bei dem fetten AFR betrieben und wird die Hälfte der Zylinder bei dem mageren AFR betrieben). Dies kann das Betreiben aller an einen ersten Abgaskrümmer (z. B. den ersten Abgaskrümmer 81 aus den 2 und 3) gekoppelten Zylinder bei dem mageren AFR und das Betreiben aller an einen zweiten Abgaskrümmer (z. B. den zweiten Abgaskrümmer 85 aus den 2 und 3) gekoppelten Zylinder bei dem fetten AFR beinhalten, wobei der zweite Abgaskrümmer ferner an das AGR-System gekoppelt ist. Als ein Beispiel können, wenn der Motor zwei Motorbänke beinhaltet, die Zylinder einer ersten Motorbank (z. B. der ersten Motorbank 312 aus 3) mit dem mageren AFR betrieben werden, während die Zylinder einer zweiten Motorbank (z. B. der zweiten Motorbank 314 aus 3) bei dem fetten AFR betrieben werden können. Als ein anderes Beispiel kann, wenn der Motor eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet, ein Zylinder bei Stöchiometrie betrieben werden, während die übrigen Zylinder gleichmäßig zwischen dem fetten AFR (z. B. dem ersten Zylindersatz) und dem mageren AFR (z. B. dem zweiten Zylinder) aufgeteilt werden. Wie vorstehend in Bezug auf 2 dargelegt, können das fette AFR und das magere AFR ferner ausgeglichen sein, um ein stöchiometrisches Gemisch an der stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung zu erzeugen.
  • Noch ferner beinhaltet das Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Modus das Erhöhen einer Differenz zwischen dem fetten AFR und dem mageren AFR, während die AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen beibehalten oder verringert wird, wie bei 518 angegeben. Der Unterschied zwischen dem fetten AFR und dem mageren AFR kann hierin als Lambda-Aufteilung bezeichnet werden. Somit beinhaltet das Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Modus ein Erhöhen der Lambda-Aufteilung. Zum Beispiel kann die Lambda-Aufteilung inkrementell erhöht werden, während die AGR-Rate in jedem Motorzyklus inkrementell verringert wird, bis der Motorbedarf erfüllt ist. Dies kann beinhalten, dass die Steuerung den ersten Satz von Zylindern in jedem Motorzyklus weiter anfettet und den zweiten Satz von Zylindern um einen entsprechenden Betrag weiter abmagert, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an der Emissionssteuervorrichtung beizubehalten. Zum Beispiel kann ein Grad der Anfettung des ersten Satzes von Zylindern gleich einem Grad der Abmagerung des zweiten Satzes von Zylindern in jedem Motorzyklus sein. Als ein nicht einschränkendes veranschaulichendes Beispiel kann das fette AFR um einen Lambdawert von 0,02 in jedem Motorzyklus verringert werden, und das magere AFR kann in jedem Motorzyklus entsprechend erhöht werden, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an der Emissionssteuervorrichtung beizubehalten. Als ein anderes Beispiel kann die AGR-Rate für eine Vielzahl von Motorzyklen beibehalten werden, wenn die Lambda-Aufteilung erhöht wird. Wie in Bezug auf 6 veranschaulicht, kann das Einstellen der AGR-Rate bei höheren Lambda-Aufteilungen und in einigen AGR-Bereichen das/die ausgegebene Motordrehmoment/-leistung nicht beeinflussen.
  • Als ein Beispiel kann die Steuerung ein AFR zum Befehlen für jeden Zylinder in jedem Motorzyklus auf Grundlage dessen bestimmen, ob sich der Zylinder in dem ersten Zylindersatz oder dem zweiten Zylindersatz (und in einigen Beispielen dem dritten Zylindersatz) und befindet, und auf Grundlage einer gewünschten Lambda-Verteilung. Dann kann die Steuerung eine Impulsbreite eines Signals FPW, das an eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung jedes Zylinders gesendet wird, auf Grundlage des befohlenen AFR des bestimmten Zylinders und einer Zylinderluftladungsmenge einstellen, wie etwa über eine Lookup-Tabelle oder Funktion. Ferner kann die Steuerung das Steuersignal, das in jedem Motorzyklus an das AGR-Ventil gesendet wird, einstellen, um die Öffnung des AGR-Ventils proportional zu verringern, wenn die Lambda-Verteilung erhöht wird. Jedoch kann das AGR-Ventil während des Betriebs im geteilten Lambda-Modus teilweise offen bleiben, um eine AGR-Rate ungleich null bereitzustellen.
  • Es versteht sich, dass der Ladedruck weiter erhöht werden kann, um den erhöhten Motordrehmomentbedarf zu erfüllen. Als ein Beispiel kann der Ladedruck in jedem Motorzyklus inkrementell mit einer Rate erhöht werden, die proportional zu der Änderung der Lambda-Aufteilung in jedem Motorzyklus ist. Zum Beispiel kann die Aufladungserhöhung auf den Grad der Anfettung des ersten Satzes von Zylindern sowie die AGR-Rate kalibriert werden, zwei Parameter, die die Kühlung der Abgaskomponenten beeinflussen, um eine wärmebedingte Beeinträchtigung zu verhindern und/oder zu reduzieren, wenn die Motordrehmomentausgabe weiter erhöht wird.
  • Das Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Betriebsmodus beinhaltet ferner das individuelle Einstellen des Zündzeitpunkts jedes Zylinders, wie bei 520 angegeben. Alternativ kann dies Einstellen des Zündzeitpunkts jedes Zylindersatzes unabhängig von dem anderen Zylindersatz/den anderen Zylindersätzen beinhalten. Da die AGR die Verbrennungstemperatur verringert und da ferner die AGR aus dem ersten, angefetteten Zylindersatz entnommen wird, kann der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder vorgezogen werden, wobei sich ein Grad der Vorverlegung für den ersten Zylindersatz und den zweiten Zylindersatz unterscheidet. Zusätzlich kann ein Anfettungsgrad der AGR gleich einem Anfettungsgrad des ersten Zylindersatzes sein. Aus diesem Grund kann die Steuerung als ein Beispiel die AGR-Rate (oder den Grad der Öffnung des AGR-Ventils), den Anfettungsgrad der AGR und den befohlenen AFR des bestimmten Zylinders in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das den entsprechenden Zündzeitpunkt ausgeben kann. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung den Zündzeitpunkt auf Grundlage von Logikregeln bestimmen, die von der AGR-Rate (oder dem Grad der Öffnung des AGR-Ventils), dem Anfettungsgrad der AGR und dem befohlenen AFR des Zylinders abhängig sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an das Zündsystem gesendet wird, um die Zündkerze jedes Zylinders zu dem bestimmten Zündzeitpunkt für diesen einzelnen Zylinder zu betätigen. Als ein Beispiel kann die Steuerung vorkalibrierte MBT-Zündzeitpunktwerte für jeden Zylindersatz (z. B. fett, mager und stöchiometrisch) in nichttransitorischem Speicher speichern, und jeder Zylinder kann bei jedem MBT-Zündzeitpunkt für diesen Satz von Zylindern oder Grenzzündzeitpunkt, wie durch den Klopfsensor gesteuert, betrieben werden. Ferner kann der MBT-Zündzeitpunkt aufgrund von unterschiedlichen Brennraten der Zylindersätze für den mageren Zylindersatz weiter vorgezogen sein und für den fetten Zylindersatz weniger vorgezogen sein.
  • Bei 522 beinhaltet das Verfahren 500 das Betreiben des Motors im geteilten Lambda-Betriebsmodus. Somit kann der Motor in den geteilten Lambda-Modus übergehen (z. B. bei 514) und dann in diesem betrieben werden (z. B. bei 522), um eine Temperaturentlastung der Abgaskomponenten mit reduzierten Fahrzeugemissionen bereitzustellen, was es dem Motor ermöglicht, Drehmomentwerte zu erzeugen, die größer sind als das zweite Schwellendrehmoment, während die Abgastemperatur unter der Schwellenabgastemperatur gehalten wird.
  • Bei 524 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen, ob der Drehmomentbedarf über dem zweiten Schwellendrehmoment bleibt (wie vorstehend bei 512 definiert). Zum Beispiel kann die Steuerung die Motorbetriebsbedingungen kontinuierlich bewerten, um zu bestimmen, ob eine Änderung des Drehmomentbedarfs vorliegt, und als Reaktion auf eine Änderung des Drehmomentbedarfs den neu angeforderten Drehmomentbedarf mit dem zweiten Schwellendrehmoment vergleichen. Als ein Beispiel kann der Drehmomentbedarf nach dem Übergang des Motors in den geteilten Lambda-Betriebsmodus unter das zweite Schwellendrehmoment sinken, wie etwa aufgrund eines Freigebens des Gaspedals durch den Fahrer. Wenn der Drehmomentbedarf stattdessen über dem zweiten Schwellendrehmoment bleibt, kann das Verfahren 500 zu 522 zurückkehren, um den Motor weiter im geteilten Lambda-Modus zu betreiben.
  • Wenn der Drehmomentbedarf den zweiten Schwellendrehmoment unterschreitet, geht das Verfahren 500 zu 526 über und beinhaltet das Überführen des Motors aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus. Ähnlich wie die Sequenz von Motoreinstellungen zum Überführen des Motors in den geteilten Lambda-Betriebsmodus (z. B. vorstehend bei 514 beschrieben) kann die Sequenz von Motoreinstellungen zum Überführen des Motors aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus kalibriert werden, um Motorschwingungen zu reduzieren und die Abgastemperatur unter der Schwellentemperatur zu halten.
  • Das Überführen des Motors aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus beinhaltet das Verringern der Differenz zwischen dem fetten AFR und dem mageren AFR, während die AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen beibehalten oder erhöht wird, wie bei 528 angegeben. Zum Beispiel kann die Lambda-Aufteilung über die Vielzahl von Motorzyklen allmählich verringert werden, bis die Lambda-Aufteilung null erreicht und alle Motorzylinder mit einem einheitlich befohlenen AFR (z. B. Stöchiometrie) betrieben werden. Dies kann beinhalten, dass die Steuerung den Anfettungsgrad des ersten Satzes von Zylindern in jedem Motorzyklus verringert und das magere AFR des zweiten Satzes von Zylindern um einen entsprechenden Betrag einstellt, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an der Emissionssteuervorrichtung beizubehalten. Als ein nicht einschränkendes veranschaulichendes Beispiel kann das fette AFR um einen Lambdawert von 0,02 in jedem Motorzyklus erhöht werden, wobei das magere AFR entsprechend erhöht ist. Gleichzeitig kann die AGR-Rate über die Vielzahl von Motorzyklen allmählich erhöht werden, bis die Schwellen-AGR-Rate erreicht ist. Als ein anderes Beispiel kann die AGR-Rate für eine Vielzahl von Motorzyklen beibehalten werden, wenn die Lambda-Aufteilung verringert wird, da das Einstellen der AGR-Rate das ausgegebene Motordrehmoment/die ausgegebene Motorleistung über einige Lambda-Aufteilungen und AGR-Bereiche hinweg nicht beeinflussen kann.
  • Das Überführen des Motors aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus beinhaltet ferner das individuelle Einstellen des Zündzeitpunkts für jeden Zylinder, wie bei 530 angegeben. Alternativ kann dies Einstellen des Zündzeitpunkts jedes Zylindersatzes unabhängig von dem anderen Zylindersatz/den anderen Zylindersätzen beinhalten. Da sich die AGR-Rate, der Anfettungsgrad der AGR und das befohlene AFR des ersten Zylindersatzes und des zweiten Zylindersatzes während des Übergangs jeden Motorzyklus ändern, kann die Steuerung den Zündzeitpunkt für jeden Zylinder in jedem Motorzyklus einstellen. Wenngleich die Direktionalität der Einstellungen, die während des Übergangs des Motors aus dem geteilten Lambda-Modus vorgenommen werden, entgegengesetzt zu denen sein kann, die während des Übergangs des Motors in den geteilten Lambda-Modus vorgenommen werden (z. B. bei 514), kann die Steuerung den Zündzeitpunkt für jeden Zylinder auf dieselbe Weise bestimmen, wie vorstehend bei 520 beschrieben.
  • Sobald der Motor aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus überführt wurde und der Motor mit einem einheitlichen befohlenen AFR (z. B. Stöchiometrie) betrieben wird, geht das Verfahren 500 zu 532 über, um den Motor im Leistungs-AGR-Modus zu betreiben, wie vorstehend beschrieben. Somit beinhaltet das Überführen des Motors aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus auch das Überführen des Motors in den Leistungs-AGR-Modus.
  • Bei 534 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen, ob der Drehmomentbedarf größer als das erste Schwellendrehmoment (das vorstehend bei 504 eingeführt wurde) ist. Als ein Beispiel kann der Drehmomentbedarf unter das zweite Schwellendrehmoment (wie bei 524 bestimmt) abnehmen, während er über dem ersten Schwellendrehmoment bleibt, und somit kann das Verfahren 500 zu 532 zurückkehren, um den Betrieb im Leistungs-AGR-Modus fortzusetzen. Wenn stattdessen der Drehmomentbedarf unter den ersten Schwellendrehmoment gesunken ist, geht das Verfahren 500 zu 536 über und beinhaltet das Überführen des Motors aus dem Leistungs-AGR-Modus.
  • Das Überführen des Motors aus dem Leistungs-AGR-Modus beinhaltet das Verringern der AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen, während alle der Zylinder mit Stöchiometrie betrieben werden, wie bei 538 angegeben. Als ein Beispiel kann die AGR-Rate mit der gleichen Rate verringert werden, mit der die AGR bei 508 erhöht wurde. Zum Beispiel kann die Steuerung die AGR-Rate von der Schwellen-AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen verringern, indem das AGR-Ventil allmählich geschlossen wird, bis das AGR-Ventil vollständig geschlossen ist und die AGR-Rate null ist. Durch allmähliches Verringern der AGR-Rate über die Vielzahl von Motorzyklen können Motorschwingungen verringert werden und die wärmebedingte Beeinträchtigung von Abgaskomponenten kann relativ zum unmittelbaren Reduzieren der AGR-Rate auf null weiter verringert werden.
  • Das Überführen des Motors aus dem Leistungs-AGR-Modus beinhaltet ferner das Einstellen des Zündzeitpunkts auf Grundlage der AGR-Rate, wie bei 540 angegeben. Als ein Beispiel kann der Zündzeitpunkt global eingestellt werden (z. B. wird für jeden Motorzylinder dieselbe Einstellung vorgenommen), und zwar auf Grundlage der AGR-Rate, wenn die AGR allmählich verringert wird. Da die AGR die Verbrennungstemperatur verringert, kann der Zündzeitpunkt weniger vorgezogen werden, da die AGR-Rate in jedem Motorzyklus abnimmt. Wenngleich die Direktionalität der Einstellungen, die während des Übergangs des Motors aus dem Leistungs-AGR-Modus vorgenommen werden, entgegengesetzt zu denen sein kann, die während des Übergangs des Motors in den Leistungs-AGR-Modus vorgenommen werden (z. B. bei 506), kann die Steuerung den Zündzeitpunkt bestimmen, wie vorstehend bei 510 beschrieben.
  • Sobald der Motor aus dem Leistungs-AGR-Modus überführt wurde, kann das Verfahren 500 zu 542 übergehen, um den Motor im stöchiometrischen Modus zu betreiben, wie vorstehend beschrieben. Zum Beispiel kann die AGR-Rate als Reaktion darauf, dass der Drehmomentbedarf weiter abnimmt und die Motorlast unter die Schwellenlast fällt, von null für eine erhöhte Motoreffizienz und einen verringerten Kraftstoffverbrauch während des Teillastbetriebs erhöht werden. Ferner kann eine Aufladung basierend auf dem Motorbedarf bereitgestellt werden, während sie unter dem Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks bleibt.
  • Auf diese Weise stellt das Verfahren 500 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors eines Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsmodi (z. B. einem stöchiometrischen Modus, einem Leistungs-AGR-Modus und einem geteilten Lambda-Modus) auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs (oder Leistungsbedarfs) während des Reduzierens der wärmebedingten Beeinträchtigung von Abgaskomponenten und Reduzierens von Fahrzeugemissionen bereit. Wie durch Beispiele in dieser Schrift veranschaulicht, kann das Verfahren zum Betreiben und Durchführen von Handlungen als Reaktion auf eine Bestimmung des Motordrehmomentbedarfs Folgendes beinhalten: Betreiben des Motors, um Drehmoment zu erzeugen (z. B. Betreiben, während das Fahrzeug fährt und der Motor verbrennt, um vom Fahrer angefordertes Drehmoment bereitzustellen), Auswählen eines Betriebsmodus, der den Motordrehmomentbedarf bereitstellt (wie etwa auf Grundlage einer Sensorausgabe, z. B. einer Ausgabe des Gaspedalpositionssensors), und Durchführen von Handlungen als Reaktion darauf. Zum Beispiel kann eine Steuerung als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf einen ersten Schwellenwert unterschreitet, den stöchiometrischen Betriebsmodus auswählen. Als Reaktion auf das Auswählen des stöchiometrischen Betriebsmodus kann die Steuerung ein befohlenes AFR für alle Zylinder auf Stöchiometrie einstellen und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen betätigen, um den Motor entsprechend mit Kraftstoff zu versorgen, um den Motor im stöchiometrischen Modus zu betreiben. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf größer als der erste Schwellenwert und kleiner als ein zweiter, höherer Schwellenwert ist, den Leistungs-AGR-Modus auswählen. Als Reaktion auf das Auswählen des Leistungs-AGR-Modus kann die Steuerung den Motor in den Leistungs-AGR-Modus überführen, indem sie die AGR-Rate über eine Vielzahl von Motorzyklen erhöht (z. B. durch Einstellen eines Signals, das an ein AGR-Ventil gesendet wird, um eine Öffnung des AGR-Ventils zu erhöhen) und den Zündzeitpunkts vorzieht (z. B. durch Einstellen eines Frühzündungssignals, das an ein Zündsystem gesendet wird). Ferner kann die Steuerung das befohlene AFR für alle Zylinder auf Stöchiometrie einstellen. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf den zweiten Schwellenwert überschreitet, den geteilten Lambda-Modus auswählen. Als Reaktion auf das Auswählen des geteilten Lambda-Modus kann die Steuerung den Motor in den geteilten Lambda-Modus überführen, indem sie die AGR-Rate (auf eine AGR-Rate ungleich null) verringert, das AFR eines ersten Zylinders, der auf ein fettes AFR eingestellt ist, einstellt und das AFR eines zweiten Zylinders, der auf ein mageres AFR eingestellt ist, einstellt, wobei ein Anfettungsgrad des fetten AFR und ein Grad der Abmagerung des zweiten Zylindersatzes über eine Vielzahl von Motorzyklen erhöht und eingestellt werden, um ein stöchiometrisches Gesamt-AFR zu erzeugen. Zusätzlich kann die Steuerung den Zündzeitpunkt weiter vorziehen.
  • Der vorstehend beschriebene Übergang in den und aus dem Leistungs-AGR-Modus und geteilten Lambda-Modus ist in Bezug auf 6 veranschaulicht. Ein beispielhaftes Diagramm 600 aus 6 zeigt eine Beziehung zwischen Motorleistung und AGR-Rate bei unterschiedlichen befohlenen AFRs und Zündzeitpunkten. Die horizontale Achse stellt die AGR-Rate dar, wobei die AGR-Rate entlang der horizontalen Achse von links nach rechts von null zunimmt. Die vertikale Achse stellt die Motorleistung dar, wobei die Motorleistung entlang der vertikalen Achse von unten nach oben zunimmt. Ferner stellt jeder Verlauf des Diagramms 600 unterschiedliche Motorbetriebsparameter dar. Verlauf 602 zeigt den Motorbetrieb bei Stöchiometrie ohne optimierten Zündzeitpunkt, Verlauf 604 zeigt den Motorbetrieb bei Stöchiometrie mit optimiertem Zündzeitpunkt, Verlauf 606 zeigt den Motorbetrieb mit einer ersten Lambda-Aufteilung und optimiertem Zündzeitpunkt, Verlauf 608 zeigt den Motorbetrieb mit einer zweiten Lambda-Aufteilung und einem optimierten Zündzeitpunkt, Verlauf 610 zeigt den Motorbetrieb mit einer dritten Lambda-Aufteilung und einem optimierten Zündzeitpunkt, Verlauf 612 zeigt den Motorbetrieb mit einer vierten Lambda-Aufteilung und einem optimierten Zündzeitpunkt und 614 zeigt den Motorbetrieb mit einer fünften Lambda-Aufteilung und einem optimierten Zündzeitpunkt. Ferner ist ein AGR-Schwellenwert (EGR T) gezeigt, bei dem es sich um die Schwellen-AGR-Rate handeln kann, die vorstehend in Bezug auf 508 aus 5 beschrieben wurde. Zwei Motorleistungsschwellenwerte sind gezeigt, ein erster, niedrigerer Motorleistungsschwellenwert (Pwr T1) und ein zweiter, höherer Motorleistungsschwellenwert (Pwr T2). Der erste Motorleistungsschwellenwert kann dem ersten Motordrehmomentschwellenwert entsprechen, der vorstehend in Bezug auf 504 aus 5 für eine vorgegebene Motordrehzahl beschrieben wurde, und der zweite Motorleistungsschwellenwert kann dem zweiten Motordrehmomentschwellenwert entsprechen, der vorstehend in Bezug auf 512 aus 5 für die vorgegebene Motordrehzahl beschrieben wurde.
  • Wie durch die Verläufe 602 und 604 veranschaulicht, erhöht das Optimieren des Zündzeitpunkts, während der Motor bei Stöchiometrie betrieben wird, die Motorleistung. Zum Beispiel führt Verlauf 604, der den Motorbetrieb bei Stöchiometrie mit optimiertem Zündzeitpunkt darstellt, bei einer gleichen AGR-Rate zu einer höheren Motorleistung, als wenn der Motor bei Stöchiometrie ohne optimierten Zündzeitpunkt betrieben wird (Verlauf 602). Ferner zeigt jeder der Verläufe 602 und 604, dass das Erhöhen der AGR-Rate zu einer erhöhten Motorleistung führt. Zum Beispiel kann die AGR-Rate als Reaktion darauf, dass ein Motorleistungsbedarf den ersten Motorleistungsschwellenwert überschreitet, von null erhöht werden, um die Motorleistung zu erhöhen, wie durch den gestrichelten Pfeil 616 angegeben. Somit stellt der gestrichelte Pfeil 616 im Allgemeinen das Einphasen in AGR während des Übergangs in den Leistungs-AGR-Modus dar, wie vorstehend in Bezug auf 506 aus 5 beschrieben.
  • Wenn der Motorleistungsbedarf zwischen dem ersten Motorleistungsschwellenwert und dem zweiten Motorleistungsschwellenwert bleibt, kann der Motor im Leistungs-AGR-Modus betrieben werden, wie etwa entlang des Verlaufs 604. Wenn stattdessen der Motorleistungsbedarf größer als der zweite Motorleistungsschwellenwert ist und/oder die AGR-Rate den AGR-Schwellenwert erreicht, kann der Motor in den geteilten Lambda-Modus übergehen. Die Verläufe 606, 608, 610, 612 und 614 zeigen alle den Motorbetrieb im geteilten Lambda-Modus, wobei jeder eine andere Lambda-Aufteilung aufweist. In dem Beispiel des Diagramms 600 beinhaltet der Verlauf 606 die kleinste Lambda-Aufteilung und beinhaltet der Verlauf 614 die größte Lambda-Aufteilung, wobei die Lambda-Aufteilung über die Verläufe zwischen Verlauf 606 und Verlauf 614 allmählich zunimmt (z. B. beinhaltet Verlauf 610 eine größere Lambda-Aufteilung als Verlauf 608 und beinhaltet Verlauf 612 eine größere Lambda-Aufteilung als Verlauf 610). Als veranschaulichende Beispiele kann der Verlauf 606 den Motorbetrieb mit λ = 0,93 für das fette AFR beinhalten (z. B. in einem ersten Zylindersatz), kann der Verlauf 608 den Motorbetrieb mit λ = 0,91 für das fette AFR beinhalten, kann der Verlauf 610 den Motorbetrieb mit beinhalten λ = 0,89 für das fette AFR, kann der Verlauf 612 den Motorbetrieb mit λ = 0,87 für das fette AFR beinhalten und kann der Verlauf 614 den Motorbetrieb mit λ = 0,85 für das fette AFR beinhalten. Ferner beinhaltet jede Lambda-Aufteilung einen Motorbetrieb mit einem entsprechenden mageren AFR (z. B. in einem zweiten Zylindersatz), sodass ein stöchiometrisches Abgasgemisch durch den Motor erzeugt wird. Wie durch diese Verläufe gezeigt, führt eine größere Lambda-Aufteilung zu einer größeren Motorleistung für eine gleiche AGR-Rate.
  • Wie vorstehend in Bezug auf 514 aus 5 beschrieben, beinhaltet der Übergang in den geteilten Lambda-Modus das Erhöhen der Lambda-Aufteilung, während die AGR-Rate verringert wird, wie durch einen gestrichelten Pfeil 618 angegeben. Somit stellt der gestrichelte Pfeil 618 im Allgemeinen das Einphasen in die Lambda-Aufteilung während des Ausphasens aus der AGR (auf eine Rate ungleich null) dar. Als ein Beispiel kann der Motorleistungsbedarf von unter dem ersten Motorleistungsschwellenwert auf über den zweiten Motorleistungsschwellenwert erhöht werden. In einem derartigen Beispiel können Einstellungen der Motorbetriebsparameter zuerst dem gestrichelten Pfeil 616 und dann dem gestrichelten Pfeil 618 folgen. Auf Grundlage des bestimmten Motorleistungsbedarfs, während er im geteilten Lambda-Modus betrieben wird, kann der Motor zum Beispiel entlang eines der Verläufe 606, 608, 610, 612 und 614 betrieben werden, obwohl auch andere Verläufe möglich sind (z. B. mit unterschiedlichem Lambda-Aufteilungen).
  • Das Übergehen aus dem geteilten Lambda-Modus in den AGR-Leistungsmodus ist im Allgemeinen durch einen gepunkteten Pfeil 620 gezeigt. Wie vorstehend in Bezug auf 526 aus 5 dargelegt, wird die Lambda-Aufteilung als Reaktion darauf, dass der Motorleistungsbedarf unter den zweiten Motorleistungsschwellenwert abnimmt, verringert (z. B., bis die Lambda-Aufteilung gleich null ist), während die AGR-Rate erhöht wird, was dazu führt, dass der Motor in den Leistungs-AGR-Modus übergeht. Wenn der Motorleistungsbedarf weiter unter dem ersten Motorleistungsschwellenwert liegt, wird der Motor aus dem Leistungs-AGR-Modus (und in den stöchiometrischen Modus) überführt, wie im Allgemeinen durch einen gepunkteten Pfeil 622 gezeigt. Zum Beispiel wird die AGR-Rate allmählich in Richtung des gepunkteten Pfeils 622 über eine Vielzahl von Motorzyklen verringert, wie vorstehend in Bezug auf 536 aus 5 ausgeführt, bis die AGR-Rate gleich null ist. Es versteht sich, dass der Motorbetrieb im stöchiometrischen Modus in dem Diagramm 600 nicht veranschaulicht ist, da AGR nicht verwendet werden kann, um die Motorleistung im stöchiometrischen Modus zu erhöhen.
  • Unter Bezugnahme auf 7 zeigt eine beispielhafte Zeitachse 700 das Überführen eines Motors zwischen verschiedenen Betriebsmodi als Reaktion auf einen sich ändernden Motordrehmomentbedarf. Der Motor kann der Motor 10 sein, der in einer beliebigen der in 2-4 gezeigten Motorsystemkonfigurationen enthalten ist, die zum Beispiel eine Rückführung von angefetteter AGR während des geteilten Lambda-Betriebs für eine weiter erhöhte Motorleistung ermöglichen. Der Motordrehmomentbedarf ist in Verlauf 702 gezeigt, ein Ladedruck, der durch einen Turbolader bereitgestellt wird, ist in Verlauf 704 gezeigt, ein Betriebsmodus ist in Verlauf 706 gezeigt, eine Lambda-Aufteilung ist in Verlauf 708 gezeigt, eine AGR-Rate ist in Verlauf 710 gezeigt, eine Abgastemperatur ist in Verlauf 712 gezeigt, eine zugeführte Zündzeitpunktvorverlegung eines ersten Satzes von Motorzylindern ist in Verlauf 714 gezeigt und eine zugeführte Zündzeitpunktvorverlegung eines zweiten Satzes von Motorzylindern ist in gestricheltem Verlauf 716 gezeigt. Ferner ist ein erster, niedrigerer Motordrehmomentschwellenwert durch die gestrichelte Linie 720 gezeigt, ist ein zweiter, höherer Motordrehmomentschwellenwert durch die gestrichelte Linie 722 gezeigt, ist ein Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks durch die gestrichelte Linie 724 gezeigt, ist eine Schwellen-AGR-Rate durch die gestrichelte Linie 726 gezeigt und ist eine Schwellenabgastemperatur durch die gestrichelte Linie 728 gezeigt.
  • Für alle vorstehend genannten Parameter stellt die horizontale Achse die Zeit dar, wobei die Zeit entlang der horizontalen Achse von links nach rechts zunimmt. Die vertikale Achse stellt die jeweiligen gekennzeichneten Parameter dar. Für die Verläufe 702, 704, 708, 710, 712, 714 und 716 erhöht sich eine Größe des Parameters auf der vertikalen Achse von unten nach oben. Für den Verlauf 706 zeigt die vertikale Achse, ob der Motor in einem stöchiometrischen Modus („Stöch“), einem Leistungs-AGR-Modus („Leistungs-AGR“) oder einem geteilten Lambda-Modus („geteiltes Lambda“) betrieben wird, entsprechend der Kennzeichnung, was dem stöchiometrischen Modus, dem Leistungs-AGR-Modus und dem geteilten Lambda-Modus entspricht, die vorstehend in Bezug auf 5 beschrieben sind. Ferner kann der Ladedruck so verstanden werden, dass er Drücke im Ansaugkrümmer beinhaltet, die größer als der Atmosphärendruck sind. Wenn zum Beispiel der Ladedruck null ist, kann der Motor ohne Aufladung (z. B. über natürliche Ansaugung) betrieben werden, wie etwa bei niedrigeren Motordrehzahlen und -lasten. Zusätzlich zeigt das Beispiel der Zeitachse 700 keine Reaktionsverzögerungen, wie etwa eine Verzögerung zwischen einer Anforderung eines erhöhten Motordrehmoments und einer entsprechenden Erhöhung des Ladedrucks. Ferner sind Zündzeitpunkte für zwei Zylindersätze gezeigt, die einem Motor entsprechen, der eine gerade Anzahl von Zylindern aufweist (z. B. wie in dem Motorsystem 200 aus 2 und dem Motorsystem 300 aus 3). Wenn der Motor jedoch stattdessen eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet (z. B. wie in dem Motorsystem 400 aus 4), kann der Zündzeitpunkt für einen dritten Zylindersatz ebenfalls enthalten sein.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 ist der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) geringer als das erste Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720). Infolgedessen wird der Motor im stöchiometrischen Modus (Verlauf 706) mit einer Lambda-Aufteilung von null (Verlauf 708) betrieben. Während der Motor im stöchiometrischen Modus betrieben wird, werden sowohl die AGR-Rate (Verlauf 710) als auch der Ladedruck (Verlauf 704) auf Grundlage des Motordrehmomentbedarfs eingestellt. Wenn zum Beispiel der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) gering ist, wie etwa, wenn der Motor im Leerlauf betrieben wird, wird keine AGR bereitgestellt und ist die AGR-Rate null. Um die AGR-Rate bei null zu halten, wird ein AGR-Ventil (z. B. das AGR-Ventil 54 aus den 2-4) in einer vollständig geschlossenen Position gehalten. Dann, wenn der Motordrehmomentbedarf zunimmt, wird die AGR-Rate von null erhöht (Verlauf 710), indem eine Öffnung des AGR-Ventils aus der vollständig geschlossenen Position erhöht wird. Wenn sich der Motordrehmomentbedarf weiter erhöht und beginnt, sich dem ersten Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720) zu nähern, wird die AGR-Rate durch Verringern der Öffnung des AGR-Ventils wieder auf null verringert (Verlauf 710), bis das AGR-Ventil vollständig geschlossen ist. Gleichermaßen kann, wenn der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) gering ist, keine Aufladung mit einem Ladedruck von null (Verlauf 704) bereitgestellt werden. Der Ladedruck (Verlauf 704) wird erhöht, wenn der Motordrehmomentbedarf zunimmt (Verlauf 702), um Druckluft bereitzustellen, um den erhöhten Motordrehmomentbedarf zu erfüllen. Ferner ist der zugeführte Zündzeitpunkt für den ersten Zylindersatz und den zweiten Zylindersatz (z. B. durchgezogener Verlauf 714 und gestrichelter Verlauf 716 überlappend) aufgrund des Motorbetriebs mit einem einheitlichen AFR (z. B. Stöchiometrie) gleich und variiert zum Beispiel basierend auf Motordrehzahl und - last.
  • Wenn die AGR-Rate (Verlauf 710) verringert und der Ladedruck (Verlauf 704) erhöht wird, steigt die Abgastemperatur (Verlauf 712) und nähert sich der Schwellenabgastemperatur (gestrichelte Linie 726). Bei Temperaturen über der Schwellenabgastemperatur kann eine wärmebedingte Beeinträchtigung von Abgaskomponenten, wie etwa einer Turbine des Turboladers und einer Emissionssteuervorrichtung, auftreten. Dies entspricht dem Ladedruck (Verlauf 704), der sich dem Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) nähert. Der Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks entspricht einem maximalen Aufladungsbetrag, der während des Betriebs im stöchiometrischen Modus (Verlauf 706) bereitgestellt werden kann, um die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter der Schwellenabgastemperatur (gestrichelte Linie 728) zu halten. Da die Aufladung durch die Abgastemperatur begrenzt ist, ist die Menge an Drehmoment, die der Motor erzeugen kann, während er im stöchiometrischen Modus betrieben wird, ebenfalls auf unterhalb des ersten Schwellenwertdrehmoments (gestrichelte Linie 720) begrenzt.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird der Motor als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) das erste Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720) überschreitet, in den Leistungs-AGR-Modus (Verlauf 706) überführt, um eine Abgastemperaturentlastung über gekühlte AGR bereitzustellen. Somit wird die AGR-Rate (Verlauf 710) allmählich von null erhöht (z. B. durch allmähliches Öffnen des AGR-Ventils aus der vollständig geschlossenen Position). Alle der Motorzylinder werden weiterhin im Leistungs-AGR-Modus mit Stöchiometrie betrieben, und somit bleibt die Lambda-Aufteilung gleich null (Verlauf 708). Der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder wird aufgrund des Kühleffekts der AGR zum MBT-Zeitpunkt betrieben und kann aufgrund des einheitlichen befohlenen AFR (Verläufe 714 und 716) für jeden Zylindersatz ungefähr gleich sein. Zusätzlich wird aufgrund des Kühleffekts der AGR der Ladedruck (Verlauf 704) weiter über den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) erhöht, wodurch ermöglicht wird, dass das Motordrehmoment den Motordrehmomentbedarf erfüllt, während die Abgastemperatur (Verlauf 712) abnimmt und unter dem Abgastemperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 728) bleibt. Indem alle der Zylinder bei Stöchiometrie gehalten werden, behandelt die Emissionssteuervorrichtung weiterhin effizient Abgas, was zu verringerten Fahrzeugemissionen führt, während das Motordrehmoment erhöht und Motorschwingungen minimiert werden.
  • Zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 bleibt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) größer als das erste Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720) und kleiner als das zweite Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 722). Daher wird der Motor zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 im Leistungs-AGR-Modus (Verlauf 706) betrieben. Ferner werden die AGR-Rate (Verlauf 710) und der Ladedruck (Verlauf 704) auf Grundlage des Motordrehmomentbedarfs (Verlauf 702) eingestellt, wie etwa durch Verringern der AGR-Rate und des Ladedrucks als Reaktion darauf, dass sich der Motordrehmomentbedarf verringert, während er zwischen dem ersten Schwellendrehmoment und dem zweiten Schwellendrehmoment bleibt.
  • Bei Zeitpunkt t2 nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) unter das erste Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720) ab. Als Reaktion darauf wird der Motor aus dem Leistungs-AGR-Modus und in den stöchiometrischen Modus überführt (Verlauf 706). Um den Motor aus dem Leistungs-AGR-Modus zu überführen, wird die AGR-Rate allmählich auf null verringert (Verlauf 710), wodurch die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter der Schwellenabgastemperatur (gestrichelte Linie 728) bleibt. Gleichzeitig wird der Ladedruck (Verlauf 704) unterhalb des Schwellenwerts des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) verringert. Beim Übergang aus dem Leistungs-AGR-Modus in den stöchiometrischen Modus wird der Motor zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t3 im stöchiometrischen Modus (Verlauf 706) betrieben, während der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) unter dem ersten Schwellenwertdrehmoment (gestrichelte Linie 720) bleibt. Zusätzlich bleibt, wenn der Motor im stöchiometrischen Modus betrieben wird, die Lambda-Aufteilung bei null (Verlauf 708).
  • Bei Zeitpunkt t3 nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) wieder über das erste Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 720) zu. Als Reaktion darauf beginnt der Motor, in den Leistungs-AGR-Modus überzugehen (Verlauf 706), wobei die AGR-Rate allmählich von null erhöht wird (Verlauf 710). Während dieser Übergang erfolgt, steigt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) weiter an und überschreitet den zweiten Drehmomentbedarfsschwellenwert (gestrichelte Linie 722). Somit geht der Motor in den geteilten Lambda-Modus über (Verlauf 706). Wenn zum Beispiel die AGR-Rate (Verlauf 710) die Schwellen-AGR-Rate (gestrichelte Linie 726) erreicht, wird die AGR-Rate allmählich verringert, während die Lambda-Aufteilung (Verlauf 708) allmählich erhöht wird. Der erste Satz von Zylindern wird bei einem fetten AFR betrieben und der zweite Satz von Zylindern wird bei einem mageren AFR betrieben, wobei ein Grad der Anfettung des fetten AFR allmählich erhöht wird, wenn die Lambda-Aufteilung eingephast wird und das magere AFR entsprechend eingestellt wird, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an der Emissionssteuervorrichtung zu erzeugen. Ferner wird die Frühzündung des Zündzeitpunkts für die unterschiedlichen Zylindersätze unterschiedlich eingestellt. Die zugeführte Zündzeitpunktvorverlegung ist für den ersten, fetten Zylindersatz (Verlauf 714) niedriger und für den zweiten, mageren Zylindersatz (Verlauf 716) höher, obwohl beide Zylindersätze zum MBT-Zeitpunkt (oder alternativ zum Grenzzündzeitpunkt) für den entsprechenden Zylindersatz betrieben werden können.
  • Während der Motor im geteilten Lambda-Modus betrieben wird, wird der Ladedruck (Verlauf 704) über den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks erhöht (gestrichelte Linie 724), wodurch ermöglicht wird, dass das Motordrehmoment dem Motordrehmomentbedarf entspricht, während die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter dem Abgastemperaturschwellenwert bleibt (gestrichelte Linie 728). Ferner kann die Lambda-Aufteilung und/oder die AGR-Rate auf Grundlage des Motordrehmomentbedarfs eingestellt werden, wie etwa durch Verringern der Lambda-Aufteilung und/oder der AGR-Rate als Reaktion auf einen verringerten Motordrehmomentbedarf (der über dem zweiten Schwellendrehmoment bleibt) und Erhöhen der Lambda-Aufteilung und/oder der AGR-Rate als Reaktion auf einen erhöhten Motordrehmomentbedarf. Wie zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 gezeigt, wird, wenn die Lambda-Aufteilung (Verlauf 708) relativ hoch ist, die AGR-Rate (Verlauf 710) relativ konstant gehalten, auch wenn leichte Schwankungen des Motordrehmomentbedarfs (Verlauf 702) vorliegen.
  • Bei Zeitpunkt t4 nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) unter das zweite Schwellendrehmoment (gestrichelte Linie 722) ab. Infolgedessen wird der Motor aus dem geteilten Lambda-Modus in den Leistungs-AGR-Modus überführt. Das Überführen aus dem geteilten Lambda-Modus in den Leistungs-AGR-Modus beinhaltet das allmähliche Erhöhen der AGR-Rate (Verlauf 710) über eine Vielzahl von Motorzyklen, bis die Schwellen-AGR-Rate (gestrichelte Linie 726) erreicht ist. Ferner wird die Lambda-Aufteilung (Verlauf 708) über die Vielzahl von Motorzyklen verringert, bis der Motor mit einem einheitlichen AFR betrieben wird und die Lambda-Aufteilung null erreicht. Aufgrund des verringerten Motordrehmomentbedarfs wird der Ladedruck verringert (Verlauf 704), bleibt jedoch über dem Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724). Aufgrund der allmählichen Verringerung der Lambda-Aufteilung und der allmählichen Erhöhung der AGR-Rate während des Übergangs bleibt die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter dem Abgastemperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 728). Ferner wird jeder Zylindersatz aufgrund des Übergangs zu einem einheitlichen befohlenen AFR mit ungefähr der gleichen gelieferten Zündzeitpunktvorverlegung (Verläufe 714 und 716) betrieben.
  • Nach dem Übergang aus dem geteilten Lambda-Betriebsmodus bleibt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) über dem ersten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 720). Daher wird der Motor im Leistungs-AGR-Modus (Verlauf 706) betrieben. Jedoch nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) dann unter den ersten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 720) bei Zeitpunkt t5 ab und somit geht der Motor aus dem Leistungs-AGR-Modus und in den stöchiometrischen Modus über (Verlauf 706). Dies beinhaltet das allmähliche Verringern der AGR-Rate, bis die AGR-Rate null erreicht (Verlauf 710). Der Ladedruck (Verlauf 704) wird unter den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) verringert, sodass die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter der Schwellenabgastemperatur (gestrichelte Linie 728) bleibt. Darüber hinaus bleibt die Lambda-Aufteilung bei null (Verlauf 708).
  • Bei Zeitpunkt t6 nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) wieder über den ersten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 720) zu. Als Reaktion darauf wird der Motor zum Betrieb im Leistungs-AGR-Modus (Verlauf 706) überführt, wobei die AGR-Rate allmählich von null erhöht wird (Verlauf 710), während die Lambda-Aufteilung bei null bleibt (Verlauf 708). Aufgrund des Kühleffekts der AGR wird der Ladedruck (Verlauf 704) über den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) erhöht, wodurch ermöglicht wird, dass das Motordrehmoment den höheren Motordrehmomentbedarf erfüllt, während die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter dem Abgastemperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 728) bleibt. Der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder wird zudem im Vergleich zum Zündzeitpunkt außerhalb des Leistungs-AGR-Modus für die gleiche Motordrehzahl und - last (Verläufe 714 und 716) weiter vorgezogen.
  • Der Motor wird zwischen Zeitpunkt t5 und Zeitpunkt t6 im Leistungs-AGR-Modus betrieben. Jedoch nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) bei Zeitpunkt t6 über den zweiten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 722) zu. Als Reaktion darauf geht der Motor in den Betrieb im geteilten Lambda-Modus über (Verlauf 706). Während des Übergangs wird die AGR-Rate (Verlauf 710) allmählich auf die Schwellen-AGR-Rate (gestrichelte Linie 726) erhöht und dann allmählich verringert, während die Lambda-Aufteilung (Verlauf 708) allmählich erhöht wird. Der erste Satz von Zylindern wird bei einem fetten AFR betrieben und der zweite Satz von Zylindern wird bei einem mageren AFR betrieben, wobei der Anfettungsgrad des fetten AFR (und der Abmagerungsgrad des mageren AFR) allmählich erhöht wird, wenn die Lambda-Aufteilung eingephast wird. Der dritte Satz von Zylindern (wenn der Motor eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet) wird bei Stöchiometrie gehalten. Ferner wird die Zündzeitpunktvorverlegung für die unterschiedlichen Zylindersätze unterschiedlich eingestellt, wie vorstehend in Bezug auf den geteilten Lambda-Übergang zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 beschrieben. Während der Motor im geteilten Lambda-Modus betrieben wird, wird der Ladedruck (Verlauf 704) weiter über den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks erhöht (gestrichelte Linie 724), wodurch ermöglicht wird, dass das Motordrehmoment dem Motordrehmomentbedarf entspricht, während die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter dem Abgastemperaturschwellenwert bleibt (gestrichelte Linie 728).
  • Bei Zeitpunkt t7 nimmt der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) unter den zweiten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 722) ab, und so wird der Motor aus dem geteilten Lambda-Modus überführt, wobei die AGR-Rate (Verlauf 710) über eine Vielzahl von Motorzyklen allmählich erhöht wird, bis die Schwellen-AGR-Rate (gestrichelte Linie 726) erreicht ist. Während des Übergangs aus dem geteilten Lambda-Modus nimmt jedoch der Motordrehmomentbedarf (Verlauf 702) weiter ab und nimmt auf unter den ersten Drehmomentschwellenwert (gestrichelte Linie 720) ab. Somit geht der Motor in den stöchiometrischen Modus über (Verlauf 706) und der Leistungs-AGR-Modus dient als ein vorübergehender Modus während des Übergangs zwischen dem geteilten Lambda-Modus und dem stöchiometrischen Modus. Ferner wird die Lambda-Aufteilung (Verlauf 708) über die Vielzahl von Motorzyklen verringert, bis der Motor mit einem einheitlichen AFR betrieben wird und die Lambda-Aufteilung null erreicht, und dann wird die AGR-Rate auf null verringert (Verlauf 710). Aufgrund des verringerten Motordrehmomentbedarfs, und auch da eine kühlende AGR und eine Anfettung nicht bereitgestellt werden, wird der Ladedruck (Verlauf 704) auf unter den Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks (gestrichelte Linie 724) verringert. Aufgrund der allmählichen Verringerung der Lambda-Aufteilung und der allmählichen Erhöhung der AGR-Rate während des Übergangs bleibt die Abgastemperatur (Verlauf 712) unter dem Abgastemperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 728).
  • Auf diese Weise kann ein Motor eines Fahrzeugs dazu konfiguriert sein, AGR aus einem spezifischen Teilsatz von Zylindern zu strömen, und kann in verschiedenen Betriebsmodi (z. B. einem stöchiometrischen Modus, einem Leistungs-AGR-Modus und einem geteilten Lambda-Modus) auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs (oder Leistungsbedarfs) betrieben werden. Insbesondere ermöglicht der Betrieb im Leistungs-AGR-Modus und im geteilten Lambda-Modus, dass der Motorluftstrom und damit die Motorleistung erhöht werden, während die wärmebedingte Beeinträchtigung der Abgaskomponenten reduziert wird. Ferner erhöht das Erhöhen der Motorleistung über den Leistungs-AGR-Modus und über den geteilten Lambda-Modus die Motorleistung, während die Fahrzeugemissionen im Vergleich zu herkömmlichen Anfettungsstrategien reduziert werden. Zusätzlich wird der geteilte Lambda-Betriebsmodus durch angefettete AGR verbessert, was weitere Zündzeitpunktvorverlegungen für zusätzliche Leistungsgewinne ermöglicht. Darüber hinaus können Schwingungen aufgrund von Ungleichgewicht zwischen fetten und mageren Zylindern während des Betriebs im geteilten Lambda-Modus durch Übergehen durch den Leistungs-AGR-Modus, der das Einphasen in die AGR und dann das Ausphasen aus der AGR während des Einphasens in eine Lambda-Aufteilung beinhaltet, reduziert werden.
  • Der technische Effekt des partiellen Anfetten eines Motors, während der Motor bei globaler Stöchiometrie gehalten wird und angefettete AGR zurückgeführt wird, besteht darin, dass die Motorleistung erhöht werden kann, ohne die Fahrzeugemissionen zu erhöhen.
  • Der technische Effekt des allmählichen Erhöhens einer AGR-Rate, um die Motorleistung zu erhöhen, und dann des allmählichen Verringerns der AGR-Rate, während ein Unterschied des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen zwei Gruppen von Zylindern erhöht wird, um die Motorleistung weiter zu erhöhen, wobei der Unterschied des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses partielle Motoranfettung bereitstellt, während der Motor bei globaler Stöchiometrie gehalten wird, besteht darin, dass Motorschwingungen reduziert werden können, während Abgaskomponententemperaturen unter einem oberen Schwellenwert gehalten werden.
  • Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren: Anfetten eines ersten Satzes von Zylindern, Abmagern eines zweiten Satzes von Zylindern und Halten eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie während des Betreibens eines Motors, wobei Abgas von dem ersten Satz, dem zweiten Satz und dem dritten Satz ein stöchiometrisches Gemisch an einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung erzeugt, und Bereitstellen einer Abgasrückführung (AGR) für einen Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern. In dem vorstehenden Beispiel kann, zusätzlich oder optional, das Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, das Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und das Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf erfolgen, dass ein Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, und ferner als Reaktion darauf, dass eine Rate der AGR eine Schwellenrate erreicht. In einem oder beiden der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion darauf, dass die Rate der AGR unter der Schwellenrate bleibt, während der Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, Halten des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie, während die Rate der AGR als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs erhöht wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet der dritte Satz von Zylindern zusätzlich oder optional einen Zylinder, beinhaltet der erste Satz von Zylindern eine erste Hälfte einer Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor und beinhaltet der zweite Satz von Zylindern eine zweite Hälfte der Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele koppelt ein AGR-Kanal ein Abgasrohr mindestens eines des ersten Satzes von Zylindern an den Ansaugkanal des Motors, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil und einen AGR-Kühler, die darin angeordnet sind, beinhaltet, und wobei das Bereitstellen von AGR für den Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern zumindest partielles Öffnen des AGR-Ventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele ist der AGR-Kanal zusätzlich oder optional an den Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters eines Turboladers gekoppelt und ist eine Turbine des Turboladers in einem Abgaskanal stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung gekoppelt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional ein durch den Turbolader bereitgestellter Ladedruck als Reaktion auf Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie über eine Schwellenaufladung erhöht. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird die Schwellenaufladung zusätzlich oder optional auf Grundlage einer Temperatur von einer oder mehreren von der Emissionssteuervorrichtung und der Turbine des Turboladers festgelegt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Einstellen des Zündzeitpunkts in dem ersten Satz von Zylindern auf einen ersten Betrag der Frühzündung, Einstellen des Zündzeitpunkts des zweiten Satzes von Zylindern auf einen zweiten Betrag der Frühzündung, der sich von dem ersten Betrag der Frühzündung unterscheidet, und Einstellen des Zündzeitpunkts in dem dritten Satz von Zylindern auf einen dritten Betrag der Frühzündung, der sich von jedem des ersten Betrags der Frühzündung und des zweiten Betrags der Frühzündung unterscheidet. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der erste Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung und der dritte Betrag der Frühzündung und ist der dritte Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung.
  • Als ein weiteres Beispiel umfasst ein Verfahren: Auswählen zwischen dem Betreiben eines Motors in einem stöchiometrischen Modus, einem Modus zur Leistungsabgasrückführung (AGR) und einem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs; als Reaktion auf das Auswählen des stöchiometrischen Modus, Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus, einschließlich Betreiben aller Motorzylinder bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR); als Reaktion auf das Auswählen des AGR-Leistungsmodus, Betreiben des Motors im AGR-Leistungsmodus, einschließlich Betreiben aller Motorzylinder mit dem stöchiometrischen AFR, während eine AGR-Rate erhöht wird; und als Reaktion auf das Auswählen des geteilten Lambda-Modus, Betreiben des Motors im geteilten Lambda-Modus, einschließlich fettes Betreiben einer ersten Anzahl der Motorzylinder, mageres Betreiben einer zweiten Anzahl der Motorzylinder und Betreiben einer dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie, während AGR nur von der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird. In dem vorstehenden Beispiel beinhaltet das Auswählen zwischen dem Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus, dem Leistungs-AGR-Modus und dem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage des Motordrehmomentbedarfs zusätzlich oder optional: Auswählen des stöchiometrischen Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf kleiner als ein erster, unterer Schwellenwert ist; Auswählen des Leistungs-AGR-Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf größer als der erste Schwellenwert und kleiner als ein zweiter, höherer Schwellenwert ist; und Auswählen des geteilten Lambda-Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf größer als der zweite Schwellenwert ist. In einem oder beiden der vorstehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das fette Betreiben der ersten Anzahl der Motorzylinder, das magere Betreiben der zweiten Anzahl der Motorzylinder und das Betreiben der dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie Betreiben der ersten Anzahl der Motorzylinder bei einem ersten, fetten AFR, Betreiben der zweiten Anzahl der Motorzylinder bei einem zweiten, mageren AFR und Betreiben der dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie, wobei ein Anfettungsgrad des ersten, fetten AFR gleich einem Grad der Abmagerung des zweiten, mageren AFR ist. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Anfettungsgrad erhöht und die AGR-Rate verringert, wenn der Motordrehmomentbedarf weiter über den zweiten Schwellenwert ansteigt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus zusätzlich oder optional Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen eines Betrags der durch einen Turbolader bereitgestellten Aufladung, beinhaltet das Betreiben des Motors im Leistungs-AGR-Modus Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen der AGR-Rate, bis eine Schwellenrate erreicht ist, während das Ausmaß der durch den Turbolader bereitgestellten Aufladung weiter erhöht wird, und beinhaltet das Betreiben im geteilten Lambda-Modus Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen eines Anfettungsgrades der ersten Hälfte der Motorzylinder, während die AGR-Rate verringert wird, und weiteres Erhöhen des Ausmaßes der Aufladung, das durch den Turbolader bereitgestellt wird.
  • Als ein weiteres Beispiel umfasst ein System: einen Motor, der eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder Zylinder ein Abgasrohr beinhaltet, das an einen Abgaskrümmer gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben eines ersten Satzes von Zylindern mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Betreiben eines zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Betreiben eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motorbedarf größer als ein oberer Schwellenbedarf ist, wobei der erste Satz von Zylindern den ersten Zylinder beinhaltet; und Betreiben des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern mit demselben Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion darauf, dass der Motorbedarf geringer als der obere Schwellenbedarf ist. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das System zusätzlich oder optional ferner einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der zwischen dem Abgasrohr eines Zylinders des ersten Satzes von Zylindern und einem Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist, und beinhaltet die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des AGR-Ventils, um eine Menge an AGR ungleich null bereitzustellen, die geringer ist als eine Schwellenmenge an AGR, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird. In einem oder beiden der vorstehenden Beispiele umfasst das System zusätzlich oder optional ferner eine Emissionssteuervorrichtung, die in einem Abgaskanal stromabwärts von dem Abgaskrümmer gekoppelt ist, und das Betreiben des ersten Satzes von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Betreiben des zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Betreiben des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie erzeugt ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der Emissionssteuervorrichtung. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das System zusätzlich oder optional ferner einen Turbolader, beinhaltend einen Verdichter, der an einen Einlass des Motors gekoppelt ist, und eine Turbine, die in dem Abgaskanal stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung gekoppelt ist, und beinhaltet die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen, die bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Erhöhen eines Ladedrucks, der durch den Turbolader bereitgestellt wird, über einen Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das System zusätzlich oder optional ferner eine Zündkerze, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, und beinhaltet die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Vorziehen eines Zündzeitpunkts der Zündkerze, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird, wobei sich ein erster Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den ersten Satz von Zylindern von einem zweiten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den zweiten Satz von Zylindern und einem dritten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den dritten Satz von Zylindern unterscheidet.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren Folgendes: Betreiben eines Motors mit einem angefetteten ersten Satz von Zylindern, einem abgemagerten zweiten Satz von Zylindern und einem dritten Satz von Zylindern bei Stöchiometrie, wobei ein Anfettungsgrad des ersten Satzes von Zylindern gleich einem Abmagerungsgrad des zweiten Satzes von Zylindern ist; und während des Betreibens des Motors mit dem angefetteten ersten Satz von Zylindern, dem abgemagerten zweiten Satz von Zylindern und dem dritten Satz von Zylindern bei Stöchiometrie, Rückführen von Abgas zu einem Ansaugkanal des Motors nur von dem ersten Satz von Zylindern und Vorverlegen des Zündzeitpunkts in jedem Zylinder, wobei der vorverlegte Zündzeitpunkt individuell für jeden Zylinder eingestellt wird. In dem vorstehenden Beispiel sind zusätzlich oder optional alle Zylinder des Motors in dem ersten Satz von Zylindern, dem zweiten Satz von Zylindern und dem dritten Satz von Zylindern beinhaltet, und das kombinierte Abgas aus allen Zylindern des Motors erzeugt ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einem stromabwärts befindlichen Katalysator. In einem oder beiden der vorstehenden Beispiele beinhaltet der dritte Satz von Zylindern zusätzlich oder optional einen Zylinder, beinhaltet der erste Satz von Zylindern eine erste Hälfte einer restlichen Anzahl von Zylindern und beinhaltet der zweite Satz von Zylindern eine zweite Hälfte der restlichen Anzahl von Zylindern. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhalten der erste Satz von Zylindern und der zweite Satz von Zylindern zusätzlich oder optional jeweils einen Zylinder. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele ist ein AGR-Kanal zusätzlich oder optional zwischen einem Ansaugkanal des Motors und einem Abgasrohr des ersten Zylinders gekoppelt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele erfolgt zusätzlich oder optional das Betreiben des Motors mit dem angefetteten ersten Satz von Zylindern, dem abgemagerten zweiten Satz von Zylindern und dem dritten Satz von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motordrehmomentbedarf größer als ein oberer Schwellenwert ist.
  • Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen 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 hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 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 Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
  • Wie in dieser Schrift verwendet, wird der Ausdruck „ungefähr“ so ausgelegt, dass er plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
  • Die folgenden Patentansprüche 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 Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und 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 Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Anfetten eines ersten Satzes von Zylindern, Abmagern eines zweiten Satzes von Zylindern und Halten eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie während des Betreibens eines Motors, wobei Abgas von dem ersten Satz, dem zweiten Satz und dem dritten Satz ein stöchiometrisches Gemisch an einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung erzeugt, und Bereitstellen einer Abgasrückführung (AGR) für einen Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, das Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und das Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, und ferner als Reaktion darauf, dass eine Rate der AGR eine Schwellenrate erreicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner als Reaktion darauf, dass die Rate der AGR unter der Schwellenrate bleibt, während der Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, durch Halten des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie, während die Rate der AGR als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs erhöht wird, gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der dritte Satz von Zylindern einen Zylinder, beinhaltet der erste Satz von Zylindern eine erste Hälfte einer Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor und beinhaltet der zweite Satz von Zylindern eine zweite Hälfte der Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor.
  • Gemäß einer Ausführungsform koppelt ein AGR-Kanal ein Abgasrohr mindestens eines des ersten Satzes von Zylindern an den Ansaugkanal des Motors, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil und einen AGR-Kühler, die darin angeordnet sind, beinhaltet, und wobei das Bereitstellen von AGR für den Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern zumindest partielles Öffnen des AGR-Ventils beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der AGR-Kanal an den Ansaugkanal stromabwärts eines Verdichters eines Turboladers gekoppelt und ist eine Turbine des Turboladers in einem Abgaskanal stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein durch den Turbolader bereitgestellter Ladedruck als Reaktion auf Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie über eine Schwellenaufladung erhöht.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Schwellenaufladung auf Grundlage einer Temperatur von einer oder mehreren von der Emissionssteuervorrichtung und der Turbine des Turboladers festgelegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner gekennzeichnet durch Einstellen des Zündzeitpunkts in dem ersten Satz von Zylindern auf einen ersten Betrag der Frühzündung, Einstellen des Zündzeitpunkts des zweiten Satzes von Zylindern auf einen zweiten Betrag der Frühzündung, der sich von dem ersten Betrag der Frühzündung unterscheidet, und Einstellen des Zündzeitpunkts in dem dritten Satz von Zylindern auf einen dritten Betrag der Frühzündung, der sich von jedem des ersten Betrags der Frühzündung und des zweiten Betrags der Frühzündung unterscheidet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung und der dritte Betrag der Frühzündung und ist der dritte Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Auswählen zwischen dem Betreiben eines Motors in einem stöchiometrischen Modus, einem Modus zur Leistungsabgasrückführung (AGR) und einem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage eines Motordrehmomentbedarfs; als Reaktion auf das Auswählen des stöchiometrischen Modus, Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus, einschließlich Betreiben aller Motorzylinder bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR); als Reaktion auf das Auswählen des AGR-Leistungsmodus, Betreiben des Motors im AGR-Leistungsmodus, einschließlich Betreiben aller Motorzylinder mit dem stöchiometrischen AFR, während eine AGR-Rate erhöht wird; und als Reaktion auf das Auswählen des geteilten Lambda-Modus, Betreiben des Motors im geteilten Lambda-Modus, einschließlich fettes Betreiben einer ersten Anzahl der Motorzylinder, mageres Betreiben einer zweiten Anzahl der Motorzylinder und Betreiben einer dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie, während nur AGR von der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Auswählen zwischen dem Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus, dem Leistungs-AGR-Modus und dem geteilten Lambda-Modus auf Grundlage des Motordrehmomentbedarfs Folgendes: Auswählen des stöchiometrischen Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf kleiner als ein erster, unterer Schwellenwert ist; Auswählen des Leistungs-AGR-Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf größer als der erste Schwellenwert und kleiner als ein zweiter, höherer Schwellenwert ist; und Auswählen des geteilten Lambda-Modus als Reaktion darauf, dass der Motordrehmomentbedarf größer als der zweite Schwellenwert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das fette Betreiben der ersten Anzahl der Motorzylinder, das magere Betreiben der zweiten Anzahl der Motorzylinder und das Betreiben der dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie Betreiben der ersten Anzahl der Motorzylinder bei einem ersten, fetten AFR, Betreiben der zweiten Anzahl der Motorzylinder bei einem zweiten, mageren AFR und Betreiben der dritten Anzahl der Motorzylinder bei Stöchiometrie, wobei ein Anfettungsgrad des ersten fetten AFR gleich einem Grad der Abmagerung des zweiten, mageren AFR ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Anfettungsgrad erhöht und die AGR-Rate verringert, wenn der Motordrehmomentbedarf weiter über den zweiten Schwellenwert ansteigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen eines Betrags der von einem Turbolader bereitgestellten Aufladung, beinhaltet das Betreiben des Motors im Leistungs-AGR-Modus Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen der AGR-Rate, bis eine Schwellenrate erreicht ist, während das Ausmaß der durch den Turbolader bereitgestellten Aufladung weiter erhöht wird, und beinhaltet das Betreiben im geteilten Lambda-Modus Erhöhen des Motordrehmoments durch Erhöhen eines Anfettungsgrades der ersten Hälfte der Motorzylinder, während die AGR-Rate verringert wird, und weiteres Erhöhen des Ausmaßes der Aufladung, das durch den Turbolader bereitgestellt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder Zylinder ein Abgasrohr beinhaltet, das an einen Abgaskrümmer gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben eines ersten Satzes von Zylindern mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Betreiben eines zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Betreiben eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motorbedarf größer als ein oberer Schwellenbedarf ist, wobei der erste Satz von Zylindern den ersten Zylinder beinhaltet; und Betreiben des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern mit demselben Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion darauf, dass der Motorbedarf geringer als der obere Schwellenbedarf ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der zwischen dem Abgasrohr eines Zylinders des ersten Satzes von Zylindern und einem Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist, gekennzeichnet, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des AGR-Ventils, um eine Menge an AGR ungleich null bereitzustellen, die geringer ist als eine Schwellenmenge an AGR, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Emissionssteuervorrichtung gekennzeichnet, die in einem Abgaskanal stromabwärts von dem Abgaskrümmer gekoppelt ist, und wobei das Betreiben des ersten Satzes von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Betreiben des zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Betreiben des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der Emissionssteuervorrichtung erzeugt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Turbolader gekennzeichnet, beinhaltend einen Verdichter, der an einen Einlass des Motors gekoppelt ist, und eine Turbine, die in dem Abgaskanal stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Erhöhen eines Ladedrucks, der durch den Turbolader bereitgestellt wird, über einen Schwellenwert des temperaturbegrenzten Ladedrucks, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Zündkerze gekennzeichnet, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Vorziehen eines Zündzeitpunkts der Zündkerze, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird, wobei sich ein erster Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den ersten Satz von Zylindern von jedem von einem zweiten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den zweiten Satz von Zylindern und einem dritten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den dritten Satz von Zylindern unterscheidet.

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: Anfetten eines ersten Satzes von Zylindern, Abmagern eines zweiten Satzes von Zylindern und Halten eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie während des Betreibens eines Motors, wobei Abgas von dem ersten Satz, dem zweiten Satz und dem dritten Satz ein stöchiometrisches Gemisch an einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuervorrichtung erzeugt, und Bereitstellen einer Abgasrückführung (AGR) für einen Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, das Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und das Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, und ferner als Reaktion darauf, dass eine Rate der AGR eine Schwellenrate erreicht, erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: als Reaktion darauf, dass die Rate der AGR unter der Schwellenrate bleibt, während der Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmoment ist, Halten des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie, während die Rate der AGR als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs erhöht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der dritte Satz von Zylindern einen Zylinder beinhaltet, der erste Satz von Zylindern eine erste Hälfte einer Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor beinhaltet und der zweite Satz von Zylindern eine zweite Hälfte der Gesamtanzahl der restlichen Zylinder in dem Motor beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein AGR-Kanal ein Abgasrohr mindestens eines des ersten Satzes von Zylindern an den Ansaugkanal des Motors koppelt, wobei der AGR-Kanal ein AGR-Ventil und einen AGR-Kühler, die darin angeordnet sind, beinhaltet, und wobei das Bereitstellen von AGR für den Ansaugkanal des Motors von dem ersten Satz von Zylindern zumindest partielles Öffnen des AGR-Ventils beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der AGR-Kanal stromabwärts eines Verdichters eines Turboladers an den Ansaugkanal gekoppelt ist und eine Turbine des Turboladers in einem Abgaskanal stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung gekoppelt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein durch den Turbolader bereitgestellter Ladedruck als Reaktion auf Anfetten des ersten Satzes von Zylindern, Abmagern des zweiten Satzes von Zylindern und Halten des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie über eine Schwellenaufladung erhöht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schwellenaufladung auf Grundlage einer Temperatur von einer oder mehreren von der Emissionssteuervorrichtung und der Turbine des Turboladers festgelegt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Einstellen des Zündzeitpunkts in dem ersten Satz von Zylindern auf einen ersten Betrag der Frühzündung, Einstellen des Zündzeitpunkts des zweiten Satzes von Zylindern auf einen zweiten Betrag der Frühzündung, der sich von dem ersten Betrag der Frühzündung unterscheidet, und Einstellen des Zündzeitpunkts in dem dritten Satz von Zylindern auf einen dritten Betrag der Frühzündung, der sich von jedem des ersten Betrags der Frühzündung und des zweiten Betrags der Frühzündung unterscheidet.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung und der dritte Betrag der Frühzündung ist und der dritte Betrag der Frühzündung größer als der zweite Betrag der Frühzündung ist.
  11. System, umfassend: einen Motor, der eine ungerade Anzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder Zylinder ein Abgasrohr beinhaltet, das an einen Abgaskrümmer gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben eines ersten Satzes von Zylindern mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Betreiben eines zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Betreiben eines dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie als Reaktion darauf, dass ein Motorbedarf größer als ein oberer Schwellenbedarf ist, wobei der erste Satz von Zylindern den ersten Zylinder beinhaltet; und Betreiben des ersten Satzes von Zylindern, des zweiten Satzes von Zylindern und des dritten Satzes von Zylindern mit demselben Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion darauf, dass ein Motorbedarf geringer als der obere Schwellenbedarf ist.
  12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der zwischen dem Abgasrohr eines Zylinders des ersten Satzes von Zylindern und einem Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einstellen des AGR-Ventils, um einen Betrag von AGR ungleich null bereitzustellen, der einen Schwellenbetrag von AGR unterschreitet, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird.
  13. System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Emissionssteuervorrichtung, die in einem Abgaskanal stromabwärts von dem Abgaskrümmer gekoppelt ist, und wobei das Betreiben des ersten Satzes von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Betreiben des zweiten Satzes von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Betreiben des dritten Satzes von Zylindern bei Stöchiometrie ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der Emissionssteuervorrichtung erzeugt.
  14. System nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Turbolader, der einen Verdichter, der an einen Einlass des Motors gekoppelt ist, und eine Turbine, die stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung in dem Abgaskanal gekoppelt ist, beinhaltet, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Erhöhen eines Ladedrucks, der durch den Turbolader bereitgestellt wird, über einen temperaturbegrenzten Ladedruckschwellenwert, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird.
  15. System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Zündkerze, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner computerlesbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Vorverlegen eines Zündzeitpunkts der Zündkerze, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, während der erste Satz von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, der zweite Satz von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und der dritte Satz von Zylindern bei Stöchiometrie betrieben wird, wobei sich ein erster Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den ersten Satz von Zylindern von jedem von einem zweiten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den zweiten Satz von Zylindern und einem dritten Betrag der Zündzeitpunktvorverlegung für den dritten Satz von Zylindern unterscheidet.
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