DE102021108555A1

DE102021108555A1 - Kraftstoffzufuhrbetriebssysteme und -verfahren mit geteiltem lambda

Info

Publication number: DE102021108555A1
Application number: DE102021108555.1A
Authority: DE
Inventors: Chris Paul Glugla; Rani Kiwan; Joseph Lyle Thomas
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-10-07
Also published as: US10961933B1; CN113494379A

Abstract

Die Offenbarung stellt Kraftstoffzufuhrbetriebssysteme und -verfahren mit geteiltem Lambda bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Motors mit geteilten Lambda-Modi bereitgestellt. Mindestens ein beispielhaftes Verfahren umfasst Berechnen einer stöchiometrischen Drehmomentabgabe der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine magere Drehmomentabgabe zu berechnen. In mindestens einem Beispiel kann ein oder mehrere Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe angewendet werden, um eine fette Drehmomentabgabe zu berechnen. Ferner können die magere Drehmomentabgabe und die fette Drehmomentabgabe summiert werden, um eine Gesamtmotordrehmomentabgabe zu berechnen.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors mit Kraftstoffzufuhrvorgängen mit geteiltem Lambda.
Allgemeiner Stand der Technik
Moderne Motoren werden mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einen großen Teil eines Motordrehzahl/-last-Kennfelds betrieben, um den Wirkungsgrad einer Emissionssteuervorrichtung aufrechtzuerhalten und die Emissionsanforderungen zu erfüllen. Bei höheren Motordrehzahlen und -lasten wird der Kraftstoff jedoch typischerweise fetter als Stöchiometrie geplant, um einen Katalysator der Emissionssteuervorrichtung zu kühlen, da überschüssiger unverbrannter Kraftstoff dazu beitragen kann, die Motor- und Abgaskomponenten zu kühlen. Beispielsweise ist bei Benzinmotoren mit turbogeladener Direkteinspritzung (gasoline turbocharged direct injection - GTDI) die Turboeinlasstemperatur typischerweise die heißeste Komponente und muss so gesteuert werden, dass sie unter einer maximal zulässigen Temperatur bleibt, um Betriebsprobleme zu vermeiden. Wenn der Motor jedoch fett betrieben wird, um eine solche Kühlung zu ermöglichen, können sich die Emissionen von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) erhöhen, und der Kraftstoffverbrauch steigt damit an. Andere Versuche, solche Emissions- und Kraftstoffverbrauchsprobleme anzugehen, beinhalteten den Betrieb der Motoren bei Stöchiometrie unter allen Bedingungen, um den mit dem Anfettungsvorgang verbundenen Anstieg der HC- und CO-Emissionen zu vermeiden. Zusätzlich oder alternativ können Lastbegrenzungsvorgänge ausgeführt werden, wie beispielsweise das Begrenzen einer Motordrehzahl, eines Luftstroms und einer Drehmomentabgabe, sodass diese Kühlvorgänge nicht erforderlich sind. Eine andere vorgeschlagene Lösung bestand darin, ein Kraftstoffsteuerschema mit geteiltem Lambda auszuführen. Bei einem Kraftstoffsteuerschema mit geteiltem Lambda wird die Kraftstoffabgabe in die Zylinder von der Stöchiometrie aus angefettet oder abgemagert, während im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten werden, sodass Emissionen vermieden und Abgastemperaturen reduziert werden, ohne die Motorleistung zu beeinträchtigen. In einigen dieser vorgeschlagenen Kraftstoffsteuerschemata mit geteiltem Lambda wurden Strategien vorgeschlagen, wie etwa die Bereitstellung einer Abgasrückführung (AGR) an einen Ansaugkanal des Motors aus einer Teilmenge der Zylinder. Auf diese Weise kann die Motornennleistung erhöht werden, indem der Motor teilweise angefettet wird, ohne die Fahrzeugemissionen zu erhöhen.
Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die obigen Strategien mehrere Mängel aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Motorleistung unter Vermeidung von Geräusch, Vibrationen und Rauhigkeit (noise vibration harshness - NVH).
Beispielsweise reduzieren frühere Ansätze zum Betrieb des Motors bei Stöchiometrie unter allen Bedingungen und Lastbegrenzungsstrategien die Motorleistungsfähigkeit erheblich. Ferner können frühere Ansätze mit standardmäßig geteiltem Lambda zu ausgeprägten NVH-Problemen führen, wenn der Motor mit einer Drehzahl und Last betrieben wird, bei denen das standardmäßig geteilte Lambdamuster die Resonanzfrequenz anregt und aufgrund der Resonanz eine Verstärkung der durch das Kraftstoffzufuhrmuster mit geteiltem Lambda angeregten Frequenzen verursacht. In Bezug auf frühere Steuerschemata mit geteiltem Lambda kann die komplexe Kraftstoffzufuhrstrategie Probleme hinsichtlich der genauen Berechnung einer Drehmomentabgabe verursachen. Wenn die Drehmomentabgabe nicht genau bestimmt wird, kann die Motorleistung reduziert sein und NVH auftreten. Darüber hinaus können mit diesen früheren Schemata mit geteiltem Lambda auch Probleme der Reduzierung von NVH aufgrund von Resonanzverstärkung nicht angegangen werden, und die vorstehend erörterte AGR-Strategie hat nur geringen Einfluss auf die Erhöhung der Motorleistung.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch Verfahren angegangen werden, die Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhalten können, während im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten werden. Durch das Zulassen nichtstöchiometrischer Motorzyklen sind zusätzliche Kraftstoffzufuhrzeitpläne mit unterschiedlichen Frequenzen (von sich wiederholenden Mustern von fetten und mageren Zylindern) im Vergleich zu denen von stöchiometrischen Motorzyklen (mit mindestens einem fetten oder mageren Zylinder) möglich. Auf diese Weise können NVH-Probleme gemindert werden, indem ein Kraftstoffzufuhrzeitplan gewählt wird, der die Anregung der Resonanzfrequenzen des Motors oder des Antriebsstrangs vermeidet, während die Motorleistung erhalten bleibt und die Emissionen reduziert werden. Der optimale Kraftstoffzufuhrzeitplan kann je nach Motordrehzahl- und Motorlastbedingungen variieren. Darüber hinaus kann das rollierende geteilte Lambda anstelle des standardmäßig geteilten Lambdas verwendet werden, wenn ein geteilter Lambda-Betrieb erforderlich ist, um höhere Drehmomente zu ermöglichen, und das rollierende geteilte Lambda NVH im Vergleich zum standardmäßig geteilten Lambda verbessert und/oder das rollierende geteilte Lambda höhere Motordrehmomente ermöglicht.
Ein solcher Ansatz, wie er von den Erfindern entwickelt wurde, kann aus mehreren Gründen vorteilhaft sein. Zum Beispiel ist ein 6-Zylinder-Motor in Betracht zu ziehen. Das Abwechseln von fetten (rich - R) und mageren (lean - L) Zylindern mit jeweils gleichen fetten und mageren Abweichungen wie etwa jeweils 20% führt zu einem standardmäßig geteilten Lambda, da der Zyklus RLRLRL oder LRLRLR stöchiometrisch ist. Das kürzeste sich wiederholende Muster (RL oder LR) weist somit eine Frequenz auf, die dreimal so hoch ist wie die Zyklusfrequenz. Wenn beispielsweise eine Resonanzfrequenz bei 3000 U/min nahe dem Dreifachen der Zyklusfrequenz liegt, kann das standardmäßig geteilte Lambda unerwünschtes NVH verursachen. Ein rollierendes geteiltes Lambda, bei dem Zylinderpaare zwischen fettem und magerem RRLLRR-LLRRLL abwechseln, weist ein kürzestes Muster von RRLL oder RLLR oder LLRR oder LRRL auf und wiederholt sich mit dem 1,5-fachen der Zyklusfrequenz, wodurch die Resonanzfrequenz vermieden wird. Wenn sich die Motordrehzahl jedoch auf 6000 U/min ändert, liegt die Resonanzfrequenz jetzt bei dem 1,5-fachen der Zyklusfrequenz. Daher kann ein standardmäßig geteiltes Lambda unter dieser Bedingung für NVH besser sein.
Das Vorhandensein einer rollierenden geteilten Lambda-Option kann den geteilten Lambda-Betrieb in Regionen ermöglichen, in denen dies aufgrund von NVH mit dem standardmäßig geteilten Lambda (als der einzige geteilte Lambda-Modus) nicht möglich war. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass das rollierende geteilte Lambda für NVH besser ist und eine Verstärkung aufgrund von Resonanz überall vermieden wird. Ferner kann das Vorhandensein der rollierenden geteilten Lambda-Option somit einen geteilten Lambda-Betrieb in Drehzahl-/Lastregionen ermöglichen, in denen dies aufgrund von NVH mit dem standardmäßig geteilten Lambda als einzigem geteilten Lambda-Modus nicht möglich war. Somit können Verbesserungen gegenüber früheren geteilten Lambda-Ansätzen erzielt werden.
Ferner ist als ein weiteres Beispiel ein 3-Zylinder-Motor in Betracht zu ziehen. Aufgrund der ungeraden Anzahl von Zylindern ist ein standardmäßig geteilter Lambda-Modus nur mit ungleichen fetten und mageren Abweichungen (z. B. ein 20 % fetter erster Zylinder, ein 10 % magerer zweiter Zylinder und ein 10 % magerer dritter Zylinder) oder beim stöchiometrischen Laufen eines Zylinders (zum Beispiel einem 20 % fetten ersten Zylinder, einem stöchiometrischen zweiten Zylinder, einem 20 % mageren dritten Zylinder) möglich. Eine Abweichung von 10 % oder 0 % von stöchiometrisch wie im standardmäßig geteilten Lambda-Modus führt zu höheren Abgastemperaturen als eine Abweichung von 20 % von stöchiometrisch im rollierenden geteilten Lambda-Modus. Somit kann der hierin beschriebene rollierende geteilte Lambda-Modus mit abwechselnden Abweichungen von 20 % fett und 20 % mager vorteilhafterweise ferner die Abgastemperaturen reduzieren und höhere Drehmomente ermöglichen.
Ferner können die oben beschriebenen Probleme zusätzlich oder alternativ durch Verfahren zum Berechnen einer Drehmomentabgabe auf Grundlage eines oder mehrerer Drehmomentmodifikatoren angegangen werden, wobei der eine oder die mehreren Drehmomentmodifikatoren ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen Zündzeitpunkt beinhalten. Insbesondere während eines geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrmodus können die Berechnungen der Drehmomentabgabe ein Berechnen der Drehmomentabgabe für jeden Zylinder separat und anschließendes Summieren der Drehmomentabgaben beinhalten. Als ein weiteres Beispiel kann während eines geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrmodus die Drehmomentabgabe aller mageren Zylinder als erste Gruppe berechnet werden, kann die Drehmomentabgabe aller fetten Zylinder separat als zweite Gruppe berechnet werden und dann kann die Drehmomentabgabe der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe summiert werden. Ein solcher Ansatz zum Berechnen der Drehmomentabgabe kann dazu beitragen, die Genauigkeit während der geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrmodi sicherzustellen, wie etwa der standardmäßig geteilte Lambda-Modus und der rollierende geteilte Lambda-Modus, die nachstehend erörtert werden.
Zusätzlich dazu oder als Alternative können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit mindestens einem fetten Zylinder und mindestens einem mageren Zylinder angegangen werden, wobei dem mindestens einen fetten Zylinder über eine Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung (port fuel injection - PFI) Kraftstoff zugeführt wird und dem mindestens einen mageren Zylinder über Direkteinspritzung (direct injection - DI) Kraftstoff zugeführt wird. Durch die Kraftstoffzufuhr des mindestens einen fetten Zylinders über PFI und des mindestens einen mageren Zylinders über DI kann verhindert werden, dass sich Komponenten überhitzen, während die Motordrehmomentabgabeleistung verbessert wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders, der in einem Motorsystem gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung beinhaltet 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 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt eine schematische Darstellung, die einen beispielhaften Effekt des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (LKV) auf die Drehmomenterzeugung veranschaulicht.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Zündzeitpunkts und einer beispielhaften Drehmomentabgabe bei verschiedenen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen.
8A zeigt eine schematische Veranschaulichung eines ersten rollierenden geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
8B zeigt eine schematische Veranschaulichung eines zweiten rollierenden geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
8C zeigt eine schematische Veranschaulichung eines dritten rollierenden geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
8D zeigt eine schematische Veranschaulichung eines vierten rollierenden geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
9A zeigt eine schematische Veranschaulichung eines ersten standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
9B zeigt eine schematische Veranschaulichung eines zweiten standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
9C zeigt eine schematische Veranschaulichung eines dritten standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
9D zeigt eine schematische Veranschaulichung eines vierten standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplans gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
10A zeigt ein beispielhaftes Drehzahl/Last-Betriebsmoduskennfeld gemäß mindestens einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
10B zeigt eine beispielhafte Zeitachse zum Einstellen des Motorbetriebs für einen Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi, einschließlich eines stöchiometrischen Modus, eines rollierenden geteilten Lambda-Modus und eines standardmäßig geteilten Lambda-Modus, unter Berücksichtigung des Drehzahl/Last-Betriebsmoduskennfelds der 10A.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugmotors mit Kraftstoffzufuhr mit geteiltem Lambda. In mindestens einem Beispiel können die hierin beschriebenen Fahrzeugsysteme eine oder mehrere der Konfigurationen beinhalten, wie sie in den 1-4 beschrieben sind. In mindestens einem Beispiel kann der hierin beschriebene Ansatz Betreiben des Fahrzeugmotors gemäß einer oder mehreren der Strategie, die in 5 und 10A-10B beschrieben sind, beinhalten. Das heißt, die hierin beschriebene Ansatz kann den Wechsel des Fahrzeugmotorbetriebs zwischen einem stöchiometrischen Modus, einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und einem rollierenden geteilten Lambda-Modus beinhalten. Der Wechsel zwischen dem stöchiometrischen Modus, dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und dem rollierenden geteilten Lambda-Modus beinhaltet zunächst den Betrieb im stöchiometrischen Modus, solange der stöchiometrische Modus nicht zu Abgastemperaturen führt, die über einem Schwellenwert liegen. Anderenfalls, wenn der Betrieb im stöchiometrischen Modus dazu führt, dass die Abgastemperaturen über dem Schwellenwert liegen, wird der Motor in einem der geteilten Lambda-Modi betrieben, die den standardmäßig geteilten Lambda-Modus und den rollierenden geteilten Lambda-Modus beinhalten.
Wenn der Motor im geteilten Lambda-Modus betrieben werden soll, beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob er im standardmäßig geteilten Lambda-Modus oder im rollierenden geteilten Lambda-Modus betrieben werden soll, je nachdem, welcher geteilte Lambda-Modus (standardmäßig oder rollierend) für NVH und Abgastemperaturreduzierung besser ist. Beispielsweise können prädiktive Berechnungen ausgeführt werden, um die Auswirkung des Betriebs im standardmäßig geteilten Lambda-Modus und im rollierenden geteilten Lambda-Modus auf NVH und Abgastemperatur zu prognostizieren, und der ideale geteilte Lambda-Modus zur Reduzierung der Abgastemperatur und zur Vermeidung von NVH, bei dem dennoch der Drehmomentbedarf erfüllt wird, kann ausgewählt werden. Das heißt, der Fahrzeugmotorbetrieb kann zwischen verschiedenen Modi umgestellt werden, basierend auf den Auswirkungen des Betriebs des Motors in diesem Modus auf eines oder mehrere von NVH, Abgastemperatur und Motordrehmoment. In mindestens einem Beispiel kann die Bewertung, ob der Betrieb in einem der Motormodi zu NVH führt oder nicht, zumindest teilweise auf einer Resonanzfrequenzbedingung basieren, wobei die Resonanzfrequenzbedingung auf einer Drehzahl und einer Last des Motors basiert. Das heißt, jeder der Betriebsmodi kann eine separate Resonanzfrequenzregion eines Drehzahl/Last-Kennfelds des Motors aufweisen, bei dem mehr als ein Schwellenwert von NVH auftritt. Somit können die Auswahl und der Betrieb des Motors in einem von dem stöchiometrischen Modi, dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und dem rollierenden geteilten Lambda-Modus in mindestens einem Beispiel die Motordrehzahl- und Motorlastbedingungen berücksichtigen.
Es sei angemerkt, dass sich die Bezugnahme auf einen Motorzyklus hierin auf einen vollständigen Motorzyklus bezieht, bei dem eine einzelne Verbrennung jedes der Zylinder des Motors aufgetreten ist. Im rollierenden geteilten Lambda-Modus wird eine Vielzahl von Motorzyklen ausgeführt, wobei mindestens ein Motorzyklus ein fetter Motorzyklus und mindestens ein Motorzyklus ein magerer Motorzyklus der Vielzahl von Motorzyklen ist. Diese fetten und mageren Motorzyklen tragen vorteilhaft zur Reduzierung von NVH bei, indem sie Kraftstoffzufuhrzeitpläne ermöglichen, die ein Anregen der Motorresonanzfrequenz vermeiden. Wie zumindest in den 8A-8D erläutert, ist ein Kraftstoffzeitplan der Vielzahl von Motorzyklen im rollierenden geteilten Lambda-Modus im Durchschnitt immer noch im Wesentlichen stöchiometrisch, sodass an einer Emissionssteuervorrichtung stromabwärts der Motorzylinder über die Vielzahl von Motorzyklen im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen aufrechterhalten werden. Es sei angemerkt, dass sich im Wesentlichen stöchiometrisch auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezieht, das im Wesentlichen nahe einem Lambda-Wert von 1,0 liegt. Beispielsweise kann im Wesentlichen stöchiometrisch LambdaWerte zwischen 0,95 und 1,05 beinhalten. Der rollierende geteilte Lambda-Modus steht im Gegensatz zum standardmäßig geteilten Lambda-Modus. Während der rollierende geteilte Lambda-Modus Motorzyklen beinhaltet, die nicht stöchiometrisch sind, wird in dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus jeder Motorzyklus betrieben, um Stöchiometrie zu erreichen, wie in 9A-9D erörtert. Darüber hinaus kann das Ausführen des standardmäßig geteilten Lambda-Modus und des rollierenden geteilten Lambda-Modus, wie in 5A und 10A-10B beschrieben, in mindestens einem Beispiel beinhalten, dass den fetten Zylinder über PFI Kraftstoff zugeführt wird und den mageren Zylinder über DI Kraftstoff zugeführt wird. Durch Kraftstoffzufuhr der fetten Zylinder über PFI und der mageren Zylinder über DI können vorteilhafte Kühleffekte erzielt werden, während die Motordrehmomentabgabeleistung beibehalten wird.
Wie weiter in 5 und den 10A-10B beschrieben, kann der Wechsel des Motorbetriebs zwischen stöchiometrischem, standardmäßig geteiltem Lambda-Modus und rollierenden geteiltem Lambda-Modi Berechnen einer Drehmomentabgabe des Motors auf Grundlage eines oder mehrerer Drehmomentmodifikatoren beinhalten. Diese Berechnungen der Drehmomentabgabe können einzelnes Berechnen der Drehmomentabgabe jedes Zylinders oder virtuelles Gruppieren der Zylinder in eine fette Zylindergruppe und eine magere Zylindergruppe beinhalten, um die Berechnungen durchzuführen. Wie in 6 und in 7 erörtert, sind Einstellungen des Zündzeitpunkts und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwei Arten von Drehmomentmodifikatoren, die sich auf eine Drehmomentabgabe der Zylinder auswirken. Durch Berücksichtigung dieser Drehmomentmodifikatoren in der in 5 beschriebenen Weise kann sich eine erhöhte Genauigkeit und Effizienz bei der Berechnung der Drehmomentabgabe ergeben.
Unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders 130 einer Brennkraftmaschine 10, der in einem Fahrzeug 5 beinhaltet 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 Einlassventilzeitsteueraktor 101 betätigt werden und der Auslassnocken 153 kann über einen Auslassventilzeitsteueraktor 103 gemäß dem Satz von Einlass- bzw. Auslassventilsteuerzeiten betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile über den Einlassventilzeitsteueraktor 101 bzw. Auslassventilzeitsteueraktor 103 abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilzeitsteueraktor 103 senden, um das Auslassventil 8 derartig abzuschalten, dass es geschlossen bleibt und sich zu seiner festgelegten Steuerzeit nicht öffnet. Die Stellung des Einlassnockens 151 und Auslassnockens 153 kann durch Nockenwellenpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden.
In einigen Beispielen können das Einlass- und/oder Auslassventil 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 gemeinsames 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. In einigen Beispielen, bei denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann zum Beispiel vorkommen, 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 eine Direkteinspritzvorrichtung, die direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt zum Direkteinspritzen von Kraftstoff direkt in diese proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW gezeigt ist, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird. 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 an der Seite positioniert, 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 dazu kann sich die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils befinden, um dazu beizutragen, das Mischen zu verbessern. Ferner kann in mindestens einem Beispiel jeder Zylinder des Motors 10 ferner eine Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 beinhalten, die Kraftstoff in die Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 130 liefert.
Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 180, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 und die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck von einer einstufigen Kraftstoffpumpe zugeführt werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckwandler beinhalten, welcher an Signal an der Steuerung 12 bereitstellt. Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften beinhalten, 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 Gaspedal 116 und einen Fahrpedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Gaspedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositionssignal (pedal position - PP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Gaspedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositionssignal (brake pedal position - BPP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsports 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 Kühlmittelmanschette 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 bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug nur mit 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 abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 166 ist 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 so 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. Das Getriebe 167 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebe oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, die als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug beinhalten. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung aus einer Batterie 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.
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 beinhaltet 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 in dieser Schrift als innere Zylinder (oder Innenzylinder) bezeichnet und werden die Zylinder 13 und 18 in dieser Schrift 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 in dieser Schrift 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 HochdruckKraftstoffsystem verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 und soweit vorhanden die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67, die an jeden Zylinder gekoppelt sind, 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 vorliegenden Zusammenhang 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 Zündfunkens kann individuell für jeden Zylinder optimiert werden, wie nachstehend in Bezug auf 5 weiter beschrieben wird.
Die Innenzylinder 14 und 15 sind jeweils an eine Abgasöffnung (z. B. das Krümmerrohr) 86 gekoppelt und die Außenzylinder 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 die Abgasöffnungen 86 zu einem ersten Abgaskrümmer 81 und leiten die Zylinder 13 und 18 Abgase über die 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 sich der erste Abgaskrümmer 81 und der zweite Abgaskrümmer 85 verbinden, bevor sie das Turbinenrad über eine Verbindungsstelle 202 erreichen, wie in 2 veranschaulicht. Das heißt, die Verbindungsstelle 202 verbindet den ersten Abgaskrümmer 81 und den zweiten Abgaskrümmer 85 so, dass sie konvergieren. Somit wird das Abgas vom ersten Abgaskrümmer 81 und vom zweiten Abgaskrümmer 85 gemischt und über einen einzelnen Kanal 204 stromabwärts der Verbindungsstelle 202 zur Turbine 165 geleitet. Mittels solcher Konfigurationen, bei denen sich der erste Abgaskrümmer 81 und der zweite Abgaskrümmer 85 stromaufwärts der Turbine 165 verbinden, wie in 2 gezeigt, können Vorteile hinsichtlich reduzierter Emissionen aufgrund einer verbesserten Abgasmischung erzielt werden. Weiterhin können Temperatursteuervorteile erzielt werden. Eine solche Verbindung des ersten Abgaskrümmers 81 und des zweiten Abgaskrümmers 85 stromaufwärts der Turbine 165 kann besonders vorteilhaft sein, um eine konsistente Leistung der Emissionssteuervorrichtung 70 zu unterstützen, wenn die verschiedenen Kraftstoffzeitpläne des stöchiometrischen, standardmäßig geteilten Lambdas und des rollierenden geteilten Lambda-Modus ausgeführt werden, wie hierin weiter ausgeführt wird. 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, beinhalten 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 ein Ausmaß 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 (LKV) 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 beinhalten 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 beinhaltet 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 beinhalten 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. In mindestens einem Beispiel kann einer der Sensoren 16 einen oder mehrere Schwingungssensoren beinhalten. Ein derartiger einer oder derartige mehrere Schwingungssensoren können im gesamten Motor 10 positioniert sein, um NVH der Kraftübertragung zu erfassen. Ferner ist anzumerken, dass der Motor 10 alle oder nur einen Teil der in 2 gezeigten Sensoren beinhalten kann. Als ein weiteres Beispiel können die Aktoren 83 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 67, eine Drossel 62, CRV 42, ein AGR-Ventil 54 und Zündkerzen 92 beinhalten. Die Aktoren 83 können ferner verschiedene Nockenwellenzeitsteueraktoren 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 LKV 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 LKV als relatives LKV diskutiert, definiert als Verhältnis eines tatsächlichen LKV 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 und/oder die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 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 und/oder die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 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 LKV 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 wechseln, was zu einem „durchschnittlichen“ Betrieb bei Stöchiometrie führt.
Ferner kann das LKV während einiger Motorbetriebsbedingungen von der Stöchiometrie abweichen. Als ein Beispiel ist die globale Anfettung (bei der jeder Zylinder mit einem fetten LKV 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 LKV betrieben werden und kann ein zweiter, verbleibender Satz von Motorzylindern bei einem zweiten, mageren LKV betrieben werden. Ein derartiger Betrieb wird hierin als „geteilter Lambda“-Betrieb (oder Betrieb in einem geteilten Lambda-Modus) bezeichnet. Es sei angemerkt, dass sowohl der standardmäßig geteilte Lambda-Modus als auch der rollierende geteilte Lambda-Modus, die hierin beschrieben werden, Beispiele für den geteilte Lambda-Betrieb sind. Insbesondere können die inneren Zylinder mit dem mageren LKV betrieben werden, was dazu führt, dass die Zylinder 14 und 15 mageres Abgas in den ersten Abgaskrümmer 81 abgeben, und die äußeren Zylinder können mit dem fetten LKV betrieben werden, was dazu führt, dass die Zylinder 13 und 18 fettes Abgas in den zweiten Abgaskrümmer 85 abgeben. 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 LKV 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 beinhaltet 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.
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 optional 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 optional 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/oder der zweite motornahe Katalysator 72 jedoch weggelassen werden.
Wenn der erste motornahe Katalysator 78 und der zweite motornahe Katalysator 72 beinhaltet 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 beinhalten 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 dem 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 LKV betrieben werden und können die Zylinder der ersten Motorbank 312 mit dem zweiten, mageren LKV betrieben werden. Insbesondere können die Zylinder 19, 20 und 21 mit dem fetten LKV 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 LKV 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. In anderen Beispielen kann der AGR-Kanal 50 jedoch einfach an den Abgaskrümmer 85 gekoppelt sein.
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 LKV 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 LKV betrieben werden kann, ein zweiter Zylinder bei einem zweiten, stöchiometrischen LKV betrieben werden kann und ein dritter, verbleibender Zylinder bei einem dritten, mageren LKV betrieben werden kann, was zu einem stöchiometrischen Gemisch stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 führt.
Somit stellen die Systeme der 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 sei angemerkt, dass die Anzahl von Zylindern in jeder Konfiguration geändert werden kann, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Bezugnehmend nun auf 5 stellt 5 ein beispielhaftes Motorbetriebsverfahren 500 bereit, einschließlich des Betriebs in einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und einem rollierenden geteilten Lambda-Modus. Zum Beispiel verursacht die standardmäßig geteilte Lambda-Verbrennungsstrategie aufgrund unterschiedlicher Brennraten 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, die einen Ansatz einer Drehmomentberechnung beinhaltet. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren 500 unter Bedingungen, unter denen der Motor in einer Region betrieben wird, in der ein standardmäßig geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan die Motorresonanzfrequenz anregt, eine Steuerstrategie zum Wechseln in einen rollierenden geteilten Lambda-Modus, bei dem ein Kraftstoffzufuhrzeitplan geändert wird, um Probleme mit NVH zu verhindern. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 500 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten 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. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, 67 der 1-4, Zündkerze 92 der 1-4 und Drosselventil 62 der 1-4) einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen. Darüber hinaus sei angemerkt, dass sich die Bezugnahme auf eine Emissionssteuervorrichtung in den 5-10 auf eine Emissionssteuervorrichtung beziehen kann, wie beispielsweise die in den 1-4 gezeigte Emissionssteuervorrichtung 70. Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel eine Drosselposition, eine Bremspedalposition, eine Gaspedalposition, Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Motordrehzahl, Motorlast, Motordrehmoment, Motortemperatur, Luftmassenstrom (mass air flow - MAF), Ansaugkrümmerdruck (MAP), ein befohlenes LKV, ein tatsächliches LKV von Abgas, das in eine Emissionssteuervorrichtung (z. B. die Emissionssteuervorrichtung 70 der 2-4) eintritt, eine Abgastemperatur usw. beinhalten.
Als ein Beispiel kann die Steuerung die Gaspedalposition verwenden, um das durch einen Fahrzeugführer geforderte 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 die auf Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl erzeugte Motorleistung bestimmen, wie etwa durch Multiplizieren des Motordrehmoments mit der Motordrehzahl. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung einen Ladedruck, der durch einen Turbolader (z. B. den Turbolader 164 der 2-4) bereitgestellt wird, auf Grundlage von (z. B. in Abhängigkeit von) dem MAP und dem Luftdruck bestimmen. Darüber hinaus kann die Steuerung, wie später hierin erörtert, die Motordrehzahl und die Motorlast in ein Motorkennfeld eingeben, um zu bestimmen, ob der Motor in einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus oder einem rollierenden geteilten Lambda-Modus betrieben wird, der zur Verringerung von NVH und Abgastemperatur optimal ist.
Als Teil des Schätzens und Messens der Motorbetriebsbedingungen in Schritt 502 kann die Steuerung eine Drehmomentabgabe der Zylinder unter Berücksichtigung von Drehmomentmodifikatoren schätzen. Diese Drehmomentmodifikatoren können eines oder mehrere von einem LKV, einem Zündzeitpunkt als Abstand vom Zeitpunkt des maximalen Bremsmoments (maximum brake torque - MBT) und einer AGR beinhalten. Beispielsweise kann sich die Steuerung auf eine oder mehrere Lookup-Tabellen beziehen, die Informationen zu den Wirkungen des LKV und des Zündzeitpunkts auf die Drehmomentabgabe beinhalten. Diese Lookup-Tabellen können Informationen beinhalten, wie sie in mindestens einem Beispiel in 6 und 7 bereitgestellt sind. In mindestens einem Beispiel können solche Lookup-Tabellen im Speicher der Steuerung an Bord gespeichert sein. Zusätzlich oder alternativ können diese Lookup-Tabellen als Teil eines Cloud-Speichersystems remote gespeichert werden, und auf diese Lookup-Tabellen kann die Steuerung über eine drahtlose Verbindung zugreifen. Es sei angemerkt, dass in einem oder mehreren Beispielen die 6 und 7 in die Drehmomentmodifikatoren integriert werden können, um sie entweder in Echtzeit- oder in prädiktiven Berechnung der Drehmomentabgabe einzubeziehen. Eine Erörterung bezüglich Ansätzen zum Durchführen von Berechnungen der Drehmomentabgabe, einschließlich der Bestimmung von Drehmomentabgabemodifikatoren, wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Unter kurzer Bezugnahme auf 6 und 7 veranschaulichen 6 und 7 einige der Wirkungen solcher Drehmomentmodifikatoren. Insbesondere zeigt 6 eine schematische Darstellung 600, die eine beispielhafte LKV-Wirkung auf die Drehmomenterzeugung 602 veranschaulicht, wobei der Zündzeitpunkt konstant gehalten wird. Wie in 6 gezeigt, zeigt 602, dass das Drehmoment auf der y-Achse in Abhängigkeit vom LKV auf der x-Achse aufgetragen ist. Das Drehmoment an der y-Achse nimmt mit der Richtung des Pfeils der y-Achse zu, und das LKV an der x-Achse nimmt mit der Richtung des Pfeils der x-Achse von einem fetten LKV zu einem mageren LKV zu.
Wie in 6 zu sehen, nimmt die Drehmomenterzeugung 602 im Allgemeinen von einem mageren LKV zu einem stöchiometrischen LKV 604 zu, wobei die Drehmomenterzeugung 602 bei dem stöchiometrischen LKV 604 ungefähr gleich ist, als wenn der LKV nur geringfügig mager ist. Bei einem Betrieb nur geringfügig fetter als das stöchiometrische LKV 604, ist die Drehmomenterzeugung 602 ungefähr dieselbe wie beim stöchiometrischen LKV 604. Wenn das LKV jedoch zunehmend fetter wird, nimmt die Drehmomenterzeugung 602 zu, verharrt dann und nimmt dann schließlich ab.
Bezugnehmend auf 7 zeigt 7 eine schematische Darstellung 700, die ein Beispiel für einen Zündzeitpunkt und eine Drehmomentabgabe bei verschiedenen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen (LKV) veranschaulicht, einschließlich eines fetten LKV 702, eines stöchiometrischen LKV 704 und eines mageren LKV 706. Wie in 7 veranschaulicht, ist die Drehmomenterzeugung in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt aufgetragen. Die Drehmomenterzeugung wird durch die y-Achse dargestellt und nimmt in Richtung des Pfeils der y-Achse zu. Der Zündzeitpunkt wird durch die x-Achse dargestellt, wobei der Grad der Vorverlegung in Richtung des Pfeils der x-Achse zunimmt. Ferner ist der MBT-Zündzeitpunkt bei 708 gezeigt. Wie in 7 zu sehen, nimmt die Drehmomenterzeugung für jedes von dem fetten LKV 702, dem stöchiometrischen LKV 704 und dem mageren LKV 706 ab dem verzögerten Zündzeitpunkt bis zum MBT 708 zu. Eine Steigerungsrate der Drehmomenterzeugung beim Einstellen des Zündzeitpunkts vom verzögerten Zündzeitpunkt zu MBT 708 unterscheidet sich jedoch für jedes von dem fetten LKV 702, dem stöchiometrischen LKV 704 und dem mageren LKV 706. Insbesondere erhöht ein Einstellen des Zündzeitpunkts vom verzögerten Zündzeitpunkt zu MBT 708 die Drehmomenterzeugung des mageren LKV 706 mit einer höheren Rate als beim fetten LKV 702 sowie stöchiometrischen LKV 704. Ferner erhöht ein Einstellen des Zündzeitpunkts vom verzögerten Zündzeitpunkt zu MBT 708 die Drehmomenterzeugung des fetten LKV 702 mit einer geringeren Rate als beim magern LKV 706 sowie stöchiometrischen LKV 704. Wenn der Zündzeitpunkt bei ungefähr MBT 708 liegt, erreicht die Drehmomenterzeugung für jeden von dem fetten LKV 702, dem stöchiometrischen LKV 704 und dem mageren LKV 706 eine Spitze und verharrt dort.
Somit hat eine nur geringfügige Verzögerung oder geringfügige Vorverlegung des Zündzeitpunkts im Vergleich zum MBT 708 keinen signifikanten Einfluss auf den Umfang der Drehmomenterzeugung für eines der LKV. Die Spanne des Zündzeitpunkts, in der Drehmomenterzeugungsspitzen auftreten, ist für jedes von dem fetten LKV 702, dem stöchiometrischen LKV 704 und dem mageren LKV 706 unterschiedlich. Das fette LKV 702 weist die größte Zündzeitpunktspanne für die Drehmomenterzeugungsspitze auf, gefolgt vom stöchiometrischen LKV 704, und das magere LKV 706 weist das kleinste Drehmomenterzeugungsplateau auf.
Bezüglich des Vorverlegens des Zündzeitpunkts relativ zu MBT 708, verharrt die Drehmomenterzeugung für jedes von dem fetten LKV 702, dem stöchiometrischen LKV 704 und dem mageren LKV 706 und sinkt dann, wenn der Zündzeitpunkt relativ zu MBT 708 vorverlegt wird. Ähnlich wie beim Einstellen des Zündzeitpunkts von verzögert auf MBT 708 wirkt sich das Einstellen des Zündzeitpunkts von MBT 708 auf vorverlegt auf die Drehmomenterzeugung der verschiedenen LKV mit unterschiedlichen Raten aus.
Insbesondere verringert ein Einstellen des Zündzeitpunkts vom MBT 708 zu dem vorverlegten Zündzeitpunkt die Drehmomenterzeugung des mageren LKV 706 mit einer höheren Rate als beim fetten LKV 702 sowie stöchiometrischen LKV 704. Ferner verringert ein Einstellen des Zündzeitpunkts vom MBT 708 zu dem vorverlegten Zündzeitpunkt die Drehmomenterzeugung des fetten LKV 702 mit einer geringeren Rate als beim magern LKV 706 sowie stöchiometrischen LKV 704.
Zurückkehrend zu Schritt 502 der 5 kann das Verfahren 500 als Teil des Schätzens und/oder Messens der Motorbetriebsbedingungen Ausführen der Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 beinhalten. Die Drehmomentberechnungen in Schritt 503 können in mindestens einem Beispiel verwendet werden, um das Motordrehmoment zu schätzen, das Motordrehmoment mit einem Bedarf des Fahrers zu vergleichen, zu bestimmen, ob das geschätzte Motordrehmoment mit dem Bedarf des Fahrers übereinstimmt, und entsprechende Aktoren entsprechend einzustellen (z. B. Drossel, Wastegate, Nocken, Kraftstoffzufuhr usw.). Zusätzlich oder alternativ können die Drehmomentberechnungen in Schritt 503 auf prädiktive Weise verwendet werden, wie später unter Szenarioanalyse beschrieben wird.
Es sei angemerkt, dass Zylinder, die PFI im Vergleich zu DI-Kraftstoffzufuhr verwenden, unterschiedliche eingeschlossene Massen aufweisen können, was das Zylinderdrehmoment beeinflusst. Somit kann PFI im Vergleich zur DI-Kraftstoffzufuhr das Klopfen und damit den Funken beeinflussen, was in dem nachstehend erörterten Funkenmodifikator berücksichtigt wird.
In einem ersten Ansatz können die Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 ein Berechnen der Drehmomentabgabe für jeden Zylinder separat und anschließendes Summieren der Drehmomentabgaben wie folgt beinhalten: $\begin{array}{l} {Tq}_{Zyl,0} = {TqMod}_{Zyl} (Motordrehzahl, Last, VCT) \times {Tq}_{Motor} (Motordrehzahl, Last, \\ VCT) {/N}_{Zyl} \end{array}$
$\begin{array}{l} {Tq}_{Zyl} = {Tq}_{Zyl,0} \times {TqMod}_{AFR} (λ_{cyl}) \times {TqMod}_{spk} ({SpkRetMBT}_{cyl}) \times {TqMod}_{DI} \\ ({fDI}_{Zyl}) \times {TqMod}_{AGR} \end{array}$
${Tq}_{gesamt} = \sum_{alle Zylinder} {Tq}_{Zyl}$
Als Referenz ist Tq_Zy1,0 ein Zylindermoment für die Stöchiometrie mit MBT und ohne AGR-Betrieb. Tq_Zy1 ist die Drehmomentabgabe eines einzelnen Zylinders, der entweder ein magerer Zylinder oder ein fetter Zylinder sein kann. TqMod_Zy1 ist ein Modifikator zum Berücksichtigen einer Schwankung der Zylinderatmung (d h. Zylindereinlass und -auslass). Eine solche Schwankung kann auf einem oder mehreren von einem VCT des konkreten Zylinders und einer Position des Zylinders in der Zylinderanordnung basieren. TqMod_spk kann ein Drehmomentmodifikator sein, der auf einem Funken basiert, der eine Funktion oder eine Lookup-Tabelle (wie eine 1-D-Tabelle) verwendet. In einer solchen Tabelle nachgeschlagenes TqMod_spk kann entweder TqModspk(SpkRetMBTzyt) sein, wenn der Zündzeitpunkt vom MBT verzögert ist, oder TqMod_spk(SpkAdvMBT_Zy1), wenn der Zündzeitpunkt vom MBT für einen konkreten Zylinder vorverlegt wird. Die Lookup-Tabelle für ein vorverlegtes oder verzögertes TqMod_spkkann Informationen beinhalten, wie sie in 7 gezeigt sind. Darüber hinaus kann TqMod_spk die Klopfgrenzen eines einzelnen Zylinders berücksichtigen und somit von Zylinder zu Zylinder variieren, um solche Klopfgrenzen zu vermeiden. Solche Klopfgrenzen eines einzelnen Zylinders können in einem oder mehreren Beispielen auf einem oder mehreren der Atmungseigenschaften und dem Umfang der fetten oder mageren Abweichung des Zylinders basieren
Es sei angemerkt, dass, während die obige Gleichung SpkRetMBT_Zy1für Spätzündung von MBT widerspiegelt, die obige Gleichung stattdessen SpkAdvMBT_Zy1 widerspiegeln kann, wenn der Zündzeitpunkt des einzelnen zu bewertenden Zylinders von MBT vorverlegt wird. In mindestens einem Beispiel kann den mageren Zylindern im Vergleich zu den fetten Zylindern für TqMod_spkein anderer Wert zugewiesen werden, zumindest teilweise aufgrund eines Umfangs an fetter oder magerer Abweichung unter Berücksichtigung einer Funktion oder einer Lookup-Tabelle, die die 6 gezeigte. Zusätzlich kann der Zündzeitpunkt für SpkRetMBT-_Zy1 oder SpkAdvMBT-_Zy1 aufgrund der individuellen Zylinderklopfsteuerung zwischen den einzelnen Gruppen variieren. TqMod_LKV kann eine Funktion oder eine Lookup-Tabelle (wie eine 1-D-Tabelle) sein. Zum Beispiel kann TqMod_LKV auf einer Funktion oder einer Lookup-Tabelle basieren, wie sie in 6 gezeigt ist. λ_Zy1 stellt einen fetten λ-Wert für fette Zylinder und einen mageren λ-Wert für magere Zylinder dar. TqMod_DI ist ein Modifikator für den DI-Anteil. Zum Beispiel können 0 oder 0,1 TqMod_DI fetten Zylindern zugewiesen werden, und 1 oder 0,9 TqMod_DI können mageren Zylindern zugewiesen werden. TqMod_AGR ist ein Wert, der die Auswirkungen von zusätzlichem Kraftstoff aus der AGR berücksichtigen kann. TqMod_AGR kann in mindestens einem Beispiel auf einer Funktion oder einer Lookup-Tabelle basieren.
Es sei angemerkt, dass die Drehmomentmodifikatoren LKV, Zündzeitpunkt als Abstand von MBT (SpkRetMBT), DI-Anteil (fDI) und AGR beinhalten können. Bei diesem ersten Ansatz wird der vorverlegte Funken in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und -last berechnet. Zusätzlich werden die Drehmomentmodifikatoren (fett oder mager) für LKV, Zündzeitpunkt und AGR angewendet, und diese Modifikatoren werden auf einzelne Zylinder angewendet, je nachdem, ob dieser Zylinder ein fetter Zylinder oder ein magerer Zylinder ist. Dieser erste Ansatz zum Durchführen von Drehmomentberechnungen ist besonders vorteilhaft, um genaue Drehmomentschätzungen zu erhalten, wenn der Motor im rollierenden geteilten Lambda-Modus betrieben wird. Dies ist zumindest teilweise auf Schwankungen des LKV und des Zündzeitpunkts von Zylinder zu Zylinder zurückzuführen, die im geteilten Lambda-Modus auftreten. Da ferner die Drehmomentabgabe der Zylinder von Zylinder zu Zylinder im rollierenden geteilten Lambda-Modus variieren kann, kann es vorteilhaft sein, Berechnungen der Drehmomentabgabe für jeden Zylinder separat durchzuführen, um den Motorausgleich zu überwachen.
Durch die Berechnung der einzelnen Zylinderdrehmomente kann die Schwankung der Atmung von Zylinder zu Zylinder (Lufteinlass und -auslass) vorteilhafterweise berücksichtigt werden. Beispielsweise können diese Schwankungen der Zylinderatmung bei einigen Motorkonfigurationen, wie etwa einem V8 mit Crossplane-Kurbelwelle, stärker ausgeprägt sein, bei dem eine Positionierung des Zylinders die Atmungseigenschaften der Zylinder variieren kann.
Das Ändern, welcher Zylindersatz mager und welcher fett ist, selbst wenn die Gesamtzahl der fetten und mageren Zylinder gleich geblieben ist, kann in mindestens einem Beispiel aufgrund der Schwankung der Atmung von Zylinder zu Zylinder zu einem unterschiedlichen Motordrehmoment führen. Eine solche Schwankung kann ferner in mindestens einem Beispiel auf eine Ansammlung von Kraftstoff zurückzuführen sein. Das heißt, in Fällen von PFI kann ein Ansammeln von Kraftstoff aus der PFI zu einer Varianz der Drehmomentabgabe von Zylinder zu Zylinder beitragen.
Im Fall der Ausführung eines rollierenden geteilten Lambda-Modus ändern sich diese Sätze von mageren Zylindern und fetten Zylindern von Zyklus zu Zyklus. Daher kann es besonders vorteilhaft sein, dem ersten Ansatz zum Berechnen einer Gesamtdrehmomentabgabe des Motors (Tq_gesamt) wie oben beschrieben zu folgen, wobei die Drehmomentabgabe der Zylinder einzeln berechnet und dann summiert wird (Σ_{alle Zylinder} Tq_Zy1), während der rollierende geteilte Lambda-Modus ausgeführt wird
Ferner können einige Zylinder anfälliger für Klopfen sein als andere, und daher stellt die individuelle Klopfsteuerung den Funken entsprechend ein. Das Berechnen einzelner Zylinderdrehmomente und das anschließende Summieren der einzelnen Zylinderdrehmomente ermöglicht es vorteilhafterweise, den Einfluss der einzelnen Zylinderspätzündung zu berücksichtigen.
Es sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel die Drehmomentabgabe des Motors auf aktuellen Motorbetriebsbedingungen basieren kann, wobei die Ausgaben eines oder mehrerer Sensoren des Motors für die oben im ersten Ansatz beschriebenen Berechnungen verwendet werden. In anderen Beispielen kann jedoch eine prädiktive Drehmomentabgabe des Motors stattdessen prädiktive Werte annehmen, die durch eine Steuerung des Motors generiert und als Teil einer Szenarioanalyse im ersten Ansatz verwendet werden.
Zusätzlich zu dem obigen ersten Ansatz zum Durchführen von Berechnungen der Drehmomentabgabe können die Berechnungen der Drehmomentabgabe, die Drehmomentmodifikatoren berücksichtigen, ferner über einen zweiten Ansatz ausgeführt werden, bei dem magere und fette Zylinder zu Berechnungszwecken als eine virtuelle Zylinderbank zusammengefasst werden. Mittels dieses zweiten Ansatzes wird der vorverlegte Funken in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und -last berechnet. Zusätzlich werden Modifikatoren (fett oder mager) für LKV und AGR angewendet und auf die fetten und mageren Zylinderbänke angewendet, je nachdem, ob die Zylinder in der Bank fette oder magere Zylinder sind. Es sei angemerkt, dass die Zylinderbänke hierin auch als Zylindergruppen bezeichnet werden können. Mittels des zweiten Ansatzes kann das Drehmoment wie folgt berechnet werden: ${Tq}_{Zylinder,Durchschnitt} = Tq -_{Motor} (Motordrehzahl, Last, VCT) {/N}_{Zylinder}$
${Tq}_{fette Gruppe} = {Tq}_{Zylinder,Durchschnitt} \times N_{magere Zylinder} \times {TqMod}_{mager}$
${Tq}_{fette Gruppe} = Tq -_{Zylinder,Durchschnitt} \times N_{fette Zylinder} \times {TqMod}_{fett}$
${Tq}_{gesamt} = {Tq}_{magere Gruppe} + {Tq}_{fette Gruppe}$
Das Gruppieren der Zylinder zum Durchführen von Drehmomentschätzungen kann den technischen Effekt der Berechnungseffizienz und eine verringerte Rechenlast auf die Steuerung im Vergleich zu anderen Ansätzen erzielen, die eine solche Gruppierung nicht durchführen.
In dem oben gezeigten zweiten beispielhaften Ansatz wird eine durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe (Tqzylinder,Durchschnitt) für alle der Vielzahl von Zylindern des Motors auf Grundlage einer Drehmomentabgabe des Motors (Tq_Motor) geteilt durch eine Gesamtzahl der Zylinder der Vielzahl von Zylinders des Motors (N_Zylinder) berechnet. Die durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe (Tq_{Zylinder,Durchschnitt}) basiert in mindestens einem Beispiel auf stöchiometrischen Betriebsbedingungen. Die Drehmomentabgabe des Motors berücksichtigt eine Motordrehzahl (Motordrehzahl), eine Motorlast (Last) und eine variable Nockensteuerung (VCT) des Motors. Es sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel die Drehmomentabgabe des Motors auf aktuellen Motorbetriebsbedingungen basieren kann, wobei die Ausgaben eines oder mehrerer Sensoren des Motors verwendet werden. In anderen Beispielen kann jedoch eine prädiktive Drehmomentabgabe des Motors stattdessen prädiktive Werte annehmen, die durch eine Steuerung des Motors generiert und als Teil einer Szenarioanalyse verwendet werden.
Fortfahrend mit dem zweiten Ansatz wird eine Drehmomentabgabe einer mageren Gruppe von Zylindern (Tq_magere _Gruppe) des Motors berechnet und wird eine Drehmomentabgabe der fetten Gruppe von Zylindern (Tq_fette _Gruppe) berechnet. Die magere Gruppe von Zylindern umfasst alle abgemagerten Zylinder der Vielzahl von Zylindern. Die fette Gruppe von Zylindern umfasst alle angefetteten Zylinder der Vielzahl von Zylindern. Es sei angemerkt, dass ein Umfang an fetter Abweichung für jeden der angefetteten Zylinder im zweiten Ansatz gleich sein kann. Ferner kann der Umfang an magerer Abweichung für jeden der abgemagerten Zylinder im zweiten Ansatz gleich sein.
Um die Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe zu berechnen, wird die Gesamtzahl der mageren Zylinder in der mageren Zylindergruppe (N_magere _Zylinder) mit der durchschnittlichen Zylinderdrehmomentabgabe (Tq_{Zylinder,Durchschnitt}) multipliziert und mit einem Mager-Drehmomentmodifikator (TqMod_mager) multipliziert. Der Mager-Drehmomentmodifikator (TqMod_mager) kann ein vorbestimmter Modifikator sein, um die durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe (Tq_{Zylinder,Durchschnitt}) auf Grundlage des Umfangs der mageren Abweichung einzustellen. Beispielsweise kann der Mager-Drehmomentmodifikator (TqMod_mager) auf dem LKV der mageren Zylinder des Motors basieren und auf eine Funktion oder eine Lookup-Tabelle Bezug nehmen, die Daten beinhaltet, wie sie in 6 gezeigt sind.
Um die Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe zu berechnen, wird die Gesamtzahl der fetten Zylinder in der fetten Zylindergruppe (N_fette _Zylinder) mit der durchschnittlichen Zylinderdrehmomentabgabe (Tq_{Zylinder,Durchschnitt}) multipliziert und mit einem Fett-Drehmomentmodifikator (TqMod_mager) multipliziert. Der Fett-Drehmomentmodifikator (TqMod_fett) kann ein vorbestimmter Modifikator sein, um die durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe (Tq_{Zylinder,Durchschnitt}) auf Grundlage des Umfangs der fetten Abweichung einzustellen. Beispielsweise kann der Fett-Drehmomentmodifikator (TqMod_fett) auf dem LKV der fetten Zylinder des Motors basieren und auf eine Funktion oder eine Lookup-Tabelle Bezug nehmen, die Daten beinhaltet, wie sie in 6 gezeigt sind.
Die Gesamtdrehmomentabgabe des Motors kann dann durch Addieren der berechneten Drehmomentabgabe der mageren Zyliner (Tq_magere _Gruppe) und der berechneten Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe (Tq_fette _Gruppe) berechnet werden.
Diese Berechnungen der Drehmomentabgabe können verwendet werden, um eine aktuelle Motordrehmomentabgabe zusätzlich zu oder als Alternative zu verschiedenen Sensorausgaben (z. B. ein Zündungsprofilaufnehmersignal (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist) zu bestimmen. Beispielsweise können diese Berechnungen der Drehmomentabgabe verwendet werden, um Einstellungen vorzunehmen, um die Drehmomentabgabe in Echtzeit zu bewerten, wobei Einstellungen für eines oder mehrere von Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Motorzylinder, einer Position eines AGR-Ventils und einem Zündzeitpunkt vorgenommen werden.
In mindestens einem Beispiel können diese Berechnungen der Drehmomentabgabe für jeden Motorzyklus ausgeführt werden, sodass die Steuerung mit den jüngsten Motorbetriebsbedingungen aktualisiert wird. In einigen Beispielen können diese Berechnungen der Drehmomentabgabe jedoch für eine Teilmenge der Motorzyklen während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden.
Wie oben erwähnt, können die obigen Berechnungen der Drehmomentabgabe durch die Steuerung als prädiktive Berechnungen verwendet werden, um die rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne und die standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne zu berechnen, die nachfolgend erörterten werden (z. B. in den Schritten 512, 514, 518, 520).
Ferner können in mindestens einem Beispiel die Berechnungen der Drehmomentabgabe zusätzlich berücksichtigen, ob eine Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung oder eine Direkteinspritzung als weiterer Drehmomentmodifikator verwendet wird. Beispielsweise können in Fällen, in denen die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung für die fetten Zylinder und die Direkteinspritzung für die mageren Zylinder verwendet wird, die obigen Berechnungen der Drehmomentabgabe durch einen Multiplikator eingestellt werden. Dieser Multiplikator kann in mindestens einem Beispiel die Berechnungen der Drehmomentabgabe um ungefähr 5 % bis 7 % erhöhen.
Weitergehend zu Schritt 504 beinhaltet das Verfahren 500 auf Grundlage der in Schritt 502 geschätzten und/oder gemessenen Motorbetriebsbedingungen Bestimmen, ob der Drehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmomentbedarf ist. In einem oder mehreren Beispielen kann der Schwellendrehmomentbedarf von der Motordrehzahl abhängen. 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. Turbine 165 der 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 ebenfalls vorstehend erwähnt, erhöht dies jedoch die Temperatur des erzeugten Abgases und somit die Temperatur der Abgassystemkomponenten. Daher kann der Schwellendrehmomentbedarf auf Grundlage einer Schwellenabgastemperatur festgelegt sein, wobei die Schwellenabgastemperatur einen vorkalibrierten Abgastemperaturwert ungleich null beinhaltet, über dem die Beeinträchtigung der Abgassystemkomponente erhöht sein kann. Als ein alternatives Beispiel des Verfahrens kann bei 504 bestimmt werden, ob der Motorleistungsbedarf größer als eine erste Schwellenleistung ist, die dem Schwellendrehmomentbedarf bei einer vorgegebenen Motordrehzahl entsprechen kann.
Wenn der Drehmomentbedarf nicht größer als der Schwellendrehmomentbedarf ist („Nein“), geht das Verfahren 500 zu 506 über und beinhaltet Betreiben des Motors in einem stöchiometrischen Modus (hierin auch als stöchiometrischer Betriebsmodus bezeichnet). Es sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel die Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 mit dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf verglichen werden können. Dann kann auf Grundlage einer Differenz zwischen den Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 im Vergleich zu dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf ein Kraftstoffzufuhrzeitplan für den stöchiometrischen Modus ausgewählt und/oder erstellt werden und zugehörige Aktionen können ausgeführt werden, um den Drehmomentbedarf zu erreichen (z. B. Einstellen der VCT, Betätigen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Einstellen der Betätigung von Zündkerzen für Zündzeitpunkteinstellungen, Einstellen einer Position eines AGR-Ventils, Einstellen einer Position einer Ansaugdrossel usw.). Während des Betriebs im stöchiometrischen Modus können alle Zylinder des Motors für alle Motorzyklen mit einem stöchiometrischen LKV betrieben werden. Eine Aufladung auf Grundlage des Drehmomentbedarfs kann über den Turbolader bereitgestellt werden. Jedoch kann der Ladedruck (z. B. Umfang der Aufladung) auf Grundlage der Abgastemperatur begrenzt sein, 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 Schwellendrehmomentbedarfs entsprechen. Während des stöchiometrischen Betriebs kann eine Doppeleinspritzung durchgeführt werden. In mindestens einem Beispiel kann eine minimale Impulsbreite (oder ein minimaler PFI-Anteil und ein minimaler DI-Anteil) für jede DI- und PFI-Einspritzvorrichtung erforderlich sein, um Ablagerungen zu vermeiden, für Zwecke der Temperaturregelung des Kraftstoffverteilers und für Zwecke der Temperaturregelung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungsspitze. Beispielsweise müssen möglicherweise mindestens 10 % PFI oder 10 % DI beibehalten werden.
Zusätzlich oder alternativ kann in mindestens einem Beispiel eine Wahl zwischen der Ausführung von PFI, DI oder einer Kombination aus PFI sowie DI auf Grundlage eines oder mehrerer der prognostizierten Emissionen, Klopfen, Motorkomponententemperaturen, Abgastemperaturen und Drehmomentabgabe bestehen. Beispielsweise kann eine Auswahl zwischen der Ausführung von PFI, DI oder einer Kombination aus PFI sowie DI darauf basieren, welche Option voraussichtlich eines oder mehrere von Emissionen und Klopfen am besten reduzieren wird.
Im Anschluss an Schritt 506 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 erfasst werden können, die von Sensoren des Motorsystems empfangen und beurteilt werden, um zu bestimmen, ob die Änderung der Betriebsbedingungen eine Änderung des Motorbetriebsmodus rechtfertigen.
Zurückkehrend zu 504 fährt das Verfahren 500, wenn stattdessen der Drehmomentbedarf größer als der Schwellendrehmomentbedarf ist („Ja“), mit 508 fort, wo bestimmt wird, ob eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist. Insbesondere beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob sowohl die Direkteinspritzung (DI) als auch die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung (PFI) in Schritt 508 verfügbar ist.
In einigen Beispielen kann die Doppelkraftstoffeinspritzung nur dann als verfügbar bestimmt werden („Ja“), wenn alle Zylinder sowohl DI- als auch PFI-Verfügbarkeit aufweisen. In anderen Beispielen kann jedoch die Doppelkraftstoffeinspritzung Zylinder für Zylinder bestimmt werden. Somit kann in einem oder mehreren Beispielen die Doppelkraftstoffeinspritzung nur dann als verfügbar bestimmt werden („Ja“), wenn mindestens einer der Zylinder sowohl DI- als auch PFI-Verfügbarkeit aufweist. Anders ausgedrückt, in mindestens einem Beispiel kann bestimmt werden, dass eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist („Ja“), wenn nur eine Teilmenge der Zylinder mit einer Doppelkraftstoffeinspritzung in Schritt 508 verfügbar ist. In mindestens einem Beispiel kann eine Verfügbarkeit für eine Doppelkraftstoffeinspritzung Durchführen einer Diagnose beinhalten, um zu bestimmen, ob jede der Direkteinspritzvorrichtungen (z. B. Direkteinspritzvorrichtungen 66) und jede der Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (z. B. Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 67) funktionsfähig sind. Beispielsweise kann den Direkteinspritzvorrichtungen befohlen werden, als Teil der Diagnose eine Kraftstoffmenge in die Zylinder einzuspritzen, und ein Durchflussmesser kann überwacht werden, um zu bestimmen, ob die befohlene Kraftstoffmenge über die Direkteinspritzvorrichtungen eingespritzt wurde. Zusätzlich oder alternativ kann die Verfügbarkeit einer Doppelkraftstoffeinspritzung Bestimmen einer Verfügbarkeit von Kraftstoff für jede der Direkteinspritzvorrichtungen und Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beinhalten, da eine Kraftstoffquelle für jede der Direkteinspritzvorrichtungen und der Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in einigen Konfigurationen getrennt sein kann. Beispielsweise kann die Verfügbarkeit von Kraftstoff auf einem Kraftstoffstandsensor, der in einer Kraftstoffquelle für die Direkteinspritzung positioniert ist, und auf einem Kraftstoffstandsensor, der in einer Kraftstoffquelle für die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert ist, basieren. In mindestens einem Beispiel können die Direkteinspritzvorrichtungen die Direkteinspritzvorrichtungen 66 sein und können die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 67 sein, wie in den 1-4 veranschaulicht.
Sollte in Schritt 508 sowohl DI als auch PFI verfügbar sein, wird in Schritt 508 bestimmt, dass eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist („Ja“), und das Verfahren 508 fährt mit Schritt 510 fort.
In Schritt 510 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob der Motor Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda erfüllt oder nicht. Das heißt, Schritt 510 umfasst Bestimmen, ob der Motor unter Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda betrieben wird. Solche Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda können sich auf Motorbetriebsbedingungen (wie Drehzahl und Last) beziehen, bei denen geschätzt wird, dass der rollierende geteilte Lambda-Modus weniger als ein Schwellen-NVH und weniger als eine Schwellenabgastemperatur erreicht. Die Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda können ein Satz von Motorbetriebsbedingungen sein, bei denen der rollierende geteilte Lambda-Modus berechnet wird, um zu NVH unter dem Schwellen-NVH und/oder zu reduzierten Abgastemperaturen (z. B. Abgastemperaturen, die unter der Schwellenabgastemperatur liegen) im Vergleich zum Betrieb im stöchiometrischen Modus oder im standardmäßig geteilten Lambda-Modus führen.
Anders ausgedrückt beinhaltet Schritt 510 Bestimmen, ob es optimal ist, den Motor im rollierenden geteilten Lambda-Modus zu betreiben oder nicht. Das Verfahren 500 kann prüfen, ob ein rollierender geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan NVH im Vergleich zu einem standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplan reduziert. Es sei angemerkt, dass ein solches NVH zumindest teilweise auf eine Verstärkung der Frequenz des Kraftstoffzufuhrzeitplans (Frequenz des kürzesten Wiederholungsmusters) aufgrund von Resonanz zurückzuführen ist. Das Verfahren 500 kann ebenfalls prüfen, ob ein rollierender geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan die Abgastemperatur im Vergleich zu einem standardmäßig geteilten Lambda-Zeitplan reduziert. Dies ist in Fällen möglich, in denen ein Kraftstoffzufuhrzeitplan größere fette und magere Abweichungen zulässt.
In mindestens einem Beispiel kann das Berechnen von NVH für den Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus Vergleichen der aktuellen Drehzahl-/Lastbedingungen des Motors mit einer zugehörigen Resonanzfrequenzregion für den rollierenden geteilten Lambda-Modus in einem Drehzahl/Last-Kennfeld beinhalten. Die Resonanzfrequenzregion kann in mindestens einem Beispiel auch als Resonanzfrequenzbedingung bezeichnet werden. Die Resonanzfrequenzregion für den rollierenden geteilten Lambda-Modus kann Motorbetriebsbedingungen entsprechen, bei denen NVH über einem NVH-Schwellenwert auftritt, wenn der Motor im rollierenden geteilten Lambda-Modus betrieben wird, wobei der NVH-Schwellenwert ein Wert ungleich null ist. In mindestens einem Beispiel tritt eine Resonanz aufgrund einer Frequenz der Kraftübertragung auf, die mit der Motorfrequenz mitschwingt.
Somit kann in einem oder mehreren Beispielen die Bestimmung, ob der Motor im rollierenden geteilten Lambda-Modus betrieben werden soll oder nicht, auf einer Motordrehzahl und -last basieren. Beispielsweise kann der rollierende geteilte Lambda-Modus den Regionen II, IV, VI und VIII entsprechen, die in dem Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 in 10A veranschaulicht sind.
Wie in 10A zu sehen, kann bei niedriger Drehzahl pro Minute ein maximales Drehmoment im stöchiometrischen Modus erreicht werden (Abgastemperaturen liegen unter dem akzeptablen Schwellenwert). Die Lastgrenze 1028 an der oberen Grenze der Region I entspricht dem Drehmomentbedarfschwellenwert 504 aus dem Verfahren 500. Bei höheren Drehzahlen kann jedoch ein geteiltes Lambda erforderlich sein, um die Temperatur zu reduzieren. Wie nachstehend weiter erörtert, beinhaltet 10A nur Fälle, in denen der rollierende geteilte Lambda-Modus in einem Bereich der Drehzahlen pro Minute verwendet wird, wenn der Drehmomentbedarfschwellenwert 504 erfüllt ist, Fälle, in denen der standardmäßig geteilte Lambda-Modus in einem Bereich der Drehzahlen pro Minute verwendet wird, wenn der Drehmomentbedarfschwellenwert 504 erfüllt ist, und Fälle, in denen ein Wechsel zwischen dem rollierenden geteilten Lambda-Modus und dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus vorliegt.
Die Bestimmung, ob Bedingungen für den rollierenden geteilte Lambda-Modus vorliegen, kann anhand einer Lookup-Tabelle erfolgen, die die Motordrehzahl und -last in Bezug auf die Frequenz der Kraftübertragung sowie die Frequenzen in Zusammmenhang mit dem Kraftstoffzufuhrzeitplan des rollierenden geteilten Lambda-Modus und Frequenzen in Zusammenhang mit dem Kraftstoffzufuhrzeitplan für den standardmäßig geteilten Lambda-Modus berücksichtigt. Es sei angemerkt, dass die Bedingungen für den rollierenden geteilten Lambda-Modus Motorbetriebsbedingungen (wie Motordrehzahl und -last) sind, bei denen der Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus als optimal im Vergleich zum Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus und im stöchiometrischen Modus bestimmt wird, um NVH, Abgastemperatur und Emissionen zu reduzieren, während immer noch die gewünschte Drehmomentabgabe erreicht wird.
Die Lookup-Tabelle kann in mindestens einem Beispiel solchen geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplanfrequenzen und einem Drehzahl/Last-Kennfeld entsprechen, wie etwa dem Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 in 10A. Insbesondere können eine geschätzte/erfasste Motordrehzahl und -last als Eingaben in die Lookup-Tabelle verwendet werden (z. B. Eingaben in eine Funktion der Lookup-Tabelle), auf die über die Steuerung des Motorsystems zugegriffen werden kann. Dann bestimmt die Steuerung des Motors auf Grundlage der Ausgabe, ob die Drehzahl- und Lasteingaben zu einem Betrieb im stöchiometrischen Modus, im standardmäßig geteilten Lambda-Modus oder im rollierenden geteilten Lambda-Modus führen. Die Motordrehzahl- und Motorlastbedingungen in Bezug darauf, ob im rollierenden geteilten Lambda-Modus, im standardmäßig geteilten Lambda-Modus oder im stöchiometrischen Modus gearbeitet werden soll, können empirisch vorbestimmt und in der Lookup-Tabelle und dem entsprechenden Drehzahl/Last-Kennfeld gespeichert sein. Die Motordrehzahl- und Motorlastbedingungen in Bezug auf den rollierenden geteilten Lambda-Modus, den standardmäßig geteilten Lambda-Modus und die Stöchiometrie können verwendet werden, um in mindestens einem Beispiel einen optimalen Kraftstoffzufuhrzeitplan für den Betrieb des Motors zu bestimmen. Es sei angemerkt, dass der Betrieb in einem von dem rollierenden geteilten Lambda-Modi, dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und dem stöchiometrischen Modus Ausführen eines Kraftstoffzufuhrzeitplans beinhaltet, der dem rollierenden geteilten Lambda-Modus, dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus bzw. dem stöchiometrischen Modus zugeordnet ist.
In Reaktion auf die Bestimmung eines Betriebs im rollierenden geteilten Lambda-Modus („Ja“) in Schritt 510, beinhaltet das Verfahren 500 Betreiben des Motors in einem rollierenden geteilten Lambda-Modus in Schritt 512. Das heißt, der Motor kann gleichzeitig vom Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus profitieren, während eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist, damit das Verfahren 500 Schritt 512 ausführen kann.
In dem rollierenden geteilten Lambda-Modus wird ein Kraftstoffzufuhrzeitplan des Motors so geändert, dass eine Vielzahl von einzelnen nichtstöchiometrischen Motorzyklen ausgeführt wird, während im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung (z. B. Emissionssteuervorrichtung 70) aufrechterhalten werden. Das heißt, das Abgas an der Emissionssteuervorrichtung kann im Wesentlichen stöchiometrisch sein. Insbesondere ist im rollierenden geteilten Lambda-Modus die Summe der Motorzyklen für den Kraftstoffzufuhrzeitplan stöchiometrisch, obwohl der Kraftstoffzufuhrzeitplan eine Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhaltet.
Um den Kraftstoffzufuhrzeitplan zu bestimmen, der im geteilten Lambda-Modus in Schritt 512 verwendet werden soll, können Berechnungen der Drehmomentabgabe, wie sie oben in Bezug auf Schritt 502 erörtert wurden, genutzt werden, um prädiktive Berechnungen durchzuführen. Beispielsweise können die in Schritt 502 erörterten Berechnungen der Drehmomentabgabe als prädiktive Berechnungen verwendet werden, um im rollierenden geteilten Lambda-Modus eine Szenarioanalyse für verschiedene Kombinationen von Drehmomentmodifikatoren durchzuführen.
In Beispielen, in denen die Berechnungen der Drehmomentabgabe für Prognosezwecke verwendet werden können, können verschiedene Kombinationen von potentiellen LKV- und Zündzeitpunktwerten in Verbindung mit den oben erörterten Berechnungen der Drehmomentabgabe verwendet werden, um eine Szenarioanalyse durchzuführen. Im Falle des rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrmodus können die Berechnungen der Drehmomentabgabe insbesondere durch Berechnen der Drehmomentabgabe für jeden Zylinder separat und anschließendes Summieren der Drehmomentabgaben ausgeführt werden. Auf diese Weise können Faktoren wie das Ausgleichen des Motors beim Auswählen des rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans berücksichtigt werden.
Durch Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen unter Bedingungen, unter denen der Motor in einer Region betrieben wird, in der der standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan die Motorresonanzfrequenz in Schritt 510 anregt, ist der technische Effekt der Abschwächung der Verstärkung aufgrund von Resonanz erreicht, und NVH des Motors wird vorteilhafterweise reduziert. Währenddessen kann durch Aufrechterhalten von im Wesentlichen insgesamt stöchiometrischen Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung für die vorbestimmte Anzahl von Motorzyklen ein Katalysatordurchbruch vermieden werden.
Es sei angemerkt, dass der Katalysatordurchbruch, auch als Schlupf bezeichnet, eine Bedingung ist, während der die Aktivität der Emissionssteuervorrichtung (z. B. Katalysator) bis zu dem Punkt abnimmt, an dem NOx und Kohlenwasserstoffe die Emissionssteuervorrichtung ohne Umwandlung passieren. Eine solche Abnahme der Aktivität der Emissionssteuervorrichtung kann auf Temperaturbedingungen zurückzuführen sein, die unter einer Schwellenanspringtemperatur für einen Katalysator der Emissionssteuervorrichtung liegen, sowie auf eine Überlastung der Emissionssteuervorrichtung beim Betrieb des Motors mit einem insgesamt fetten LKV. Die Anspringtemperatur kann in mindestens einem Beispiel eine Temperatur sein, bei der ein Katalysator mit 50 % Umwandlung arbeitet.
Da in Schritt 512 eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist, wird ferner eine Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung (PFI) für die fetten Zylinder und eine Direkteinspritzung (DI) für magere Zylinder des Motors während des rollierenden geteilten Lambda-Modus in Schritt 512 verwendet. Beispielsweise kann die PFI über eine oder mehrere der Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 67 ausgeführt werden und kann die DI über eine oder mehrere der Direkteinspritzvorrichtungen 66 ausgeführt werden. In Fällen, in denen in Schritt 508 bestimmt wird, dass eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist, da alle Zylinder eine Doppelkraftstoffeinspritzungsverfügbarkeit aufweisen, können alle Zylinder mit PFI für die fetten Zylinder und mit DI für die mageren Zylinder betrieben werden. In Fällen, in denen in Schritt 508 bestimmt wird, dass eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist, da ein Teil der Zylinder eine Doppelkraftstoffeinspritzungsverfügbarkeit aufweist (und nicht alle Zylinder eine Doppelkraftstoffeinspritzung aufweisen), wird der Teil der Zylinder mit einer Dopplkraftstoffeinspritzungsverfügbarkeit mit PFI bei fettem Betrieb und mit DI bei magerem Betrieb gesteuert. Die verbleibenden Zylinder, die keine Doppelkraftstoffeinspritzungsverfügbarkeit aufweisen, können entweder nur mit PFI oder nur mit DI (je nachdem, was verfügbar ist) betrieben werden.
PFI und DI können unterschiedliche Drehmomente erzeugen, je nachdem, welche Einspritzsysteme verwendet werden. Ein Grund für die Drehmomentdifferenz ist der durch DI erzeugte Ladungskühlungseffekt, der 5 %-7 % mehr Drehmoment erzeugen kann. Solche Unterschiede in der Drehmomenterzeugung können in den prädiktiven Berechnungen der Drehmomentabgabe für den rollierenden geteilten Lambda-Modus in Schritt 512 berücksichtigt werden.
In Anbetracht des Vorstehenden profitieren die mageren Zylinder durch Verwendung von PFI für die fetten Zylinder und DI für die mageren Zylinder in Schritt 512 von der Ladungskühlung, und die durch die mageren Zylindern erzeugten Drehmomente stimmen besser mit dem durch die fetten Zylindern erzeugten Drehmoment überein. Im Gegenzug kann ein Motorausgleich erreicht werden, und NVH wird vermieden, wenn während eines Motorzyklus unterschiedliche LKV für die Zylinder verwendet werden.
Unter kurzer Bezugnahme auf die 8A-8D sind beispielhafte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne gezeigt. Es sei angemerkt, dass die hierin offenbarten Kraftstoffzufuhrzeitpläne (einschließlich der rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne) nicht nur auf Befehle zum Befehlen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge gerichtet sein können. Vielmehr können die Kraftstoffzufuhrzeitpläne hierin Befehle umfassen, die verschiedenen Drehmomentmodifikatoren zugeordnet sind. Beispielsweise können die hierin beinhalteten Kraftstoffzufuhrzeitpläne verwendet werden, um einen oder mehrere Aktoren einzustellen, die wiederum verschiedene Drehmomentmodifikatoren einstellen. Beispielsweise können eine oder mehrere von der Drosselklappe, der Direktkraftstoffeinspritzdüsen, Saugrohr-Kraftstoffeinspritzdüsen, der AGR-Ventile und Zündkerzen auf Grundlage des Kraftstoffzufuhrplans eingestellt werden, um wiederum einen oder mehrere Drehmomentmodifikatoren einzustellen. Ein derartiger oder mehrere derartige Drehmomentmodifikatoren können beispielsweise LKV und Funken beinhalten. In mindestens einem Beispiel kann die AGR zusätzlich als separater Drehmomentmodifikator berücksichtigt werden. Die AGR kann jedoch alternativ in dem LKV-Drehmomentmodifikator beinhaltet sein.
Im Hinblick auf die Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda, die in den 8A-8D erörtert werden, können diese rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne über die in Schritt 503 erörterten Berechnungen der Drehmomentabgabe ausgewählt und/oder erstellt werden. Zum Beispiel können die Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda unter Verwendung der in Schritt 503 erörterten Berechnungen der Drehmomentabgabe ausgewählt und/oder erstellt werden, um eine Szenarioanalyse für verschiedene Modifikatoren der Drehmomentabgabe durchzuführen. Es sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel die Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 mit dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf verglichen werden können. Dann können auf Grundlage einer Differenz zwischen den Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 im Vergleich zu dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda ausgewählt und/oder erstellt werden und können Aktionen, die den Kraftstoffzufuhrzeitplänen für das rollierende geteilte Lambda zugeordnet sind, ausgeführt werden (z. B. Einstellen der VCT, Betätigen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Einstellen der Betätigung von Zündkerzen für Zündzeitpunkteinstellungen, Einstellen einer Position eines AGR-Ventils, Einstellen einer Position einer Ansaugdrossel usw.).
Im Fall der Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda kann der erste Ansatz, der für Berechnungen der Drehmomentabgabe erörtert wird (bei dem einzelne Zylinderdrehmomentabgaben berechnet und dann summiert werden), vorteilhaft sein. Es ist jedoch auch möglich, den zweiten Ansatz zum Berechnen der Drehmomentabgabe zu nutzen, der in Schritt 503 erörtert wird, der das Gruppieren der fetten und mageren Zylinder für die Berechnungen beinhaltet.
In einigen Beispielen kann die Szenarioanalyse verwendet werden, um eine Vielzahl von Kraftstoffzufuhrzeitplänen für das rollierende geteilte Lambda zu bewerten und einen der vorbestimmten Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda auszuwählen. Zusätzlich oder alternativ kann die Szenarioanalyse verwendet werden, um benutzerdefinierte Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda in Echtzeit zu erstellen. Sollte beispielsweise keiner der vorbestimmten Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das rollierende geteilte Lambda auf Grundlage eines oder mehrerer Kriterien akzeptabel sein, kann ein benutzerdefinierter Kraftstoffzufuhrzeitplan für das rollierende geteilte Lambda in Echtzeit über die Berechnungen der Drehmomentabgabe erstellt werden.
Das Durchführen der Szenarioanalyse kann Ausführen mehrerer Berechnungen der Drehmomentabgabe mit verschiedenen Kombinationen potenzieller Drehmomentmodifikatoren beinhalten. Beispielsweise können die Berechnungen der Drehmomentabgabe für verschiedene mögliche Kombinationen von Zündzeitpunkt und LKV berechnet werden. In einigen Beispielen kann die Drehmomentabgabe für die verschiedenen Kombinationen von Zündzeitpunkt und LKV zumindest teilweise bewertet werden, indem auf eine Lookup-Tabelle Bezug genommen wird, die LKV- und Zündzeitpunktdaten relativ zur Drehmomentabgabe beinhaltet, wie in den 6 und 7 veranschaulicht.
In mindestens einem Beispiel kann die Szenarioanalyse Prognosedaten für verschiedene Kombinationen von Zündzeitpunkt und LKV für jeden Zylinder in einem Motorzyklus für eine Reihe von mehreren Motorzyklen zusammenstellen. Die Szenarioanalyse kann ferner Zusammenstellen von Prognosedaten für diese verschiedene Kombinationen von Zündzeitpunkt und LKV für eine Reihe von mehreren Motorzyklen beinhalten. Diese Prognosedaten können zum Beispiel eines oder mehrere von einer prognostizierten Gesamtdrehmomentabgabe für den Motor, einer prognostizierten Motordrehzahl, einer prognostizierten Drehmomentabgabe für jeden Zylinder des Motors, eines prognostizierten Abgas-LKV und einer prognostizierten Menge an Katalysatorbeladung für jede der Zündzeitpunkt- und LKV-Kombinationen beinhalten.
Unter Bezugnahme auf die Prognosedaten kann dann die Auswahl des Kraftstoffzufuhrzeitplans für das rollierende geteilte Lambda auf Grundlage eines oder mehrerer Kriterien ausgeführt werden. Beispielsweise können ausgewählte LKV und Zündzeitpunkte für den Kraftstoffzufuhrzeitplan für das rollierende geteilte Lambda dazu dienen, übermäßige Abgastemperaturen (Abgastemperaturen, die einen Temperaturschwellenwert überschreiten) zu verhindern. Solche übermäßigen Abgastemperaturen können durch eine oder mehrere von kleineren fetten und mageren Abweichungen verursacht werden, und größere Funkenverzögerungen erhöhen die Abgastemperatur.
Zusätzlich oder alternativ können die gewählten LKV des Kraftstoffzufuhrzeitplans für das rollierende geteilte Lambda unter Verwendung eines Kraftstoffzufuhrmusters von fett-mager einen Katalysatordurchbruch vermeiden. Es sei angemerkt, dass größere fette und magere Abweichungen und längere Abfolgen von aufeinanderfolgenden fetten Zylindern oder aufeinanderfolgenden mageren Zylindern das Risiko eines Katalysatordurchbruchs erhöhen.
Ferner können in mindestens einem Beispiel die ausgewählten LKV, Zündzeitpunkte und Kraftstoffzufuhrmuster von fett-mager des Kraftstoffzufuhrzeitplans für das rollierende geteilte Lambda zu akzeptablem NVH führen (NVH kleiner als der NVH-Schwellenwert). Unterschiedliche Kraftstoffzufuhrmuster von fett-mager weisen unterschiedliche Frequenzen auf, und Frequenzen, die näher an der Resonanzfrequenz liegen, erhöhen NVH. Größere fette und magere Abweichungen führen zu größeren Drehmomentschwankungen zwischen fetten und mageren Zylindern und möglicherweise höherem NVH. Das Zuweisen unterschiedlicher Zündzeitpunkte zu fetten und mageren Zylindern kann eine Drehmomentdiskrepanz zwischen fetten und mageren Zylindern erhöhen oder verringern, was zu einem höheren oder niedrigeren NVH führt. Daher kann die Auswahl des Kraftstoffzufuhrzeitplans für das rollierende geteilte Lambda die Auswirkungen der LKV, der Zündzeitpunkte und des Kraftstoffzufuhrmusters von fett-arm auf NVH berücksichtigen.
Ferner können die gewählten LKV und Zündzeitpunkte für den Kraftstoffzufuhrzeitplan für das rollierende geteilte Lambda möglicherweise das geforderte Drehmoment erreichen.
Somit können das eine oder die mehreren Kriterien für die Auswahl des Kraftstoffzufuhrzeitplans für das rollierende geteilte Lambda eines oder mehrere von einer geforderten Drehmomentabgabe, einer prognostizierten Abgastemperatur, einem Katalysatordurchbruchschwellenwert, einem Schwellenbetrag für die Drehmomentmodulation, einem Motorausgleichschwellenwert, einem geschätzten NVH und einer Kraftstoffeffizienz beinhalten. In mindestens einem Beispiel kann, wenn mehrere Kraftstoffzufuhrzeitpläne alle Kriterien erfüllen, der Kraftstoffzufuhrzeitplan mit dem niedrigsten Kraftstoffverbrauch oder dem niedrigsten NVH gewählt werden.
Zuerst Bezug nehmend auf 8A ist ein erster rollierender geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 gezeigt. In dem ersten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 sind fette Zylinder 802 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 804 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der erste rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 ist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit vier Motorzyklen, einschließlich eines ersten Motorzyklus 806, eines zweiten Motorzyklus 808, eines dritten Motorzyklus 810 und eines vierten Motorzyklus 812. Die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus für den ersten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 beinhaltet somit die Vollendung jedes von dem ersten Motorzyklus 806, dem zweiten Motorzyklus 808, dem dritten Motorzyklus 810 und dem vierten Motorzyklus 812. In mindestens einem Beispiel können die gezeigten Motorzylinder alle Zylinder des Motors sein. Alternativ können die gezeigten Motorzylinder eine von zwei Zylinderbänken sein. Ferner sind in dem in 8A gezeigten Beispiel vier Zylinder gezeigt, auch wenn eine andere Anzahl von Zylindern möglich ist. In mindestens einem Beispiel wird eine Zündreihenfolge der Zylinder beibehalten.
Es sei angemerkt, dass in dem ersten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 800 jeder der fetten Zylinder 802 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der gleich einem mageren Prozentsatz jedes der mageren Zylinder 804 ist. Durch Betreiben der fetten Zylinder 802 mit einem fetten Prozentsatz, der gleich dem mageren Prozentsatz der mageren Zylinder 804 ist, wird insgesamt Stöchiometrie bei Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus erreicht, während das Drehmoment moduliert wird, um Resonanzprobleme zu vermeiden.
Die Verwendung von PFI im Vergleich zu DI kann zu Änderungen der eingeschlossenen Masse des Zylinders führen, die sich auf die Drehmomentberechnungen auswirken können. Der Betrieb mit PFI oder DI kann auch das Klopfen beeinflussen, was bei der Drehmomentberechnung durch den Funkenmodifikator berücksichtigt wird.
Bei Verwendung von PFI für fette Zylinder und DI für magere Zylinder, wie in mindestens einem Beispiel hierin erörtert, können einige Einstellungen für die vorübergehende Kraftstoffzufuhr erforderlich sein, um das Ansammeln von Kraftstoff während des rollierenden geteilten Lambda-Betriebs zu berücksichtigen.
Zum Beispiel sei ein Zylinder in Betracht gezogen, der von Zyklus zu Zyklus zwischen fett und mager abwechselt. In einem solchen Fall hat der Kraftstoff in der Ansammlung die doppelte Zeit, um zwischen den Einspritzungen zu verdampfen, wenn PFI für diesen Zylinder in jedem zweiten Zyklus geplant ist (und ein Teil des verdampften Kraftstoffs würde in den mageren Zyklus gelangen, sodass die Berechnungen der DI-Menge eingestellt werden, um solche Ansammlungen zu berücksichtigen).
Darüber hinaus können Kraftstoffzufuhrzeitpläne dazu führen, dass einigen fetten Zyklen fette Zyklen oder magere Zyklen (für denselben Zylinder) vorausgehen, was zu Änderungen der Größe der Kraftstoffansammlung zwischen den fetten Zyklen führen kann. Beim Umschalten zwischen dem stöchiometrischen Modus und dem geteilten Lambda-Modus wird die Kraftstoffansammlung ebenfalls berücksichtigt, da sich der Krümmerdruck ändern kann. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Kraftstoffeinspritzung und VCT eingestellt werden, um solche Krümmerdruckänderungen zu kompensieren.
Beispielsweise kann jeder der fetten Zylinder 802 mit 20 % fett (Phi-Wert von 1,20) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 804 mit 20 % mager (Phi-Wert von 0,80) betrieben werden, wobei phi (φ)=1/Lambda.
Mit anderen Worten, um insgesamt Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, sollte das fette Lambda 0,83 und das magere Lambda 1,25 betragen. Das Gesamt-Lambda mehrerer Zylinder (bei gleichem Massendurchsatz) ist nicht der Durchschnitt des einzelnen Zylinder-Lambda, daher gilt: λ=1+x und λ=1-x führt nicht zu einer stöchiometrischen Mischung, es sei denn, x (wobei x die Abweichung ist) ist klein. Stattdessen ist das Gesamt-Phi mehrerer Zylinder der Durchschnitt des Phi der einzelnen Zylinder: (φ=1+x und φ=1-x führen zu einer stöchiometrischen Mischung.
Anders ausgedrückt ist beispielhaft ein erster Zylinder mit doppelter Kraftstoffzufuhr (λ=0.5, (φ=2) und ein zweiter Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr (λ =∞, φ=0) in Betracht zu ziehen. Das Gesamt-λ und Gesamt-φ sollten beide 1 sein, aber eine Mittelung von λ würde zu ∞ führen.
In einem anderen Beispiel kann jeder der fetten Zylinder 802 mit 15 % fett (Phi-Wert von 1,15) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 804 mit 15 % mager (Phi-Wert von 0,85) betrieben werden.
Weitere prozentuale Mengen für fett und mager sind möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 802 und die mageren Zylinder 804 verwendet wird, unter einem Durchbruchsprozentsatz der Emissionssteuervorrichtung liegt und nach Vollendung jedes Zeitplans Stöchiometrie erreicht. Das heißt, der konkrete fette Prozentsatz und der konkrete magere Prozentsatz, die beim Betrieb der Zylinder für das erste Beispiel eines rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 800 verwendet werden, werden so ausgewählt, dass die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzeitplans einen Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung vermeidet und im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung erreicht.
In dem ersten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 sind der erste Motorzyklus 806 und der zweite Motorzyklus 808 stöchiometrisch, während der dritte Motorzyklus 810 und der vierte Motorzyklus 812 nichtstöchiometrisch sind. Insbesondere ist der dritte Motorzyklus 810 mager und ist der vierte Motorzyklus 812 fett, wobei eine Menge, um die der dritte Motorzyklus 810 abgemagert ist, dieselbe Menge ist, um die der vierte Motorzyklus 812 angereichert ist. Wenn beispielsweise das Ergebnis des dritten Motorzyklus 810 ein insgesamt 20 % magerer Motorzyklus ist, dann ist der vierte Motorzyklus 812 ein insgesamt 20 % fetter Motorzyklus. Auf diese Weise führt nach Vollendung des jeweils ersten Motorzyklus 806, des zweiten Motorzyklus 808, des dritten Motorzyklus 810 und des vierten Motorzyklus 812 der erste beispielhafte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 zu im Wesentlichen stöchiometrischen Bedingungen bei einer Emissionssteuervorrichtung stromabwärts der Motorzylinder. Basierend auf Durchschnittswerten sei jedoch angemerkt, dass das zuvor erwähnte Beispiel mit 20 % fetten und 20 % mageren Zylindern dazu führen kann, dass der Motorzyklus 810 10 % mager ist (Durchschnitt von +20 %, +20 %, +20 %, -20 % mager) und Motorzyklus 812 10% fett ist (Durchschnitt von -20 %, +20 %, +20 %, +20 % fett). In einem oder mehreren Beispielen kann eine Reihenfolge der Motorzyklen in dem ersten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 geändert werden. Darüber hinaus kann eingestellt werden, welche Zylinder in jedem Motorzyklus fett und welche Zylinder mager sind, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die Einbeziehung der nichtstöchiometrischen Zyklen in den ersten beispielhfaten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 800 moduliert das Motordrehmoment und ist besonders vorteilhaft, um Resonanzprobleme zu vermeiden. Das heißt, durch Modulieren des Motordrehmoments kann eine Zeitspanne, in der der Motor bei Drehzahlen betrieben wird, die eine Resonanz der Kraftübertragung verursachen, vermieden werden, um das Gesamt-NVH der Kraftübertragung zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 8B zeigt 8B einen zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801. In dem zweiten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 sind fette Zylinder 814 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 816 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der zweite rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 ist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit drei Motorzyklen, einschließlich eines ersten Motorzyklus 818, eines zweiten Motorzyklus 820 und eines dritten Motorzyklus 822. Die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus für den zweiten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 beinhaltet somit eine Vollendung jedes von dem ersten Motorzyklus 818, dem zweiten Motorzyklus 820 und dem dritten Motorzyklus 822. Ferner sind in dem in 8B gezeigten Beispiel vier Zylinder gezeigt, auch wenn eine andere Anzahl von Zylindern möglich ist. In mindestens einem Beispiel wird eine Zündreihenfolge der Zylinder beibehalten.
Es sei angemerkt, dass in dem zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 801 jeder der fetten Zylinder 814 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der das Doppelte eines mageren Prozentsatzes jedes der mageren Zylinder 816 beträgt. Durch Betreiben der fetten Zylinder 814 mit einem fetten Prozentsatz, der das Doppelte des mageren Prozentsatzes der mageren Zylinder 816 beträgt, wird insgesamt Stöchiometrie bei Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus erreicht, während das Drehmoment moduliert wird, um Resonanzprobleme zu vermeiden.
Weitere prozentuale Mengen für fett und mager sind möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 814 und die mageren Zylinder 816 verwendet wird, unter einem Durchbruchsprozentsatz der Emissionssteuervorrichtung (z. B. Katalysator) liegt und nach Vollendung jedes Zeitplans Stöchiometrie erreicht. Das heißt, der konkrete fette Prozentsatz und der konkrete magere Prozentsatz, die beim Betrieb der Zylinder für den zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 verwendet werden, werden so ausgewählt, dass die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzeitplans einen Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung vermeidet und bei Vollendung im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung erreicht. In mindestens einem Beispiel kann der Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung als Katalysatordurchbruch bezeichnet werden.
In dem zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 ist keiner der Motorzyklen stöchiometrisch. Das heißt, jeder der Motorzyklen in dem zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 ist nichtstöchiometrisch. Genauer ist der erste Motorzyklus 818 ein fetter Motorzyklus. Der zweite Motorzyklus 820 und der dritte Motorzyklus 822 sind magere Motorzyklen.
In einem Fall, in dem die fetten Motorzylinder 814 mit 20 % fett (Phi-Wert von 1,20) und die mageren Zylinder 816 mit 10 % mager (Phi-Wert von 0,90) betrieben werden, kann der erste Motorzyklus 818 somit 5 % fett sein (ein Durchschnitt von +20 %, -10 %, -10 %, und +20 % fett); der zweite Motorzyklus 820 2,5 % mager sein; und der dritte Motorzyklus 822 2,5 % mager sein.
In mindestens einem Beispiel können Motorzyklen des zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 801 in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Ferner können die in dem zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 gezeigten Zylinder alle Zylinder des Motors darstellen. Alternativ können die in dem zweiten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 gezeigten Zylinder eine der zwei Zylinderbänke des Motors darstellen. In Fällen, in denen der Motor zwei Zylinderbänke umfasst, kann der zweite beispielhafte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 801 mit der anderen Zylinderbank koordiniert werden, um einen Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung zu vermeiden, während das Drehmoment weiterhin moduliert wird, um Resonanzprobleme zu vermeiden. In einem oder mehreren Beispielen kann der erste beispielhafte rollierende Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan für eine erste Zylinderbank verwendet werden und kann der zweite beispielhafte rollierende Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan für eine zweite Zylinderbank verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 8C zeigt 8C einen dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803. In dem dritten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803 sind fette Zylinder 824 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 826 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der dritte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803 ist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit vier Motorzyklen, einschließlich eines ersten Motorzyklus 828, eines zweiten Motorzyklus 830, eines dritten Motorzyklus 832 und eines vierten Motorzyklus 834. Die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus für den dritten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803 beinhaltet somit eine Vollendung jedes von dem ersten Motorzyklus 828, dem zweiten Motorzyklus 830, dem dritten Motorzyklus 832 und dem vierten Motorzyklus 834. Ferner sind in dem in 8C gezeigten Beispiel drei Zylinder gezeigt, auch wenn eine andere Anzahl von Zylindern möglich ist. In mindestens einem Beispiel wird eine Zündreihenfolge der Zylinder beibehalten.
Es sei angemerkt, dass in dem dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 803 jeder der fetten Zylinder 824 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der gleich einem mageren Prozentsatz jedes der mageren Zylinder 826 ist. Wenn dies der Fall ist und eine ungerade Anzahl von Zylindern vorliegt, ist jeder von dem ersten Motorzyklus 828, dem zweiten Motorzyklus 830, dem dritten Motorzyklus 832 und dem vierten Motorzyklus 834 des dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 803 nichtstöchiometrische Motorzyklen. Jedoch erreicht infolge des dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans das Betreiben der fetten Zylinder 824 mit einem fetten Prozentsatz gleich dem mageren Prozentsatz der mageren Zylinder 826 im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung nach Vollendung des ersten, zweiten, dritten und vierten Motorzyklus des dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 803, während das Drehmoment moduliert wird, um Resonanzprobleme zu vermeiden.
Beispielsweise kann jeder der fetten Zylinder 824 mit 20 % fett (Phi-Wert von 1,20) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 826 mit 20 % mager (Phi-Wert von 0,80) betrieben werden. In einem weiteren Beispiel kann jeder der fetten Zylinder 824 mit 15 % fett (Phi-Wert von 1,15) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 826 mit 15 % mager (Phi-Wert von 0,85) betrieben werden.
Weitere prozentuale Mengen für fett und mager sind möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 824 und die mageren Zylinder 826 verwendet wird, unter einem Durchbruchsprozentsatz der Emissionssteuervorrichtung liegt und nach Vollendung jedes Zeitplans Stöchiometrie erreicht. Das heißt, der konkrete fette Prozentsatz und der konkrete magere Prozentsatz, die beim Betrieb der Zylinder für den dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803 verwendet werden, werden so ausgewählt, dass die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzeitplans einen Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung vermeidet und im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung erreicht.
Wie vorstehend erwähnt, ist in dem dritten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 803 keiner der Motorzyklen stöchiometrisch. Vielmehr sind alle Motorzyklen nichtstöchiometrisch. Insbesondere sind der erste Motorzyklus 828 und der dritte Motorzyklus 832 mager und sind der zweite Motorzyklus 830 und der vierte Motorzyklus 834 fett. Es sei angemerkt, dass eine Menge, um die der Motor abgemagert wird, gleich einer Menge ist, um die der Motor nach Vollendung des ersten Motorzyklus 828, des zweiten Motorzyklus 830, des dritten Motorzyklus 832 und des vierten Motorzyklus 834 angefettet wird.
Es sei angemerkt, dass in einem oder mehreren Beispielen ein Wechsel von mager zu fett möglicherweise nicht von Zyklus zu Zyklus erfolgt und dass sich kleinere Abschnitte eines Zyklus möglicherweise abwechseln. Um beispielsweise das Risiko eines Katalysatordurchbruchs zu minimieren, können ein kürzestes Wechselmuster oder kürzeste Abfolgen verfügbarer aufeinanderfolgender fetter Zylinder oder aufeinanderfolgender magerer Zylinder ausgewählt werden.
Auch wenn in der vorstehend erörterten Abfolge fette und magere Zyklen abwechseln, führt die obige Abfolge zu vier aufeinanderfolgenden mageren Zylindern und vier aufeinanderfolgenden fetten Zylindern. In mindestens einem Beispiel kann der in 8C gezeigte Zeitplan stattdessen das Kraftstoffzufuhrmuster in einer anderen Reihenfolge ausführen. Das heißt, anstelle des dritten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 803, der die Motorzykluskraftstoffzufuhr in der Reihenfolge erster Motorzyklus 828, zweiter Motorzyklus 830, dritter Motorzyklus 832 und dann vierter Motorzyklus 834 wie gezeigt ausführt, kann der dritte rollierenden geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan stattdessen mit einer Kraftstoffzufuhrreihenfolge erster Motorzyklus 828, zweiter Motorzyklus 830, vierter Motorzyklus 834 und dann dritter Motorzyklus 832 ausgeführt werden. Durch Umschalten der Reihenfolge der Kraftstoffzufuhr des dritten Motorzyklus 832 und des vierten Motorzyklus 834 auf diese Weise ergibt sich ein Kraftstoffzufuhrzyklus, der alle 2 Zyklenfett und mager abwechselt, und die längste Abfolge aufeinanderfolgender fetter oder magerer Zylinder ist auf drei reduziert, was vorteilhafterweise das Katalysatordurchbruchrisiko verringern kann.
Weiterhin kann in mindestens einem Beispiel ein besserer Kraftstoffzufuhrzyklus vom Standpunkt des Katalysatordurchbruchs aus darin bestehen, die fetten Zylinder (R) und mageren Zylinder (L) wie folgt anzuordnen: [(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)]. Es sei angemerkt, dass jeder Satz von drei Zylindern in Klammern einen Motorzyklus darstellt und dass die gesamte Abfolge in Klammern steht. Somit stellt [(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)] die fette und magere Abweichung und die Reihenfolge der vier Motorzyklen dar. Beim Folgen dieser Abfolge wechseln sich die Kraftstoffzufuhrzyklen alle zwei Zyklen zwischen fett und mager ab, und die längste Abfolge aufeinanderfolgender fetter oder magerer Zylinder ist auf zwei reduziert.
In Fortsetzung ist eine weitere Variation, die vom Standpunkt des Katalysatordurchbruchs aus weitere Vorteile erzielt: [(RLR)-(LRL)]. Auf diese Weise ist die längste Abfolge aufeinanderfolgender fetter oder magerer Zylinder auf eins reduziert. Auch wenn diese Variation vom Standpunkt des Katalysatordurchbruchs aus besser sein kann, können dennoch, wie in der gesamten Offenbarung erörtert wurde, andere Faktoren wie NVH die endgültige Auswahl des Kraftstoffzufuhrzeitplans beeinflussen. Zum Beispiel weist die Abfolge [(RLR)-(LRL)] die doppelte Frequenz von [(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)] auf. Somit kann eines von [(RLR)-(LRL)] und [(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)] aus NVH-Sicht vorzuziehen sein. Der bevorzugte Kraftstoffzufuhrzyklus (basierend auf NVH) kann je nach Motorbetriebsbedingung variieren.
Darüber hinaus kann eingestellt werden, welche Zylinder in jedem Motorzyklus fett und welche Zylinder mager sind, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das heißt, in 8C ist der erste Motorzyklus 828 mit dem ganz linken Zylinder als fetter Zylinder 824 gezeigt. In anderen Beispielen kann jedoch der mittlere Zylinder oder der rechte Zylinder der fette Zylinder 824 sein.
Unter Bezugnahme auf 8D zeigt 8D einen vierten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805. In dem vierten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 sind fette Zylinder 836 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 838 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der vierte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 ist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit vier Motorzyklen, einschließlich eines ersten Motorzyklus 840, eines zweiten Motorzyklus 842, eines dritten Motorzyklus 844 und eines vierten Motorzyklus 846. Die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus für den vierten rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 beinhaltet somit eine Vollendung jedes von dem ersten Motorzyklus 840, dem zweiten Motorzyklus 842, dem dritten Motorzyklus 844 und dem vierten Motorzyklus 846. Ferner sind in dem in 8D gezeigten Beispiel drei Zylinder gezeigt, auch wenn eine andere Anzahl von Zylindern möglich ist. In mindestens einem Beispiel wird eine Zündreihenfolge der Zylinder beibehalten.
Es sei angemerkt, dass in dem vierten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 805 jeder der fetten Zylinder 836 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der das Doppelte eines mageren Prozentsatzes jedes der mageren Zylinder 838 beträgt. Jedoch erreicht infolge des vierten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans das Betreiben der fetten Zylinder 836 mit einem doppelten fetten Prozentsatz als der magere Prozentsatz der mageren Zylinder 838 im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung nach Vollendung jedes Motorzyklus, während das Drehmoment moduliert wird, um NVH durch Resonanzprobleme zu vermeiden.
Beispielsweise kann jeder der fetten Zylinder 836 mit 20 % fett (Phi-Wert von 1,20) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 838 mit 10 % mager (Phi-Wert von 0,90) betrieben werden. Weitere prozentuale Mengen für fett und mager sind möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 836 und die mageren Zylinder 838 verwendet wird, unter einem Durchbruchsprozentsatz der Emissionssteuervorrichtung liegt und nach Vollendung jedes Zeitplans Stöchiometrie erreicht. Das heißt, der konkrete fette Prozentsatz und der konkrete magere Prozentsatz, die beim Betrieb der Zylinder für das vierte Beispiel eines rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 805 verwendet werden, werden so ausgewählt, dass die Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzeitplans einen Durchbruch der Emissionssteuervorrichtung vermeidet und im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung erreicht.
Der vierte beispielhafte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 beinhaltet sowohl stöchiometrische als auch nichtstöchiometrische Motorzyklen. Insbesondere sind der erste Motorzyklus 840 und der vierte Motorzyklus 846 stöchiometrische Motorzyklen, während der zweite Motorzyklus 842 und der dritte Motorzyklus 844 nichtstöchiometrische Motorzyklen sind. Genauer ist der zweite Motorzyklus 842 mager und ist der dritte Motorzyklus 844 fett, wobei ein magerer Prozentsatz des zweiten Motorzyklus 842 gleich einem fetten Prozentsatz des dritten Motorzyklus 844 ist. Da der magere Prozentsatz des zweiten Motorzyklus 842 und der fette Prozentsatz des dritten Motorzyklus 844 gleich sind, liegen der zweite Motorzyklus 842 und der dritte Motorzyklus 844 im Mittel bei Stöchiometrie. Beispielsweise ist die Anzahl von fetten Zylindern, die sowohl im zweiten Motorzyklus 842 als auch im dritten Motorzyklus 844 beinhaltet sind, die Hälfte der Anzahl von mageren Zylindern, die sowohl im zweiten Motorzyklus 842 als auch im dritten Motorzyklus 844 beinhaltet sind. Da die fetten Zylinder doppelt so fett sind wie die mageren Zylinder mager sind, kompensiert ein fetter Zylinder einen mageren Zylinder, um das durchschnittliche Abgas-LKV über den zweiten Motorzyklus 842 und den dritten Motorzyklus 844 auf Stöchiometrie zu bringen. Infolgedessen erreicht der vierte beispielhafte rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung über den Kraftstoffzufuhrzeitplan mit vier Motorzyklen.
In Fällen, in denen die fetten Zylinder 836 mit 20 % fett und die mageren Zylinder 838 mit 10 % mager betrieben werden, kann der erste Motorzyklus 840 stöchiometrisch sein; kann der zweite Motorzyklus 842 10 % mager sein; kann der dritte Motorzyklus 844 10 % fett sein; und kann der vierte Motorzyklus 846 stöchiometrisch sein.
In mindestens einem Beispiel kann eine Reihenfolge der Motorzyklen in dem vierten beispielhaften rollierenden geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 805 geändert werden. Darüber hinaus kann eingestellt werden, welche Zylinder in jedem Motorzyklus fett und welche Zylinder mager sind, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das heißt, in 8D ist der erste Motorzyklus 840 mit dem ganz linken Zylinder als fetter Zylinder 836 gezeigt. In anderen Beispielen kann jedoch der mittlere Zylinder oder der rechte Zylinder der fette Zylinder 836 sein.
Es sei angemerkt, dass der optimale rollierende geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan derjenige wäre, der zu der niedrigsten Abgastemperatur führt (um höhere Motorlasten bei höheren Motordrehzahlen zu ermöglichen), während sowohl vorbestimmte Emissionsanforderungen (um einen Katalysatordurchbruch zu vermeiden und eine stabile Verbrennung zu erreichen) als auch vorbestimmte NVH-Anforderungen erfüllt werden.
Um die Verringerung der Abgastemperatur zu maximieren, können ungefähr gleiche fette und magere Abweichungen ausgewählt werden, da die Abgastemperatur um Stöchiometrie herum ungefähr symmetrisch ist. Beispielsweise kann eine 20 % fette und 20 % magere Abweichung die Abgastemperatur um etwa 75 °C senken. Somit reduziert ein Zeitplan mit einer gleichen Anzahl von 20 % fetten und 20 % mageren Zylindern die Abgastemperatur um 75 °C.
In ähnlicher Weise kann eine Abweichung von 10 % mager die Abgastemperatur um etwa 30 °C senken. Ein Kraftstoffzufuhrzyklus mit einem 20 % fetten Zylinder und zwei 10 % mageren Zylindern senkt die Abgastemperaturen um durchschnittlich 45 °C.
Daher kann nach Möglichkeit ein Zeitplan mit gleicher fetter und magerer Abweichung gewählt werden. Wenn jedoch Bedenken hinsichtlich der Verbrennungsstabilität keine mageren Abweichungen zulassen, die so groß sind wie fette Abweichungen (z. B. kann eine Abweichung von 20 % mager zu einer schlechten Verbrennungsstabilität führen, wenn sie zusammen mit der AGR verwendet wird), können ungleiche fette und magere Abweichungen ausgewählt werden, anstatt fette sowie magere Abweichungen einzuschränken. Beispielsweise führt ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit 20 % fettem Motorzyklus, 10 % magerem Motorzyklus und 10 % magerem Motorzyklus zu einer niedrigeren Abgastemperatur als ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit 10 % fettem Motorzyklus und 10 % magerem Motorzyklus.
Durch Auswahl einer ungleichen fetten und mageren Abweichung werden auch die NVH-Eigenschaften geändert. Erstens kann eine größere fette Abweichung als eine magere Abweichung die Diskrepanz zwischen dem fetten Zylinderdrehmoment und dem mageren Zylinderdrehmoment verringern. Zweitens kann eine ungleiche fette und magere Abweichung unterschiedliche Frequenzen anregen (zum Beispiel wiederholt sich ein 20 % fetter Motorzyklus, 10 % magerer Motorzyklus, 10 % magerer Motorzyklus alle 3 Zündereignisse). Ein 10 % fetter Motorzyklus und 10 % magerer Motorzyklus (oder 20 % fetter Motorzyklus und 20 % magerer Motorzyklus) wiederholen sich nur alle zwei Zündereignisse. Somit existieren für dasselbe Paar von gewählten fetten und mageren Abweichungen für die Motorzyklen (zum Beispiel 20 % fett und 20 % mager) mehrere Kraftstoffzufuhrzeitpläne, die unterschiedliche Frequenzen anregen können. Zum Beispiel weist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit abwechselnd einem fetten Zylinder und einem mageren Zylinder RLRL... die doppelte Frequenz eines Kraftstoffzufuhrzeitplans mit zwei fetten Zylindern und dann zwei mageren Zylindern RRLLRRLL.... auf. Darüber hinaus regt ein Kraftstoffzufuhrzeitplan, der einen fetten Zylinder und dann zwei magere Zylinder RLLRLL... ausführt, eine andere Frequenz an, die 2/3 des Kraftstoffzufuhrzeitplan mit einem fetten Zylinder und einem mageren Zylinder RLRL... beträgt, was mit gleichen fetten und mageren Abweichungen nicht zu erreichen wäre.
Daher kann ein Kraftstoffzufuhrzeitplan ausgewählt werden, wenn er eine Anregung von Motorresonanzfrequenzen oder Frequenzen, die NVH über einem Schwellenwert verursachen, vermeidet. Ferner kann es möglich sein, dass das standardmäßig geteilte Lambda bei einigen Motorbetriebsbedingungen ein besseres NVH aufweist, während eine oder mehrere der rollierenden geteilten Lambda-Optionen bei anderen Motorbetriebsbedingungen bessere NVH-Eigenschaften aufweisen können.
Um ferner das Risiko eines Katalysatordurchbruchs zu minimieren, können in mindestens einem Beispiel kürzere Wiederholungsmuster mit kürzeren Abfolgen aufeinanderfolgender fetter Zylinder oder aufeinanderfolgender magerer Zylinder ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein abwechselnder Kraftstoffzufuhrzeitplan für einen fetten Zylinder und einen mageren Zylinder RLRL... mit gleichen fetten und mageren Abweichungen gegenüber einem Kraftstoffzufuhrzeitplanmuster mit zwei fetten Zylindern und zwei mageren Zylindern RRLLRRLL... unter Verwendung derselben fetten und mageren Abweichungen ausgewählt werden. Der abwechselnde Kraftstoffzufuhrzeitplan für einen fetten Zylinder und einen mageren Zylinder RLRL... mit gleichen fetten und mageren Abweichungen kann demgegenüber ausgewählt werden, oder ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit einem fetten Zylinder und dann zwei mageren Zylindern RLLRLL... mit einer doppelten fetten Abweichung wie die magere Abweichung kann ferner gegenüber einem Kraftstoffzufuhrzeitplan, wie etwa RRLLLLRRLLLL..., unter Verwendung derselben fetten und mageren Abweichungen bevorzugt sein.
Zurückkehrend zu Schritt 512 in 5 kann das Verfahren 500 nach dem Betreiben des Motors im rollierenden geteilten Lambda-Modus (wie in 8A-8D veranschaulicht) mit PFI für die fetten Zylinder und DI für die mageren Zylinder enden.
Zurückkehrend zu Schritt 510 in 5 beinhaltet das Verfahren 500, wenn bestimmt wird, dass der rollierende geteilte Lambda-Modus für NVH und/oder Reduzierung der Abgastemperatur nicht optimal ist („Nein“), dann Betreiben des Motors in einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus mit PFI für fette Zylinder und DI für magere Zylinder in Schritt 514. Das heißt, der Motor kann nicht gleichzeitig vom Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus profitieren, während eine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist, damit das Verfahren 500 Schritt 514 ausführen kann. PFI und DI können in Schritt 514 auf ähnliche Weise ausgeführt werden, wie in Bezug auf Schritt 512 beschrieben, und können ähnliche Vorteile erzielen.
Der Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus kann einen Kraftstoffzufuhrzeitplan für den standardmäßig geteilten Lambda-Modus beinhalten. Der Kraftstoffzufuhrzeitplan für den standardmäßig geteilten Lambda-Modus betreibt den Motor mit mindestens einem nichtstöchiometrischen Zylinder pro Motorzyklus, während für jeden Motorzyklus im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten werden. Das heißt, im Gegensatz zum rollierenden geteilten Lambda-Modus, bei dem einzelne Motorzyklen nichtstöchiometrisch sind, hält der Kraftstoffzufuhrzeitplan für den standardmäßig geteilten Lambda-Modus im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung für jeden Motorzyklus aufrecht.
Unter kurzer Bezugnahme auf die 9A-9D sind beispielhafte standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitpläne gezeigt. Es sei angemerkt, dass die konkreten Zylinder, die in den standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplänen fett und mager betrieben werden, nur beispielhaft sind und geändert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel sind in 9A die zwei mittleren Zylinder als fett betrieben veranschaulicht und sind die zwei Endzylinder als mager betrieben veranschaulicht. In einem oder mehreren Beispielen können jedoch die zwei mittleren Zylinder stattdessen mager betrieben werden und können die Endzylinder fett betrieben werden, oder jeder zweite Zylinder in 9A kann fett betrieben werden, solange die Gesamtstöchiometrie beibehalten wird. Weiterhin können die konkreten Zylinder, die fett oder mager betrieben werden, von Motorzyklus zu Motorzyklus geändert werden, solange insgesamt Stöchiometrie beibehalten wird. Unter erneuter Verwendung von 9A als Beispiel können für einen ersten Motorzyklus die zwei mittleren Zylinder zum Beispiel fett betrieben werden und können die zwei Endzylinder gemäß dem ersten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 mager betrieben werden. Weiterhin können immer noch gemäß dem ersten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 für einen zweiten Motorzyklus die zwei mittleren Zylinder mager betrieben werden und können die zwei Endzylinder fett betrieben werden. Das Ändern, welche konkreten Zylinder fett und welche Zylinder von Motorzyklus zu Motorzyklus mager betrieben werden, kann vorteilhafterweise dazu beitragen, Probleme wie beispielsweise Rußbildung zu vermeiden. Ähnliche Änderungen gelten auch für die in 9B-9D gezeigten Beispiele.
Ferner können in Schritt 514, ähnlich wie in Schritt 512, die Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 mit dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf verglichen werden können. Dann können auf Grundlage einer Differenz zwischen den Berechnungen der Drehmomentabgabe in Schritt 503 im Vergleich zu dem in Schritt 502 empfangenen Drehmomentbedarf Kraftstoffzufuhrzeitpläne für das standardmäßig geteilte Lambda ausgewählt und/oder erstellt werden und können Aktionen, die den Kraftstoffzufuhrzeitplänen für das standardmäßig geteilte Lambda zugeordnet sind, in Schritt 514 ausgeführt werden (z. B. Einstellen der VCT, Betätigen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Einstellen der Betätigung von Zündkerzen für Zündzeitpunkteinstellungen, Einstellen einer Position eines AGR-Ventils, Einstellen einer Position einer Ansaugdrossel usw.).
Bezugnehmend nun auf 9A ist ein erster standardmäßig geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 gezeigt. Der erste standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 ist ein Kraftstoffzufuhrzeitplan mit einem Motorzyklus. In dem ersten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 sind fette Zylinder 902 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 904 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der erste standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 gilt für einen Vierzylindermotor.
Es sei angemerkt, dass in dem ersten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 900 jeder der fetten Zylinder 902 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der gleich einem mageren Prozentsatz jedes der mageren Zylinder 904 ist. Durch Betreiben der fetten Zylinder 902 mit einem fetten Prozentsatz, der gleich dem mageren Prozentsatz der mageren Zylinder 904 ist, wird eine Gesamtstöchiometrie bei Vollendung jedes Kraftstoffzufuhrzyklus erreicht.
Beispielsweise kann jeder der fetten Zylinder 902 mit 20 % fett (Phi-Wert von 1,20) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 904 mit 20 % mager (Phi-Wert von 0,80) betrieben werden. In einem anderen Beispiel kann jeder der fetten Zylinder 902 mit 15 % fett (Phi-Wert von 1,15) betrieben werden und kann jeder der mageren Zylinder 904 mit 15 % mager (Phi-Wert von 0,85) betrieben werden.
Weitere prozentuale Mengen für fett und mager sind möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 902 und die mageren Zylinder 904 verwendet wird, nach Vollendung jedes Motorzyklus Stöchiometrie erreicht. Das heißt, der konkrete fette Prozentsatz und der konkrete magere Prozentsatz, die beim Betrieb der Zylinder für den ersten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 900 verwendet werden, werden so ausgewählt, dass die Vollendung jedes Motorzyklus im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung erreicht. Auf diese Weise werden Kühlvorteile aufgrund des nichtstöchiometrischen Betriebs der Zylinder erzielt, während die insgesamt stöchiometrischen Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten werden. Darüber hinaus sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel die Zylinder in 9A eine erste Bank einer Motorkonfiguration mit zwei Bänken sein können, auch wenn eine Bank veranschaulicht ist. In solchen Beispielen, in denen die in 9A gezeigten Zylinder eine erste Motorzylinderbank einer Konfiguration mit zwei Motorzylindern sind, kann die zweite Motorzylinderbank ebenfalls so betrieben werden, dass die zweite Motorzylinderbank insgesamt stöchiometrisch ist.
Während der erste standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 900 gezeigt ist, bei dem die Hälfte der Zylinder fett und die Hälfte der Zylinder mager betrieben wird, sei angemerkt, dass in mindestens einem Beispiel eine ungleiche Anzahl von fetten und mageren Zylindern vorhanden sein kann. In solchen Fällen, wenn eine ungleiche Anzahl von fetten und mageren Zylindern vorhanden ist, sind verschiedene prozentuale Mengen für den fetten und mageren Zylinderbetrieb möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, solange der Prozentsatz, der für die fetten Zylinder 902 und die mageren Zylinder 904 verwendet wird, bei Vollendung jedes Motorzyklus Stöchiometrie erreicht.
Bezugnehmend nun auf 9B ist ein zweiter standardmäßig geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 901 gezeigt. Der zweite standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 901 ist ein Zeitplan mit einem Motorzyklus. In dem zweiten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 901 sind fette Zylinder 906 mittels der schraffierten Kreise und sind magere Zylinder 908 mittels durchgehender Kreise bezeichnet. Der zweite standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 901 gilt für einen Dreizylindermotor. Aufgrund der ungeraden Anzahl von Zylindern und der Anforderung, für jeden Zyklus im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechtzuerhalten, können die fetten Zylinder nicht mit dem gleichen fetten Prozentsatz betrieben werden, wie die mageren Zylinder mager betrieben werden. Somit sei angemerkt, dass in dem zweiten beispielhaften standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 901 der fette Zylinder 906 mit einem fetten Prozentsatz betrieben wird, der das Doppelte eines mageren Prozentsatzes jedes der mageren Zylinder 908 beträgt. Durch Betreiben des fetten Zylinders 906 mit einem fetten Prozentsatz, der das Doppelte des mageren Prozentsatzes jedes der mageren Zylinder 908 beträgt, wird insgesamt Stöchiometrie bei Vollendung des Motorzyklus erreicht. Es sind jedoch auch alternative Kraftstoffzufuhrverhältnisse möglich. Beispielsweise können in mindestens einem Beispiel zwei fette Zylinder 906 mit 15 % fett und ein magerer Zylinder 908 mit 30 % mager betrieben werden. Andere Variationen bezüglich der Kraftstoffzufuhrverhältnisse sind ebenfalls möglich, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen, solange es mindestens einen nichtstöchiometrischen Zylinder gibt und insgesamt der Kraftstoffzufuhrzeitplan 901 im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhält. Ferner können in mindestens einem Beispiel die in 9B gezeigten Zylinder eine erste Zylinderbank einer Zweizylinderbankkonfiguration sein. In solchen Beispielen, in denen die in 9B gezeigten Zylinder eine erste Motorzylinderbank einer Konfiguration mit zwei Motorzylindern sind, würde die zweite Motorzylinderbank ebenfalls insgesamt stöchiometrisch betrieben werden.
Weitergehend nun zu 9C ist ein dritter standardmäßig geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 903 gezeigt. Der dritte standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 903 ist ein Zeitplan mit einem Motorzyklus. Somit veranschaulicht der dritte standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 903 schematisch den Betrieb einer ersten Motorzylinderbank 910 und einer zweiten Motorzylinderbank 912 für einen einzelnen Motorzyklus. In dem dritten beispielhaften standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 903 ist jeder Zylinder der ersten Motorzylinderbank 910 ein fetter Zylinder 914 und jeder Zylinder der zweiten Motorzylinderbank 912 ein magerer Zylinder 916. Es sei angemerkt, dass sich die Bezugnahme auf fette Zylinder hierin auf Zylinder bezieht, die bei einem LKV betrieben werden, das fetter als Stöchiometrie ist. Variationen hinsichtlich der Kraftstoffzufuhrvorgänge für die erste Motorzylinderbank 910 und die zweite Motorzylinderbank 912 sind jedoch möglich, solange der fette Prozentsatz ersten Motorzylinderbank 910 gleich dem mageren Prozentsatz der zweiten Motorzylinderbank 912 ist. Wenn beispielsweise die erste Motorzylinderbank 910 für jeden Motorzyklus insgesamt mit 20 % fett betrieben wird, dann wird die zweite Motorzylinderbank 912 für jeden Motorzyklus insgesamt mit 20 % mager betrieben. Auf diese Weise werden im Wesentlichen insgesamt stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten, während Kühlvorteile aufgrund des nichtstöchiometrischen Betriebs des Motors erreicht werden. Alternativ kann für Konfigurationen, bei denen der Motor eine erste Motorzylinderbank 910 mit vier Zylindern und eine zweite Motorzylinderbank 912 mit vier Zylindern umfasst, jeder der ersten und zweiten Motorzylinderbank gemäß dem in Bezug 9A beschriebenen Ansatz Kraftstoff zugeführt werden. Das heißt, jede der ersten Motorzylinderbänke 910 und der zweiten Motorzylinderbänke 912 kann stöchiometrisch betrieben werden.
Bezugnehmend nun auf 9D ist ein vierter standardmäßig geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 905 gezeigt. Der vierte standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 905 ist ein Zeitplan mit einem Motorzyklus. Somit veranschaulicht der vierte standardmäßig geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 905 schematisch den Betrieb einer ersten Motorzylinderbank 918 und einer zweiten Motorzylinderbank 920 für einen einzelnen Motorzyklus. In dem vierten Beispiel des standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 905 werden die fetten Zylinder 922 mit dem gleichen Prozentsatz fett betrieben, mit dem die mageren Zylinder 924 mager betrieben werden. Somit wird die erste Motorzylinderbank 918 in einem Umfang abgemagert, der gleich einem Umfang ist, um den die zweite Motorzylinderbank 920 angefettet wird. Ein solcher Kraftstoffzufuhrzeitplan führt dazu, dass jeder Gesamtmotorzyklus des vierten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplans 905 stöchiometrisch ist. Beispielsweise können in dem vierten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 905 die fetten Zylinder 922 mit 10 % fett (Phi-Wert von 1,10) betrieben werden und können die mageren Zylinder 924 mit 10 % mager (Phi-Wert von 0,90) betrieben werden. In solchen Beispielen würde die erste Zylinderbank 918 insgesamt um 3,3 % abgemagert werden (Phi-Wert von 0,967) und würde die zweite Zylinderbank 920 insgesamt um 3,3 % angefettet werden (Phi-Wert von 1,033). Somit werden für jeden Motorzyklus in dem vierten standardmäßig geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan 905 vorteilhafterweise stöchiometrische Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung aufrechterhalten, während immer noch von den Kühleigenschaften der Ausführung eines nichtstöchiometrischen Zylinderbetriebs profitiert wird.
Zurückkehrend zu Schritt 514 in 5 kann nach dem Betrieb des Motors im standardmäßig geteilten Lambda-Modus (wie in 9A-9D gezeigt) das Verfahren 500 enden.
Weitergehend zu Schritt 508 beinhaltet das Verfahren 500, sollte keine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist („Nein“), Bestimmen in Schritt 516, ob der Motor unter Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda-Modus betrieben wird. Bedingungen für den rollierenden geteilten Lambda-Modus können Motorbetriebsbedingungen sein, unter denen der rollierende geteilte Lambda-Modus für NVH und/oder Reduzierung der Abgastemperatur optimal ist. Anders ausgedrückt, fährt das Verfahren 500 als Reaktion auf das Bestimmen, dass nur DI verfügbar ist oder dass nur PFI verfügbar ist, mit Schritt 516 fort. In einigen Beispielen kann die Doppelkraftstoffeinspritzung in Schritt 508 als nicht verfügbar bestimmt werden, wenn für beliebige der Zylinder eine von DI oder PFI nicht verfügbar ist. In einigen Beispielen kann eine solche Verfügbarkeit auf einer Diagnoseroutine für jede der DI-Einspritzvorrichtungen und der PFI-Einspritzvorrichtungen basieren, um die Funktionalität der Einspritzvorrichtungen zu bestimmen. Es sei angemerkt, dass die Doppelkraftstoffeinspritzung als Reaktion auf eine Diagnose als nicht verfügbar bestimmt werden kann, die angibt, dass nur eine der DI-Einspritzvorrichtungen (z. B. Direkteinspritzvorrichtungen 66) und PFI-Einspritzvorrichtungen (z. B. Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 67) für alle Zylinder verfügbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Verfügbarkeit in Konfigurationen, in denen eine Kraftstoffquelle für jede der DI-Einspritzvorrichtungen und PFI-Einspritzvorrichtungen getrennt sein kann, auf einer Verfügbarkeit von Kraftstoff für jede der DI-Einspritzvorrichtungen und PFI-Einspritzvorrichtungen basieren.
In Schritt 516 ist die Bestimmung, ob der Motor unter den Bedingungen für den rollierenden geteilten Lambda betrieben wird, wie in Schritt 510 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, können die Bedingungen für den rollierenden geteilten Lambda-Modus Motorbetriebsbedingungen sein, unter denen der rollierende geteilte Lambda-Modus für NVH und/oder Reduzierung der Abgastemperatur optimal ist. Wenn der Motor in Schritt 516 unter den Bedingungen des rollierenden geteilten Lambdas betrieben wird („Ja“), beinhaltet das Verfahren 500 Betreiben des Motors im rollierenden geteilten Lambda-Modus mit PFI oder DI für alle Zylinder. Das heißt, der Motor kann gleichzeitig vom Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus profitieren, während eine Doppelkraftstoffeinspritzung nicht verfügbar ist, damit das Verfahren 500 Schritt 518 ausführen kann.
In Schritt 518 wird für alle Zylinder in Schritt 518 im rollierenden geteilte Lambda-Modus die Art von Einspritzung verwendet, die die einzige verfügbare Einspritzung ist (nur DI oder nur PFI). Unabhängig davon, ob die Zylinder fett oder mager betrieben werden, wird somit in Schritt 518 für alle Zylinder nur eine von DI oder PFI verwendet. Abgesehen davon, dass entweder alle DI über die Direktstoffeinspritzvorrichtungen oder alle PFI über die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden, wird Schritt 518 auf ähnliche Weise wie Schritt 512 ausgeführt. Das heißt, ähnliche Kraftstoffzeitpläne (8A-8D) und andere Steuerungen, wie sie in Schritt 512 erörtert wurden, können in Schritt 518 verwendet werden, mit der Ausnahme, dass nur DI oder nur PFI verwendet wird. Im Anschluss an Schritt 518 kann das Verfahren 500 enden.
Zurückkehrend zu Schritt 516 beinhaltet das Verfahren 500 als Reaktion auf das Bestimmen in Schritt 516, dass der Motor nicht unter Bedingungen für das rollierende geteilte Lambda betrieben wird (d. h. der rollierende geteilte Lambda-Modus ist für NVH und/oder Abgastemperaturreduzierung nicht optimal) („Nein“), Betreiben des Motors mit standardmäßig geteiltem Lambda-Modus des Motors entweder mit PFI oder DI für alle Zylinder in Schritt 520. Das heißt, um Schritt 520 auszuführen, sind die Motorbetriebsbedingungen so, dass ein Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus nicht vorteilhaft wäre, während gleichzeitig keine Doppelkraftstoffeinspritzung verfügbar ist. Ähnlich wie in Schritt 518 wird in Schritt 520 unabhängig davon, ob die Zylinder fett oder mager betrieben werden, für die Zylinder die einzig verfügbare Art der Einspritzung (nur DI oder nur PFI) für die Zylinder verwendet. Abgesehen davon, dass entweder alle DI über die Direkteinspritzvorrichtungen oder alle PFI über die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden, wird Schritt 520 auf ähnliche Weise wie Schritt 514 ausgeführt. Das heißt, ähnliche Kraftstoffzeitpläne (9A-9D) und andere Steuerungen, wie sie in Schritt 514 erörtert wurden, können in Schritt 520 verwendet werden, mit der Ausnahme, dass nur DI oder nur PFI verwendet wird. Im Anschluss an Schritt 520 kann das Verfahren 500 enden.
Weitergehend nun zu 10A und 10B sind ein beispielhaftes Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 und eine beispielhafte Zeitachse 1002 gezeigt. Das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 kann zur Verwendung während des Motorbetriebs in der Motorsteuerung gespeichert sein. Die Zeitachse 1002 veranschaulicht beispielhafte Wechsel zwischen dem Betrieb im stöchiometrischen Modus, dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus und dem rollierenden geteilten Lambda-Modus auf Grundlage des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000. Da das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 und die beispielhafte Zeitachse 1002 miteinander zusammenhängen, werden beide 10A und 10B hierin zusammen beschrieben.
Wie in 10A gezeigt, bezieht sich das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 auf Motordrehzahl und Motorlast. Die Motordrehzahl (U/min) nimmt in Richtung des Pfeils auf der x-Achse zu und die Motorlast nimmt in Richtung des Pfeils auf der y-Achse zu. Die mit II, IV, VI und VIII des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 bezeichneten Regionen, die mit einem Schraffurmuster gefüllt sind, entsprechen Drehzahl/Last-Bedingungen, unter denen ein rollierender geteilter Lambda-Betriebsmodus ausgeführt wird. Die Regionen II, IV, VI und VIII des Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 bilden die Regionen, in denen der stöchiometrische Modus zu übermäßigen Abgastemperaturen führt und der rollierend geteilte Lambda-Modus im Vergleich zum standardmäßig geteilten Lambda für die Reduzierung von NVH und Abgastemperatur effektiver ist. Die mit III, V und VII des Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 bezeichneten Regionen, die mit einem Punktmuster gefüllt sind, entsprechen Drehzahl/LastBedingungen, unter denen ein standardmäßig geteilter Lambda-Betriebsmodus ausgeführt wird. Die mit I bezeichnete Region des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000, die mit einem vertikalen Streifenmuster gefüllt ist, stellt Drehzahl/Last-Bedingungen dar, unter denen ein stöchiometrischer Betriebsmodus ausgeführt wird. Somit stellt jede der Regionen der 10A einen Satz von Motorbetriebsbedingungen und Motorbetriebsmodi, die als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen ausgeführt werden sollen, dar. In mindestens einem Beispiel können die Regionen basierend darauf bestimmt werden, welcher Motorbetriebsmodus am effektivsten ist, um NVH und/oder Abgastemperatur zu reduzieren, während dennoch der Drehmomentbedarf erfüllt wird.
Wie in 10A zu sehen, wird bei Lasten oberhalb eines Lastschwellenwerts 1028 an der oberen Grenze der Region I der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus oder der standardmäßig geteilte Lambda-Modus verwendet. Der Lastschwellenwert 1028 teilt auch den rollierenden geteilte Lambda-Modus und den standardmäßig geteilte Lambda-Modus voneinander. Das heißt, 1028 ist nicht nur die obere Grenze der Region I, sondern beinhaltet alle durchgehenden Linien innerhalb des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 in 10A, um die Regionen voneinander zu trennen. Anders ausgedrückt wird der Lastschwellenwert 1028 durch die durchgehenden Linien dargestellt, die sich zwischen den Regionen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 erstrecken. Die obere Grenze der Region I entspricht dem Drehmomentschwellenwert in 504, während die Grenzen, die die standardmäßig und rollierenden geteilten Lambda-Regionen aufteilen, das Ergebnis von 510 und 516 bestimmen.
Der Lastschwellenwert 1028 wird auf Grundlage der Drehzahl dynamisch aktualisiert. Das heißt, der Lastschwellenwert 1028 ist nicht statisch. Beispielsweise ist der Lastschwellenwert 1028 zwischen Region I und Region II des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 höher als der Lastschwellenwert 1028 zwischen Region I und Region III des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000. Obwohl gezeigt ist, dass sich der Lastschwellenwert 1028 bei unterschiedlichen Motordrehzahlen wesentlich ändert, kann in mindestens einem Beispiel der Lastschwellenwert 1028 allmählich geändert werden, wenn sich die Motordrehzahl ändert.
Es sei angemerkt, dass die im Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 veranschaulichten Regionen beispielhaft sind und auf einzelne Konfigurationen der Kraftübertragung abgestimmt werden können. In mindestens einem Beispiel kann das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 als Referenzkennfeld dienen, das auf Grundlage der Rückmeldung während des Betriebs eingestellt wird. Beispielsweise kann das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 in den Werkseinstellungen gespeichert und dann als Reaktion auf Rückmeldungen von Sensoren, wie z. B. Sensoren, die NVH angeben, auf Grundlage des Motorbetriebs eingestellt werden. Durch Einstellen des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 auf Grundlage der Rückmeldung von Sensoren während des Motorbetriebs kann das Drehzahl/Last-Kennfeld 1000 die Effizienz des Motorbetriebs bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und die Varianz der Konfiguration der Kraftübertragung verbessern. In mindestens einem Beispiel kann der Lastschwellenwert 1028, der eine standardmäßig geteilten Lambda-Region von einer rollierenden geteilten Lambda-Region trennt, als Reaktion auf Bestimmen, dass NVH über einem Schwellenwert-NVH bei einer Motordrehzahl auftritt, bei der festgelegt ist, dass Betriebsmodi für standardmäßig geteiltes Lambda oder rollierendes geteiltes Lambda auszuführen sind, verringert sein.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Testmodus periodisch durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob der Lastschwellenwert 1028 erhöht werden kann oder nicht. In mindestens einem Beispiel darf die Erhöhung des Lastschwellenwerts 1028 die Last- und Drehbedingungen nicht überschreiten, von denen bestätigt wurde, dass sie als Reaktion auf die Testmodusergebnisse zu NVH über dem Schwellen-NVH führen.
In mindestens einem Beispiel kann der Schwellenwert, der den stöchiometrischen Betriebsmodus von einem der geteilten Lambda-Modi (z. B. der standardmäßig geteilte Lambda-Modus und der rollierende geteilte Lambda-Modus) trennt, auf Grundlage von Überlegungen zur Abgastemperatur geändert werden. Beispielsweise kann der Schwellenwert, der den stöchiometrischen Betrieb von einem der geteilten Lambda-Modi trennt, eingestellt werden, um sicherzustellen, dass der Motorbetrieb die Abgastemperaturen unter einer Schwellenabgastemperatur hält. Die Schwellenabgastemperatur kann eine Temperatur sein, bei der bestimmt wird, dass eine Beeinträchtigung einer oder mehrerer Abgaskomponenten auftreten kann. In mindestens einem Beispiel kann der Schwellenwert, der den stöchiometrischen Betriebsmodus von einem der geteilten Lambda-Modi trennt, auf Grundlage von Überlegungen zur Abgastemperatur und nicht zu NVH geändert werden.
Bezugnehmend nun auf den Zeitpunkt t1004 der 10B entspricht t1004 dem Betrieb des Motors bei einer ersten Bedingung, die sich in Region I des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 befindet. Die Doppelkraftstoffzufuhr 1024 ist zum Zeitpunkt t1004 weiter verfügbar.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der ersten Bedingung innerhalb der Region I betrieben wird, während eine Doppelkraftstoffzufuhr 1024 verfügbar ist, wird der Motor in dem stöchiometrischen Betriebsmodus ohne Doppelkraftstoffzufuhr betrieben, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 zu sehen ist. Ein solcher Vorgang kann von Zeitpunkt t1004 bis Zeitpunkt t1006 ausgeführt werden. Durch Betreiben des Motors im stöchiometrischen Modus als Reaktion auf die erste Bedingung, die sich in Region I befindet, können Emissionen vermieden und die Motorleistung mit einem reduzierten Risiko einer Überhitzung der Motorkomponenten aufrechterhalten werden.
Zum Zeitpunkt t1006 wird der Motor bei einer zweiten Bedingung betrieben, die sich in Region III des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 befindet. Insbesondere nimmt die Motordrehzahl und -last von t1004 zu t1006 zu, sodass der Motor in Region III betrieben wird. Beispielsweise wird die Drehzahl des Motors in Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs erhöht, um größer als der Schwellendrehmomentbedarf zu sein. Die zweite Bedingung in Region III beinhaltet somit den Betrieb des Motors bei einer Drehzahl und Last, die höher als die Drehzahl der ersten Bedingung in Region I ist. Die Kurve 1026 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr gibt an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr bei Zeitpunkt t1006 noch verfügbar ist. In mindestens einem Beispiel kann die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr auf ähnliche Weise bestimmt werden, wie in Schritt 508 des Verfahrens 500 erörtert. Wie bei t1006 in 10B zu sehen, wird der Motor im standardmäßig geteilten Lambda-Modus von t1006 bis t1008 mit Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb betrieben, wie durch die Kurve 1022 für den Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb angegeben. In mindestens einem Beispiel kann der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1006 dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus in Schritt 514 des Verfahrens 500 entsprechen. Durch den Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus zum Zeitpunkt t1006 während der zweiten Bedingung in Region III können im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung des Motors erreicht werden, während die Motorleistung aufrechterhalten und eine Überhitzung der Motorkomponenten vermieden werden.
Zum Zeitpunkt t1008 wird der Motor bei einer dritten Bedingung betrieben, die sich in Region IV des Drehzahl/Last-Kennfelds 1000 befindet. Während der dritten Bedingung in Region IV zum Zeitpunkt t1008 ist eine Motordrehzahl höher als zum Zeitpunkt t1006. Ferner kann eine Last bei der dritten Bedingung in Region IV geringer sein als die Last der zweiten Bedingung in Region III. Diese Verringerung der Last kann in mindestens einem Beispiel darauf zurückzuführen sein, dass das Fahrzeug bergab gefahren wird. Es sei angemerkt, dass Doppelkraftstoffzufuhr verfügbar ist, wie durch die Kurve 1024 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr angegeben. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der dritten Bedingung in Region IV zum Zeitpunkt t1008 betrieben wird, wobei die Doppelkraftstoffzufuhr verfügbar ist, wird der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus mit Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. In mindestens einem Beispiel kann der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1008 dem rollierenden geteilten Lambda-Modus in Schritt 512 des Verfahrens 500 entsprechen. Durch Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus zum Zeitpunkt t1008, wie bei Kurve 1020 zu sehen, kann die Verstärkung aufgrund von Resonanz reduziert werden, indem nichtstöchiometrische Motorzyklen ausgeführt werden, um die Frequenz der Kraftübertragung zu ändern. Das heißt, ein rollierender geteilter Lambda-Modusbetrieb kann vorteilhafterweise die Kraftstoffzufuhrzeitplanfrequenz ändern, um die Resonanzfrequenz zu vermeiden, während im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung des Motors aufrechterhalten werden.
Nach dem Zeitpunkt t1008 und der dritten Bedingung in Region IV wird der Motor zum Zeitpunkt t1010 bei einer vierten Bedingung betrieben. Bei der vierten Bedingung in Region VI wird eine Last des Motors weiter erhöht und eine Drehzahl des Motors nimmt zu. In mindestens einem Beispiel kann die Erhöhung der Last darauf zurückzuführen sein, dass eine Steilheit eines Hügels, den das Fahrzeug hinauffährt, zunimmt. Bei der vierten Bedingung in Region VI ist der Drehmomentbedarf immer noch größer als der Schwellendrehmomentbedarf. Mit Blick auf den Zeitpunkt t1010 der 10B gibt die Kurve 1024 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr noch verfügbar ist.
Als Reaktion auf den Betrieb des Motors bei der vierten Bedingung in Region VI zum Zeitpunkt t1010 wird der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus mit Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb weiterhin ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. Somit sind die Vorteile und die Betriebswirkung des Motors bei der vierten Bedingung in Region VI zum Zeitpunkt t1010 ähnlich den Vorteilen und Betriebswirkungen der dritten Bedingung in Region IV zum Zeitpunkt t1008.
Nach dem Zeitpunkt t1010 und der vierten Bedingung in Region VI wird der Motor zum Zeitpunkt t1012 bei einer fünften Bedingung in Region V betrieben. Bei der fünften Bedingung in Region V wird eine Last des Motors aufrechterhalten, während eine Motordrehzahl verringert wird. Somit ist bei der fünften Bedingung in Region V der Drehmomentbedarf immer noch größer als der Schwellendrehmomentbedarf. Infolge des Betriebs in Region V wird der Motor betrieben, ohne die Resonanzfrequenz anzuregen, die dazu führen kann, dass NVH der Kraftübertragung den NVH-Schwellenwert überschreitet. Mit Blick auf den Zeitpunkt t1012 der 10B gibt die Kurve 1026 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr ferner an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr noch verfügbar ist.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der fünften Bedingung in Region V zum Zeitpunkt t1012 betrieben wird, wird der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus mit Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. In mindestens einem Beispiel kann der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1012 dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus in Schritt 514 des Verfahrens 500 entsprechen. Durch den Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus zum Zeitpunkt t1012 können im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung des Motors erreicht werden, während die Motorleistung aufrechterhalten und eine Überhitzung der Motorkomponenten vermieden werden.
Nach dem Zeitpunkt t1012 und der fünften Bedingung in Region V wird der Motor zum Zeitpunkt t1014 bei einer sechsten Bedingung in Region VII betrieben. Bei der sechsten Bedingung in Region VII kann beispielsweise eine Drehzahl des Motors wesentlich erhöht und eine Last gegenüber der fünften Bedingung in Region V verringert sein. In mindestens einem Beispiel kann der plötzliche Sprung der Drehzahl von V zu VII auf ein Herunterschalten zurückzuführen sein. Mit Blick auf den Zeitpunkt t1014 der 10B gibt die Kurve 1024 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr nicht mehr verfügbar ist. Die Bestimmung eines Fehlens der Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr kann in mindestens einem Beispiel Schritt 508 des Verfahrens 500 entsprechen.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der sechsten Bedingung in Region VII zum Zeitpunkt t1014 betrieben wird, wird der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. Das heißt, als Reaktion auf den Betrieb in Region VII, ohne dass eine Doppelkraftstoffzufuhr verfügbar ist, wird der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1014 ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt. In mindestens einem Beispiel kann der standardmäßig geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1014 dem standardmäßig geteilten Lambda-Modus in Schritt 520 des Verfahrens 500 entsprechen. Durch den Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus zum Zeitpunkt t1014 während der sechsten Bedingung in Region VII können im Wesentlichen stöchiometrische Bedingungen an einer Emissionssteuervorrichtung des Motors erreicht werden, während die Motorleistung aufrechterhalten und eine Überhitzung der Motorkomponenten vermieden werden.
Nach dem Zeitpunkt t1014 und der sechsten Bedingung in Region VII wird der Motor zum Zeitpunkt t1016 bei einer siebten Bedingung in Region VIII betrieben. Bei der siebten Bedingung in Region VIII ist eine Drehzahl des Motors im Wesentlichen ähnlich der sechsten Bedingung in Region VII. Im Gegensatz zu der sechsten Bedingung in Region VII wird die Motorlast jedoch erhöht, um größer als der Lastschwellenwert 1028 oder gleich diesem zu sein, der zwischen Region VII und Region VIII in der siebten Bedingung gezeigt ist. Infolgedessen kann NVH über den NVH-Schwellenwert ansteigen, wenn der Motorbetrieb nicht eingestellt wird. Mit Blick auf den Zeitpunkt t1018 der 10B gibt die Kurve 1026 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr ferner an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr zum Zeitpunkt t1018 nicht verfügbar ist.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der siebten Bedingung in Region VIII zum Zeitpunkt t1016 betrieben wird, wird der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. Das heißt, als Reaktion auf den Betrieb in Region VIII, wenn keine Doppelkraftstoffzufuhr verfügbar ist, wird der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt. In mindestens einem Beispiel kann der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1016 dem rollierenden geteilten Lambda-Modus in Schritt 518 des Verfahrens 500 entsprechen. Durch Betrieb im rollierenden geteilten Lambda-Modus zum Zeitpunkt t1016 während der siebten Bedingung in Region VIII kann die Verstärkung aufgrund von Resonanz reduziert werden, indem nichtstöchiometrische Motorzyklen ausgeführt werden, um die Frequenz der Kraftübertragung zu ändern. Das heißt, der rollierende geteilte Lambda-Betriebsmodus kann vorteilhafterweise die Frequenz der Kraftübertragung ändern, um NVH-Probleme zu vermeiden.
Nach dem Zeitpunkt t1016 und der siebten Bedingung in Region VIII wird der Motor zum Zeitpunkt t1018 bei einer achten Bedingung in Region I betrieben. Bei der achten Bedingung in Region I wird eine Drehzahl und Last des Motors verringert, um unter dem Lastschwellenwert 1028 zu liegen, der die obere Grenze von Region I definiert. Die achte Bedingung in Region I beinhaltet den Betrieb des Motors bei einer Drehzahl ähnlich der Motordrehzahl der ersten Bedingung in Region I. In mindestens einem Beispiel kann die Last der achten Bedingung in Region I im Wesentlichen dieselbe sein wie die Last der siebten Bedingung in Region VIII. Mit Blick auf den Zeitpunkt t1018 der 10B gibt die Kurve 1024 für die Verfügbarkeit der Doppelkraftstoffzufuhr an, dass die Doppelkraftstoffzufuhr zum Zeitpunkt t1018 nicht verfügbar ist.
Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor bei der achten Bedingung in Region I zum Zeitpunkt t1018 betrieben wird, wird der stöchiometrische Betriebsmodus ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt, wie bei der Betriebsmoduskurve 1020 und der Doppelkraftstoffzufuhrbetriebskurve 1022 der 10B zu sehen ist. Das heißt, der stöchiometrische Betriebsmodus wird als Reaktion auf den Betrieb mit einem Drehmomentbedarf unter einem Schwellendrehmomentbedarf, der die obere Grenze der Region I definiert, wenn keine Doppelkraftstoffzufuhr verfügbar ist, ohne Doppelkraftstoffzufuhrbetrieb ausgeführt. In mindestens einem Beispiel kann der stöchiometrische Betriebsmodus zum Zeitpunkt t1018 dem in Schritt 506 des Verfahrens 500 erörterten stöchiometrischen Betriebsmodus entsprechen. Durch Betrieb des Motors im stöchiometrischen Modus als Reaktion auf die achte Bedingung in Region I zum Zeitpunkt t1018 können Emissionen vermieden und die Motorleistung mit einem reduzierten Risiko einer Überhitzung der Motorkomponenten aufrechterhalten werden.
Somit werden hierin Systeme und Verfahren zum Ausführen von Kraftstoffzufuhrvorgängen mit geteiltem Lambda für einen Motor bereitgestellt, um Probleme wie NVH anzugehen, die zumindest teilweise auf Kraftstoffzufuhrzeitpläne für geteiltes Lambda zurückzuführen sind, die Motorresonanzfrequenzen anregen. In mindestens einem Beispiel kann der rollierende geteilte Lambda-Modus anstelle des standardmäßig geteilten Lambda-Modus verwendet werden, wenn der geteilte Lambda-Betrieb höhere Drehmomente ermöglicht. Somit kann der rollierende geteilte Lambda-Modus bei einer oder mehreren der folgenden Bedingungen ausgeführt werden: Es wird prognostiziert, dass ein rollierender geteilter Lambda-Kraftstoffzufuhrzeitplan NVH im Vergleich zum standardmäßig geteilten Lambda-Modus verbessert, und der rollierende geteilte Lambda-Modus ermöglicht höhere Motordrehmomente als der standardmäßig geteilte Lambda-Modus.
Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet während des Betriebs eines Motors bei einer Bedingung, die innerhalb einer Resonanzfrequenzregion für einen standardmäßig geteilten Lambda-Modus liegt, Ausführen eines rollierenden geteilten Lambda-Modus, wobei der Motor im standardmäßig geteilten Lambda-Modus nur mit stöchiometrischen Motorzyklen betrieben wird, wobei die stöchiometrischen Motorzyklen abgemagerte und angefettete Zylinder beinhalten, wobei der Motor mit einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen betrieben wird, wenn der rollierende geteilte Lambda-Modus ausgeführt wird, wobei die Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen mindestens einen fetten Motorzyklus und mindestens einen mageren Motorzyklus beinhaltet. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet die Bedingung, dass ein Drehmomentbefehl größer als ein Schwellendrehmomentbedarf ist. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Verfahren beinhaltet, ist die Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen Teil einer vorbestimmten Anzahl von Motorzyklen, und wobei die vorbestimmte Anzahl von Motorzyklen zu insgesamt stöchiometrischen Bedingungen an der Emissionsvorrichtung des Motors führt. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, ist die Resonanzfrequenzregion des standardmäßig geteilten Lambda-Modus eine Betriebsregion des Motors, in der ein Umfang an NVH größer als ein vorbestimmter NVH-Schwellenwert ist, wenn der standardmäßig geteilte Lambda-Modus ausgeführt wird. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, bei optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, weist der rollierende geteilte Lambda-Modus ein höheres Potential der Drehmomentabgabe als der standardmäßig geteilte Lambda-Modus auf, während der Motor bei der Bedingung betrieben wird. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das fünfte Beispiel des Verfahrens, während der Motor außerhalb der Resonanzfrequenzregion des standardmäßig geteilten Lambda-Modus mit einem Drehmomentbedarf über dem Schwellendrehmomentbedarf betrieben wird, Ausführen des standardmäßig geteilten Lambda-Modus, in dem jeder Motorzyklus stöchiometrisch ist. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Ausführen des standardmäßig geteilten Lambda-Modus den nichtstöchiometrischen Betrieb eines oder mehrerer Zylinder des Motors.
In einem weiteren Verfahren, das optional ein oder mehrere Merkmale des vorstehend erörterten Verfahrens beinhaltet, umfasst das Verfahren Betreiben eines Motors bei einer Bedingung, bei der eines oder mehrere der Folgenden gilt: eine potentielle Drehmomentabgabe eines standardmäßig geteilten Lambda-Modus ist geringer als eine potentielle Drehmomentabgabe eines rollierenden geteilten Lambda-Modus und es wird bestimmt, dass der Betrieb im standardmäßig geteilten Lambda-Modus NVH über einem Schwellenwert bewirkt; und während des Betriebs des Motors bei der Bedingung, Ausführen der Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen im rollierenden geteilten Lambda-Modus, wobei der Motor im standardmäßig geteilten Lambda-Modus nur mit stöchiometrischen Motorzyklen betrieben wird, wobei die stöchiometrischen Motorzyklen abgemagerte und angefettete Zylinder beinhalten, wobei der Motor mit einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen betrieben wird, wenn der rollierende geteilte Lambda-Modus ausgeführt wird, wobei die Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen mindestens einen fetten Motorzyklus und mindestens einen mageren Motorzyklus beinhaltet. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet die Bedingung, dass ein Motordrehmomentbedarf größer als ein Schwellendrehmomentbedarf ist. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird der Motor innerhalb einer Resonanzfrequenzregion für den standardmäßig geteilten Lambda-Modus bei der Bedingung betrieben. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Verfahrens beinhaltet, umfasst das dritte Beispiel des Verfahrens ferner Betreiben des Motors bei einer weiteren Bedingung, bei der der Motordrehmomentbedarf geringer als der Schwellendrehmomentbedarf ist, und Betreiben aller Zylinder des Motors bei Stöchiometrie in einem stöchiometrischen Modus während der weiteren Bedingung. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, wird ein anderer Kraftstoffzufuhrzeitplan verwendet, um Kraftstoff an die Zylinder des Motors im standardmäßig geteilten Lambda-Modus Kraftstoff abzugeben, als im rollierenden geteilten Lambda-Modus.
Ein beispielhaftes System, das eine Steuerung beinhalten kann, die konfiguriert ist, um eines oder mehrere der oben erörterten Verfahren auszuführen, umfasst einen Motor, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die an den Motor gekoppelt ist; eine Emissionssteuervorrichtung, die stromabwärts eines Abgaskrümmers des Motors positioniertist; eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Berechnen einer ersten potentiellen Drehmomentabgabe eines standardmäßig geteilten Lambda-Modus, wobei der Motor im standardmäßig geteilten Lambda-Modus nur mit stöchiometrischen Motorzyklen betrieben wird, wobei die stöchiometrischen Motorzyklen abgemagerte und angefettete Zylinder der Vielzahl von Zylindern beinhalten; Berechnen einer zweiten potentiellen Drehmomentabgabe eines rollierenden geteilten Lambda-Modus, wobei der rollierende geteilte Lambda-Modus Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhaltet; und Ausführen der Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen über den rollierenden geteilten Lambda-Modus als Reaktion darauf, dass die zweite potentielle Drehmomentabgabe größer als die erste Drehmomentabgabe ist. Es sei angemerkt, dass das System Anweisungen in der Steuerung beinhalten kann, um einen oder mehrere der vorstehend in dem beispielhaften Verfahren erörterten Schritte sowie alle weiteren beispielhaften Verfahren, die hierin erörtert sind, auszuführen. In einem ersten Beispiel des Systems veranlassen die Anweisungen die Steuerung ferner als Reaktion darauf, dass der Motor bei einer Bedingung betrieben wird, bei der bestimmt wird, dass mehr als ein Schwellenwert von NVH verursacht wird, wenn der Motor im standardmäßig geteilten Lambda-Modus betrieben wird, die Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen über den rollierenden geteilten Lambda-Modus auszuführen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird bestimmt, dass der Motor bei der Bedingung betrieben wird, die auf Grundlage einer Drehzahl und einer Last des Motors mehr als den Schwellenwert von NVH verursacht. In einem dritten Beispiel des Systems, das eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Ausführen der Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen über den rollierenden geteilten Lambda-Modus Ausführen mindestens eines mageren Motorzyklus und mindestens eines fetten Motorzyklus. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, wird ein anderer Kraftstoffzufuhrzeitplan verwendet, um Kraftstoff an die Vielzahl von Zylindern des Motors im standardmäßig geteilten Lambda-Modus Kraftstoff abzugeben, als im rollierenden geteilten Lambda-Modus. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, führt die Vollendung der Vielzahl nichtstöchiometrischer Motorzyklen im rollierenden geteilten Lambda-Modus zu im Wesentlichen stöchiometrischen Bedingungen an der Emissionssteuervorrichtung. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional das erste bis fünfte Beispiel beinhaltet, umfasst das sechste beispielhafte System ferner einen ersten Abgaskrümmer und einen zweiten Abgaskrümmer, wobei der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer an unterschiedliche Zylinder der Vielzahl von Zylindern gekoppelt sind. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, sind der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer stromaufwärts einer Turbine des Motors angeordnet, und wobei sich der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer stromaufwärts der Turbine über eine Verbindungsstelle verbinden. In einem achten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels beinhaltet, erstreckt sich ein einzelner Kanal von stromabwärts der Verbindungsstelle zur Turbine, und wobei die Emissionssteuervorrichtung stromabwärts der Turbine positioniert ist.
Zusätzlich werden hierin Verfahren und Systeme zum Berechnen von Drehmomentabgaben in einem geteilten Lambda-Modus bereitgestellt, wie beispielsweise den oben erörterten geteilten Lambda-Modi. Beispielsweise umfasst ein Verfahren über eine Steuerung Betreiben eines Motors mit einem oder mehreren nichtstöchiometrischen Zylindern einer Vielzahl von Zylindern; Berechnen einer stöchiometrischen Drehmomentabgabe der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine magere Drehmomentabgabe zu berechnen; getrenntes Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine fette Drehmomentabgabe zu berechnen;
Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe, um eine Gesamtmotordrehmomentabgabe zu berechnen;
Vergleichen der Gesamtmotordrehmomentabgabe mit einer gewünschten Drehmomentabgabe; und Einstellen eines oder mehrerer von einer Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, und einem Zündzeitpunkt auf Grundlage des Vergleichs. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder einzeln und Einstellen des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren, wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des mageren Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Verfahren beinhaltet, beinhalten der eine oder die mehreren Parameter des mageren Zylinders ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mageren Zylinders. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Verfahrens beinhaltet, beinhaltet das Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Gruppieren des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder in eine fette Zylindergruppe und eine magere Zylindergruppe, wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf die magere Zylindergruppe beinhaltet, um eine Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe zu bilden, und wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf die fetten Zylindergruppe beinhaltet, um eine Drehmomentabgabe für die fette Zylindergruppe zu bilden. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Verfahrens beinhaltet, beinhaltet das Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe zum Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Summieren der Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe und der Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhalten der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren eines oder mehrere von einem Zündzeitpunkt der fetten Zylindergruppe und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der fetten Zylindergruppe, und wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren eines oder mehrere von einem Zündzeitpunkt der mageren Zylindergruppe und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mageren Zylindergruppe beinhalten, wobei jeder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder der fetten Zylindergruppe denselben Umfang einer fetten Abweichung aufweist und wobei jeder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder der mageren Zylindergruppe denselben Umfang einer mageren Abweichung aufweist. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Einstellen der Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, Einstellen der Betätigung einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors, und wobei das Einstellen des Zündzeitpunkts Einstellen der Betätigung einer oder mehrerer Zündkerzen des Motors beinhaltet.
In einem Beispiel umfasst ein System einen Motor, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die an den Motor gekoppelt ist; eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben eines Motors mit einem oder mehreren nichtstöchiometrischen Zylindern einer Vielzahl von Zylindern; Berechnen einer stöchiometrischen Drehmomentabgabe der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine magere Drehmomentabgabe zu berechnen; separates Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine fette Drehmomentabgabe zu berechnen; Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe, um eine Gesamtmotordrehmomentabgabe zu berechnen; Vergleichen der Gesamtmotordrehmomentabgabe mit einer gewünschten Drehmomentabgabe; und Einstellen eines oder mehrerer von einer Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, und eines Zündzeitpunkt auf Grundlage des Vergleichs. Es sei angemerkt, dass das System Anweisungen in der Steuerung beinhalten kann, um einen oder mehrere der vorstehend in dem beispielhaften Verfahren erörterten Schritte sowie alle weiteren beispielhaften Verfahren, die hierin erörtert sind, auszuführen. In einem ersten Beispiel des Systems veranlassen die Anweisungen die Steuerung ferner zu Folgendem: als Reaktion auf Ausführen eines rollierenden geteilten Lambda-Modus, Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder einzeln und Einstellen des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren, wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des mageren Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden, wobei der rollierende geteilte Lambda-Modus Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhaltet. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, veranlassen die Anweisungen die Steuerung ferner zu Folgendem: als Reaktion auf Ausühren des rollierenden geteilten Lambda-Modus, Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf jeden fetten Zylinder einzeln, wobei der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren eingestellt werden, wobei der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des fetten Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhalten der eine oder die mehreren Parameter des mageren Zylinders und der eine oder die mehreren Parameter des fetten Zylinders ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Systems beinhaltet, umfasst das vierte Beispiel ferner einen oder mehrere Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder und beinhaltet das Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf eine magere Zylindergruppe, um eine Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe zu berechnen, und Anwenden der einen oder mehreren Fett-Drehmomantabgaben auf eine fette Zylindergruppe, um eine Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe zu berechnen. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe zum Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Summieren der Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe und der Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhalten der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren einen oder mehre von einem Zündzeitpunkt-Drehmomentmodifikator und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Drehmomentmodifikator.
In einem weiteren Verfahren, das ein oder mehrere der vorstehend erörterten Merkmale beinhalten kann, umfasst das Verfahren, über eine Steuerung, Betreiben eines Motors mit einem oder mehreren nichtstöchiometrischen Zylindern einer Vielzahl von Zylindern; Berechnen einer durchschnittlichen Motordrehmomentabgabe auf Grundlage einer aktuellen Motordrehzahl, einer aktuellen Motorlast, einer aktuellen variablen Nockensteuerung (VCT) und einer Gesamtzahl der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren auf die durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder, um eine Drehmomentabgabe des mageren Zylinders zu berechnen; Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren auf die durchschnittliche Zylinderdrehmomentabgabe für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder, um eine Drehmomentabgabe des fetten Zylinders zu berechnen, Vergleichen einer Gesamtmotordrehmomentabgabe auf Grundlage der Drehmomentabgabe des mageren Zylinders und der Drehmomentabgabe des fetten Zylinders; Vergleichen der Gesamtmotordrehmomentabgabe mit einer gewünschten Drehmomentabgabe; und Einstellen eines oder mehrerer von einer Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, und eines Zündzeitpunkt auf Grundlage des Vergleichs. In einem ersten Beispiel des Verfahrens basieren Werte, die dem einen oder den mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren zugeordnet sind, auf einem Lambda-Wert der mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, basieren Werte, die dem einen oder den mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren zugeordnet sind, auf einem Lambda-Wert der fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren Anwenden eines Drehmomentmodifikatorwerts eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf die mageren Zylinder des einen oder mehr nichtstöchiometrischen Zylinder, und wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren Anwenden eines Drehmomentmodifikatorwerts eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf die fetten Zylinder des einen oder der mehreren stöchiometrischen Zylinder beinhaltet. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, werden alle mageren Zylinder getrennt von allen fetten Zylindern gruppiert, bevor der Drehmomentmodifikator des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Drehmomentmodifikator des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses angewendet werden. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren und das Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren einzelnes Anwenden eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Drehmomentmodifikatorwerts auf jeden des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder.
Zusätzlich oder alternativ werden hierin Systeme und Verfahren zum Betreiben des Motors mit PFI und DI beschrieben, beispielsweise während des geteilten Lambda-Modus. Ein erstes Beispiel des Verfahrens umfasst während des Betriebs eines Motors mit mindestens einem mageren Zylinder und mindestens einem fetten Zylinder Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen mageren Zylinder über eine direkte Kraftstoffeinspritzung (DI) und Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen fetten Zylinder über Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung (PFI). In einem zweiten Beispiel, das gegebenenfalls das erste Beispiel beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner Umstellen des mindestens einen über PFI mit Kraftstoff versorgten fetten Zylinders, um stattdessen bei Stöchiometrie betrieben zu werden, und Umstellen der Kraftstoffzufuhr des mindestens einen fetten Zylinders, um über DI bei Stöchiometrie betrieben zu werden. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, wird der mindestens eine fette Zylinder als Reaktion darauf, dass ein Drehmomentbedarf von oberhalb eines Schwellendrehmomentbedarfs auf unterhalb des Schwellendrehmomentbedarfs abnimmt, umgestellt. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet das vierte Beispiel Durchführen einer PFI- und DI-Diagnose, Bestimmen, dass PFI nicht verfügbar ist, und dann Kraftstoffzufuhr an sowohl den mindestens einen mageren Zylinder als auch den mindestens einen fetten Zylinder über DI. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, wird der Motor als Reaktion darauf, dass ein Drehmomentbedarf über einem Schwellendrehmomentbedarf liegt, mit dem mindestens einen mageren Zylinder und dem mindestens einen fetten Zylinder betrieben. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Betreiben des Motors mit dem mindestens einen mageren Zylinder und dem mindestens einen fetten Zylinder Betreiben des Motors in einem rollierenden geteilten Lambda-Modus, wobei der rollierende geteilte Lambda-Modus Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhaltet. In einem siebten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet das Betreiben des Motors mit dem mindestens einen mageren Zylinder und dem mindestens einen fetten Zylinder Betreiben des Motors in einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus, wobei der standardmäßig geteilte Lambda-Modus Ausführen nur stöchiometrischer Motorzyklen beinhaltet. In einem achten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis siebte Beispiel beinhaltet, wird DI über Direktkraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgeführt, und wobei PFI über Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgeführt wird, die sich von den Direktkraftstoffeinspritzvorrichtungen unterscheiden.
Ein beispielhaftes System ist ferner offenbart, das Folgendes beinhaltet: einen Motor mit einer Vielzahl von Zylindern; eine Vielzahl von Direkteinspritzvorrichtungen, wobei jede Direkteinspritzvorrichtung an einen der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist; eine Vielzahl von Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wobei jede Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts von jedem der Vielzahl von Zylindern 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: während des Betriebs der Vielzahl von Zylindern mit mindestens einem fetten Zylinder und mit mindestens einem mageren Zylinder, Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen fetten Zylinder über die entsprechenden Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen mageren Zylinder über die entsprechenden Direktkraftstoffeinspritzvorrichtungen. Es sei angemerkt, dass das System Anweisungen in der Steuerung beinhalten kann, um einen oder mehrere der vorstehend in dem beispielhaften Verfahren erörterten Schritte sowie alle weiteren beispielhaften Verfahren, die hierin erörtert sind, auszuführen. In einem ersten Beispiel des Systems veranlassen die computerlesbaren Anweisungen bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung ferner zu Folgendem: Betreiben der Vielzahl von Zylindern bei Stöchiometrie und Abgeben von Kraftstoff an die Vielzahl von Zylindern über die entsprechenden Direkteinspritzvorrichtungen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird die Vielzahl von Zylindern als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf unter einem Schwellendrehmomentbedarf bei Stöchiometrie betrieben. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, wird die Vielzahl von Zylindern während des Betriebs in einem rollierenden geteilten Lambda-Modus mit dem mindestens einen fetten Zylinder und dem mindestens einen magern Zylinder betrieben, wobei in dem rollierenden geteilten Lambda-Modus eine Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen vorhanden ist und wobei in einem standardmäßig geteilten Lambda-Modus nur stöchiometrische Motorzyklen ausgeführt werden. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, wird die Vielzahl von Zylindern während des Betriebs im standardmäßig geteilten Lambda-Modus mit dem mindestens einen fetten Zylinder und dem mindestens einen mageren Zylinder betrieben. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, wird der rollierende geteilte Lambda-Modus als Reaktion auf eines oder mehrere von Betreiben des Motors in einer Resonanzfrequenzregion des standardmäßig geteilten Lambda-Modus und einem potentiellen Drehmoment des rollierenden geteilten Lambda-Modus, das größer als das potentielle Drehmoment des standardmäßig geteilten Lambda-Modus ist, ausgeführt. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, wird auf Grundlage einer Motordrehzahl und einer Motorlast bestimmt, dass der Motor in der Resonanzfrequenzregion des standardmäßig geteilten Lambda-Modus betrieben werden soll. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, veranlassen die computerlesbaren Anweisungen bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung ferner zu Folgendem: Ausführen einer Diagnose für die Doppelkraftstoffeinspritzung, wobei die Doppelkraftstoffeinspritzung als Reaktion darauf, dass sowohl die Direkteinspritzvorrichtungen als auch die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen betriebsbereit sind, verfügbar ist, und wobei die Doppelkraftstoffeinspritzung als Reaktion darauf, dass nur eine der Direkteinspritzvorrichtungen und der Saugrohr-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen betriebsbereit sind, nicht verfügbar ist; Bestimmen, dass die Doppelkraftstoffeinspritzung nicht verfügbar ist; und weiterhin Betreiben der Vielzahl von Zylindern mit mindestens einem fetten Zylinder und mit mindestens einem mageren Zylinder, wobei Kraftstoff an den mindestens einen fetten Zylinder und an den mindestens einen mageren Zylinder unter Verwendung der Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung abgegeben wird.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren während des Betriebs einer Vielzahl von Zylindern eines Motors mit mindestens einem fetten Zylinder und mindestens einem mageren Zylinder Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen fetten Zylinder über eine Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung (PFI) und Abgeben von Kraftstoff an den mindestens einen mageren Zylinder über Direktkraftstoffeinspritzung (DI); und Bestimmen, dass eine von PFI und DI nicht mehr verfügbar ist, und Abgeben von Kraftstoff an alle Zylinder nur über PFI oder nur über DI. In einem ersten Beispiel des Verfahrens ist der Betrieb der Vielzahl von Zylindern mit mindestens einem fetten Zylinder und mindestens einem mageren Zylinder eine Reaktion darauf, dass ein Drehmomentbedarf über einem Schwellendrehmomentbedarf liegt. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird das Abgeben des Kraftstoffs an alle Zylindern nur über PFI oder nur über DI ausgeführt, während die Vielzahl von Zylindern immer noch mit mindestens einem fetten Zylinder und mindestens einem mageren Zylinder betrieben wird. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, wird die Vielzahl von Zylindern als Reaktion darauf, dass ein Drehmomentbedarf über einem Schwellenwert liegt, mit mindestens einem fetten Zylinder und mindestens einem mageren Zylinder betrieben.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift eingeschlossenen 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 einem nichttransitorischen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge 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. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der auf nichttransitorischem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei 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 vorliegend offenbarten Auslegungen 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-, I4-, 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 Auslegungen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist der Ausdruck „etwa“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufgefasst, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
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 Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhalten betrachtet.

Claims

Verfahren, umfassend: über eine Steuerung, Betreiben eines Motors mit einem oder mehreren nichtstöchiometrischen Zylindern einer Vielzahl von Zylindern; Berechnen einer stöchiometrischen Drehmomentabgabe der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine magere Drehmomentabgabe zu berechnen; separates Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine fette Drehmomentabgabe zu berechnen; Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe, um eine Gesamtmotordrehmomentabgabe zu berechnen; Vergleichen der Gesamtmotordrehmomentabgabe mit einer gewünschten Drehmomentabgabe; und Einstellen eines oder mehrerer von einer Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, und einem Zündzeitpunkt auf Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder einzeln und Einstellen des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren beinhaltet, wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des mageren Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Parameter des mageren Zylinders ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mageren Zylinders beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Gruppieren des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder in eine fette Zylindergruppe und eine magere Zylindergruppe beinhaltet, wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf die magere Zylindergruppe beinhaltet, um eine Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe zu bilden, und wobei das Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf die fetten Zylindergruppe beinhaltet, um eine Drehmomentabgabe für die fette Zylindergruppe zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe zum Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Summieren der Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe und der Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren eines oder mehrere von einem Zündzeitpunkt der fetten Zylindergruppe und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der fetten Zylindergruppe beinhalten und wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren eines oder mehrere von einem Zündzeitpunkt der mageren Zylindergruppe und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mageren Zylindergruppe beinhalten, wobei jeder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder der fetten Zylindergruppe denselben Umfang einer fetten Abweichung aufweist und wobei jeder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder der mageren Zylindergruppe denselben Umfang einer mageren Abweichung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, Einstellen der Betätigung einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors beinhaltet und wobei das Einstellen des Zündzeitpunkts Einstellen der Betätigung einer oder mehrerer Zündkerzen des Motors beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren einen oder mehrere von einem Zündzeitpunkt-Drehmomentmodifikator und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Drehmomentmodifikator beinhalten.
System, umfassend: einen Motor, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die an den Motor gekoppelt ist; eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben eines Motors mit einem oder mehreren nichtstöchiometrischen Zylindern einer Vielzahl von Zylindern; Berechnen einer stöchiometrischen Drehmomentabgabe der Vielzahl von Zylindern; dann Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine magere Drehmomentabgabe zu berechnen; separates Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder des einen oder der mehreren nichtstöchiometrischen Zylinder auf die stöchiometrische Drehmomentabgabe, um eine fette Drehmomentabgabe zu berechnen; Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe, um eine Gesamtmotordrehmomentabgabe zu berechnen; Vergleichen der Gesamtmotordrehmomentabgabe mit einer gewünschten Drehmomentabgabe; und Einstellen eines oder mehrerer von einer Kraftstoffmenge, die an die Vielzahl von Zylindern abgegeben wird, und einem Zündzeitpunkt auf Grundlage des Vergleichs.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen die Steuerung ferner zu Folgendem veranlassen: als Reaktion auf Ausführen eines rollierenden geteilten Lambda-Modus, Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf jeden mageren Zylinder einzeln und Einstellen des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren, wobei der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des mageren Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden, wobei der rollierende geteilte Lambda-Modus Ausführen einer Vielzahl von nichtstöchiometrischen Motorzyklen beinhaltet.
System nach Anspruch 10, wobei die Anweisungen die Steuerung ferner zu Folgendem veranlassen: als Reaktion auf das Ausführen des rollierenden geteilten Lambda-Modus, Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf jeden fetten Zylinder einzeln, wobei der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren vor der einzelnen Anwendung des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren eingestellt werden, wobei der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf Grundlage eines oder mehrerer Parameter des fetten Zylinders eingestellt werden, auf den der eine oder die mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren angewendet werden.
System nach Anspruch 11, wobei der eine oder die mehreren Parameter des mageren Zylinders und der eine oder die mehreren Parameter des fetten Zylinders ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhalten.
System nach Anspruch 9, wobei das Anwenden eines oder mehrerer Mager-Drehmomentmodifikatoren für jeden mageren Zylinder und das Anwenden eines oder mehrerer Fett-Drehmomentmodifikatoren für jeden fetten Zylinder Anwenden des einen oder der mehreren Mager-Drehmomentmodifikatoren auf die magere Zylindergruppe, um eine Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe zu berechnen, und Anwenden des einen oder der mehreren Fett-Drehmomentmodifikatoren auf die fetten Zylindergruppe, um eine Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe zu berechnen, beinhaltet.
System nach Anspruch 13, wobei das Summieren der mageren Drehmomentabgabe und der fetten Drehmomentabgabe zum Berechnen der Gesamtmotordrehmomentabgabe Summieren der Drehmomentabgabe der mageren Zylindergruppe und der Drehmomentabgabe der fetten Zylindergruppe beinhaltet.
System nach Anspruch 9, wobei der eine oder die mehreren Mager-DrehmomentModifikatoren einen oder mehrere von einem Zündzeitpunkt-Drehmomentmodifikator und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Drehmomentmodifikator beinhalten.