DE102021118237A1 - Systeme und verfahren zur geteilten lambda-katalysatorerhitzung - Google Patents

Systeme und verfahren zur geteilten lambda-katalysatorerhitzung Download PDF

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Thomas G. Leone
Peter C. Moilanen
Xiaogang Zhang
Jianwen James Yi
Steven Schwochert
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Abstract

Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zur geteilten Lambda-Katalysatorerhitzung bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Erhöhen einer Temperatur eines Katalysators eines Motors durch Betreiben des Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Folgendes beinhalten: während eines Betreibens eines Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, Einstellen eines Betrags der Lambda-Teilung zwischen einem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einem mageren Satz an Verbrennungsereignissen auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Satz an Verbrennungsereignissen. Auf diese Weise kann die Katalysatortemperatur erhöht werden, während der Motorwirkungsgrad aufrechterhalten und eine Rußbildung in den Zylindern verhindert wird.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors, um eine Temperatur eines Katalysators zu erhöhen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Eine Brennkraftmaschine verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Drehmoment zu erzeugen, das verwendet werden kann, um ein Fahrzeug anzutreiben. Nach der Verbrennung können Abgase durch ein Fahrzeugabgassystem strömen. Ein Katalysator, wie etwa ein Dreiwegekatalysator, eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction - SCR) oder dergleichen, kann in dem Fahrzeugabgassystem eingeschlossen sein, um durch den Motorbetrieb erzeugte Emissionen zu reduzieren. Der Katalysatorbetrieb kann jedoch beeinträchtigt werden, wenn eine Abgastemperatur bezogen auf eine nominale Betriebstemperatur niedrig ist, wie etwa nach einem Motorkaltstart oder während Niedriglastvorgängen, wenn die Abgastemperatur abnimmt. Insbesondere kann der Katalysator unter einer Schwellenbetriebstemperatur (z. B. einer Katalysatoranspringtemperatur) unter Umständen nicht effizient betrieben werden. Als ein Beispiel kann ein relativ großer Prozentsatz der Fahrzeugemissionen in einem kurzen Intervall nach einem Kaltstart auftreten, jedoch bevor die Anspringtemperatur des Katalysators erreicht wird. Als ein weiteres Beispiel können Fahrzeugemissionen während des Betriebs bei niedriger Last aufgrund der niedrigen Katalysatortemperatur zunehmen.
  • Oftmals wird ein verzögerter Zündzeitpunkt (hierin auch als „Zündverzögerung“ bezeichnet) verwendet, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Beispielsweise kann nach einem Kaltstart und/oder während eines Betriebs bei niedriger Last der Zündzeitpunkt für den Motor bezogen auf den Zündzeitpunkt für das maximale Bremsmoment (maximum break torque - MBT) verzögert werden, was eine Verbrennungstemperatur erhöhen kann, sodass die Abgastemperatur zunimmt. Durch das Erhöhen der Abgastemperatur kann die Katalysatortemperatur erhöht werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann durch das Betreiben mit Zündverzögerung die Motoreffizienz verringert werden. Beispielsweise wird durch das Verzögern des Zündzeitpunktes bezogen auf das MBT ein Drehmomentbetrag verringert, der durch Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt wird. Ferner kann heißes Abgas, das durch Betreiben mit Zündverzögerung erzeugt wird, abkühlen, bevor es an dem Katalysator ankommt. Beispielsweise kann sich der Katalysator stromabwärts einer Turboladerturbine befinden und heißes Abgas aus den Zylindern kann Wärmeenergie verlieren, während es sich durch die Turboladerturbine bewegt. Somit sind robuste Verfahren zum Erhöhen der Katalysatortemperatur ohne Verringern des Motorwirkungsgrads erwünscht.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel können die vorangehenden Probleme durch ein Verfahren zum Einstellen eines Betrags der Lambda-Teilung zwischen einem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einem mageren Satz an Verbrennungsereignissen auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einer Magerverbrennungstoleranz in dem mageren Satz an Verbrennungsereignissen, während eines Betreibens eines Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, angegangen werden. Auf diese Weise kann eine Temperatur eines Katalysators erhöht werden, während die globale Stöchiometrie beibehalten wird, ohne dass der Motorwirkungsgrad bezogen auf den Nennbetrieb abnimmt.
  • Als ein Beispiel kann das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus Folgendes beinhalten: Auswählen eines Zylindermusters, Vorziehen des Zündzeitpunktes für den mageren Zylindersatz mehr als den Zündzeitpunkt für den fetten Zylindersatz und Betreiben des reichen Zylindersatzes mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel-ratio - AFR) und des mageren Zylindersatzes mit einem mageren AFR, wobei das fette AFR und das magere AFR auf Grundlage der Lambda-Teilung bestimmt werden, wobei Abgas von sowohl dem fetten Zylindersatz als auch dem mageren Zylindersatz ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an dem Katalysator erzeugt. Beispielsweise kann die Steuerung auf Grundlage der Lambda-Teilung den mageren Zylindersatz abmagern, während der fette Zylindersatz angereichert wird, sodass das Abgas aus dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz global stöchiometrisch ist. Ferner beinhaltet das global stöchiometrische Abgas aufgrund der Lambda-Teilung überschüssigen Sauerstoff (O2) aus dem mageren Zylindersatz und überschüssiges CO und H2 aus dem fetten Zylindersatz. Der Betrag der Lambda-Teilung kann ferner auf einem erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung basieren, wobei das Betreiben des Motors in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus als Reaktion darauf erfolgen kann, dass eine Katalysatorvorderseitentemperatur über einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und dass eine Katalysatorluftkammertemperatur unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt. Wenn überschüssiges O2, CO und H2 aus dem global stöchiometrischen Abgas den Katalysator erreichen und die Katalysatorvorderseitentemperatur die Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur überschreitet, können daher das überschüssige O2, CO und H2 exotherm reagieren, wodurch eine Katalysatorerhitzung bereitgestellt wird.
  • Als ein weiteres Beispiel kann das Auswählen des Zylindermusters Bestimmen, welcher der Zylinder des Motors den fetten Zylindersatz umfasst und welcher der Zylinder des Motors den mageren Zylindersatz umfasst, auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats für den Katalysator beinhalten. Beispielsweise basiert die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats auf einem Katalysatoralter, einer Katalysatorart und einer Katalysatortemperatur und beinhaltet die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zumindest eines von einer geschätzten Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, einer geschätzten Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und einer geschätzten Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats. Ferner kann das Zylindermuster beschreiben, welche Zylinder in einer Zylinderzündreihenfolge auf mager befohlen werden und welche Zylinder in einer Zündreihenfolge auf fett befohlen werden, während sie in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird. Wenn zum Beispiel die geschätzte Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysator-Washcoats hoch ist, kann das Zylindermuster mehrere magere Zylinder beinhalten, die nacheinander zünden.
  • Als ein weiteres Beispiel kann das Betreiben des fetten Zylindersatzes mit dem fetten AFR und des mageren Zylindersatzes mit dem mageren AFR Einspritzen von Kraftstoff mit frühem Einspritzzeitpunkt in den fetten Zylindersatz bezogen auf den Einspritzzeitpunkt für den mageren Zylindersatz und Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz beinhalten, wobei das Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz Folgendes beinhaltet: für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer ersten Kraftstoffmenge während eines Ansaugtakts des Zylinders; und für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer zweiten Kraftstoffmenge während eines Verdichtungstakts des Zylinders vor einer Zündkerzenbetätigung. Beispielsweise kann die Steuerung eine Kraftstoffmenge in den fetten Zylindersatz früh in jedem Zylinderzyklus einspritzen, wie etwa während eines Ansaugtakts des Zylinders. Ferner kann die Steuerung die Kraftstoffmenge für jeden mageren Zylinder geteilt zwischen einer ersten Einspritzung während des Ansaugtakts und einer zweiten Einspritzung während des Verdichtungstakts einspritzen. Durch Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den mageren Zylindern geschichtet werden, sodass das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Nähe der Zündkerze im Wesentlichen fett ist. Ferner kann durch eine frühe Kraftstoffeinspritzung in den fetten Zylindersatz das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem fetten Zylindersatz gut gemischt werden. Somit kann durch Bereitstellen einer Katalysatorerhitzung über das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus die Katalysatortemperatur erhöht werden und kann der Motorwirkungsgrad bezogen auf den Betrieb mit Zündverzögerung ebenfalls erhöht werden. Da Wärme an der Katalysatorvorderseite erzeugt wird, geht Wärmeenergie nicht verloren, wenn sich Abgas durch das Abgassystem bewegt.
  • Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorangehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zylinderkonfiguration in einem Motorsystem eines Fahrzeugs.
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Motorsystems aus 1.
    • 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, um eine Temperatur eines Katalysators zu erhöhen.
    • 4A-4F zeigen beispielhafte Zylindermuster zum Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus.
    • 5 zeigt beispielhafte Zünd- und Kraftstoffeinspritzzeitpunkte für einen ersten, fetten Zylinder und einen zweiten, mageren Zylinder während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus.
    • 6 zeigt eine prophetische beispielhafte Zeitachse zum Betreiben eines Motorsystems in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, um eine Temperatur eines Katalysators zu erhöhen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Bereitstellen einer Katalysatorerhitzung durch Betreiben eines Motorsystems in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus. Das Motorsystem kann verschiedene Mehrzylinderkonfigurationen beinhalten, wie etwa die in 2 gezeigte beispielhafte Motorsystemkonfiguration, und jeder Zylinder des Motors kann eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie in 1 gezeigt. Ferner kann eine Steuerung eines Zylinderkraftstoffzufuhr- und Zylinderzündzeitpunktes einstellen, um eine Temperatur eines Katalysators durch Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus zu erhöhen, wie etwa gemäß dem Verfahren aus 3. Insbesondere beinhaltet das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus Betreiben eines ersten Zylindersatzes mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio - AFR) bezogen auf eine Stöchiometrie (z. B. eines Satzes an fetten Zylindern), während ein zweiter Zylindersatz mit einem mageren AFR bezogen auf die Stöchiometrie (z. B. eines Satzes an mageren Zylindern) betrieben wird. Während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus kann die Steuerung auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats ein Zylindermuster auswählen, wie etwa eines der in 4A - 4F gezeigten. Beispielsweise kann die Steuerung jeden Zylinder des Motors auf Grundlage des ausgewählten Zylindermusters einem von dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz zuweisen. Ferner kann die Steuerung das ausgewählte Zylindermuster ändern, wenn sich die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats ändert. 5 zeigt einen beispielhaften Zylinderkraftstoffeinspritz- und Zündzeitpunkt für einen fetten Zylinder und einen mageren Zylinder während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus. Ferner ist eine prophetische beispielhafte Zeitachse zum Betreiben des Motors zum Bereitstellen eines erwünschten Betrags der Katalysatorerhitzung an einen Katalysator durch Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus in 6 gezeigt.
  • Nun unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders 130 einer Brennkraftmaschine 10, der in ein Fahrzeug 5 eingeschlossen sein kann. Die Brennkraftmaschine 10 kann ein Mehrzylindermotor sein, von dem eine beispielhafte Konfiguration nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird. Ein Zylinder (z. B. die Brennkammer) 130 beinhaltet eine Kühlmittelmanschette 114 und Zylinderwände 132, wobei ein Kolben 136 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Die Brennkammer 130 kommuniziert der Darstellung nach über ein Einlassventil 4 und eine Ansaugöffnung 22 mit einem Ansaugkrümmer 44 und über ein Auslassventil 8 mit einer Abgasöffnung 86.
  • 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. In dem 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 jeweils gemäß dem Satz an Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile jeweils über den Einlassventilzeitsteueraktor 101 und den Auslassventilzeitsteueraktor 103 deaktiviert werden. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilzeitsteueraktor 103 senden, um das Auslassventil 8 derart zu deaktivieren, dass es geschlossen bleibt und sich zu seiner festgelegten Steuerzeit nicht öffnet. Die Position des Einlassnockens 151 und des Auslassnockens 153 kann jeweils durch die Nockenwellenpositionssensoren 155 und 157 bestimmt werden.
  • In einigen Beispielen können das Einlass- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise 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 weiteren 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 von der Steuerung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken an der Brennkammer 130 bereitstellen. In einigen Beispielen kann die Zündkerze 92 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleitet, wie etwa, wenn der Motor 10 ein Dieselmotor ist.
  • Als nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 130 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite einer Signal-FPW, die von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diese einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 130 bereit. Zwar zeigt 1 die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung; jedoch kann sich diese auch über dem Kolben befinden, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Durch eine derartige Position können das Vermischen und die Verbrennung verbessert werden, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um das Vermischen zu verbessern. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der Einspritzvorrichtung 66 um eine Ansaugkanaleinspritzvorrichtung handeln, die Kraftstoff stromaufwärts des Zylinders 130 in die Ansaugöffnung bereitstellt.
  • Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 180, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck von einer einstufigen Kraftstoffpumpe zugeführt werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckwandler beinhalten, der ein Signal für die 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 davon 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 zumindest teilweise durch die Steuerung 12 und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 113 über ein Fahrpedal 116 und einen Fahrpedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Gaspedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositionssignal (pedal position signal - PP-Signal) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Gaspedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositionssignal (brake pedal position signal - BPP-Signal) 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, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen 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 vorangehend 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 Motorkühlluftkammertemperatursignals (engine coolant temperature signal - ECT-Signal) von einem Temperatursensor 112, der an die Kühlmittelmanschette 114 gekoppelt ist, eines Zündungsprofilaufnehmersignals (profile ignition pickup signal - PIP-Signal) 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 (manifold pressure signal - 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 verwendet werden, um eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen.
  • Auf Grundlage von Eingaben von einem oder mehreren der vorangehend 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/der darin programmiert ist und einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen, wofür ein Beispiel unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist.
  • In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In weiteren Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug den Motor 10 und eine elektrische Maschine 161. Bei der elektrischen Maschine 161 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator handeln und diese kann somit in dieser Schrift auch als elektrischer Motor bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 170 auf, um Drehmoment an den Fahrzeugrädern 160 bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 170 bereitzustellen.
  • Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 166 zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit/von der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 161 mit/von dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 167 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebe oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, einschließlich als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Wie vorangehend erwähnt, zeigt 1 einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10. Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Motorsystems 200 gezeigt, das in das Antriebssystem des Fahrzeugs 5 aus 1 eingeschlossen sein kann. Beispielsweise stellt das Motorsystem 200 eine beispielhafte Motorkonfiguration des Motors 10 bereit, die in 1 vorgestellt wurde. Somit sind bereits in 1 vorgestellte Komponenten mit denselben Bezugszeichen dargestellt und werden nicht erneut vorgestellt. In dem in 2 gezeigten Beispiel beinhaltet der Motor 10 die Zylinder 13, 14, 15 und 18, die in einer Inline-4-Konfiguration angeordnet sind, wenngleich auch andere Motorkonfigurationen möglich sind (z. B. 1-3, V-4, 1-6, V-8, V-12, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten). Somit können die Anzahl der Zylinder und die Anordnung der Zylinder geändert werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die Motorzylinder können oben durch einen Zylinderkopf abgedeckt sein. Die Zylinder 14 und 15 werden hierin als innere Zylinder (oder Innenzylinder) bezeichnet und die Zylinder 13 und 18 werden hierin als äußere Zylinder (oder Außenzylinder) bezeichnet. Die in 2 gezeigten Zylinder können jeweils eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa die vorangehend in Bezug auf 1 beschriebene Zylinderkonfiguration.
  • Jeder der Zylinder 13, 14, 15 und 18 beinhaltet zumindest ein Einlassventil 4 und zumindest ein Auslassventil 8. Die Einlass- und Auslassventile können in dieser Schrift j eweils als Zylindereinlassventile und Zylinderauslassventile bezeichnet werden. Wie vorangehend 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 nachfolgend 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 vorangehend in Bezug auf 1 beschrieben, kann ein HochdruckKraftstoffsystem verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, zu erzeugen. Beispielsweise 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. Wie in dieser Schrift verwendet, 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 über die entsprechende Zündkerze 92 einen Zündfunken an den Zylindern 13, 14, 15 und 18 bereit. Eine Steuerzeit des Zündfunkens kann für jeden Zylinder einzeln oder für eine Gruppe von Zylindern eingestellt werden, wie nachfolgend in Bezug auf 3 genauer beschrieben,
  • 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 über das entsprechende Auslassventil 8 mit dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, kommunizieren. Insbesondere, wie in 2 gezeigt, leiten die Zylinder 14 und 15 Abgase über die Abgasöffnungen 86 zu einem Abgaskrümmer 85 und leiten die Zylinder 13 und 18 Abgase über die Abgasöffnungen 87 zu dem Abgaskrümmer 85. Somit beinhaltet das Motorsystem 200 einen einzigen Abgaskrümmer, der an jeden Zylinder des Motors gekoppelt ist.
  • 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 über einen ersten Abgaskanal 73 fluidisch an den Abgaskrümmer 85 gekoppelt. Bei der Turbine 165 kann es sich zum Beispiel eine Mono-Scroll-Turbine oder eine Dual-Scroll-Turbine handeln. Die Drehung der Turbine 165 treibt die Drehung des Verdichters 162 an, der innerhalb des Ansaugkanals 28 angeordnet ist. Somit 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 zweiten Abgaskanal 74 aus.
  • In einigen Beispielen kann ein Wastegate über die Turbine 165 (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Insbesondere kann ein Wastegate-Ventil in einer Umgehung, die zwischen einem Abgaskanal 73 stromaufwärts eines Einlasses der Turbine 165 und einem Abgaskanal 74 stromabwärts eines Auslasses der Turbine 165 gekoppelt ist, eingeschlossen sein. Das Wastegate-Ventil kann eine Abgasmenge steuern, die durch die Umgehung und zu dem Auslass der Turbine strömt. Beispielsweise 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 weiteres 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 an Aufladung, die durch den Turbolader 164 bereitgestellt wird, gesteuert werden. In weiteren Beispielen kann es sich bei der Turbine 165 um eine Turbine mit variabler Geometrie (variable geometry turbine - VGT) handeln, die verstellbare Schaufeln beinhaltet, um ein effektives Seitenverhältnis der Turbine 165 zu ändern, wenn sich die Motorbetriebsbedingungen ändern, um einen erwünschten Ladedruck bereitzustellen. Somit kann durch Erhöhen der Drehzahl des Turboladers 164, wie etwa durch weiteres Schließen des Wastegate-Ventils oder Einstellen von Turbinenschaufeln, das Ausmaß an bereitgestellter Aufladung erhöht werden, und kann durch Verringern der Drehzahl des Turboladers 164, wie etwa durch weiteres Öffnen des Wastegate-Ventils oder Einstellen der Turbinenschaufeln, das Ausmaß der bereitgestellten Aufladung verringert werden.
  • Der erste Abgaskanal 73 beinhaltet ferner einen Abgastemperatursensor (exhaust gas temperature sensor - EGT-Sensor) 98. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der EGT-Sensor 98 stromaufwärts der Turbine 165 angeordnet, wie etwa nahe dem Einlass der Turbine 165. Somit kann der EGT-Sensor 98 konfiguriert sein, um eine Temperatur von Abgasen zu messen, die in die Turbine 165 eintreten. In einigen Beispielen kann eine Ausgabe des EGT-Sensors 98 von der Steuerung 12 verwendet werden, um eine Turbineneinlasstemperatur zu bestimmen.
  • Nach dem Austreten aus der Turbine 165 strömen Abgase stromabwärts in dem zweiten Abgaskanal 74 zu einem Katalysator 70. Der Katalysator 70 kann einen oder mehrere Katalysatoren einschließen, wie etwa einen oder mehrere Katalysatorbausteine und/oder einen oder mehrere Partikelfilter. Beispielsweise kann der Katalysator 70 einen Dreiwegekatalysator einschließen, der konfiguriert ist, um Stickoxide (NOx) chemisch zu reduzieren und Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) zu oxidieren. In einigen Beispielen kann der Katalysator 70 zusätzlich oder alternativ einen Benzinpartikelfilter (gasoline particulate filter - GPF) beinhalten. Nach Durchlaufen des Katalysators 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 (air-fuel ratio - AFR) maximal wirksam sein, wie nachfolgend ausgeführt.
  • Ferner kann der Dreiwegekatalysator einen Katalysator-Washcoat aufweisen, der eine feuerfeste Oxidschicht beinhaltet, die an die Katalysatorstruktur gebunden ist, um einen Oberflächenbereich für die Dispersion von katalytischen Metallen zu vergrößern. Der Katalysator-Washcoat kann ein Auftreten unerwünschter Reaktionen zwischen Katalysatorkomponenten und Abgasen reduzieren. Als ein Beispiel kann ein Katalysator-Washcoat zumindest eines von Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Zeolithen usw. beinhalten. Während des Katalysatorbetriebs kann der Katalysator-Washcoat die Adsorption von Abgaskomponenten, wie etwa Sauerstoff (z. B. O2) und unverbranntem HC, erhöhen. Insbesondere kann der Katalysator-Washcoat eine Sauerstoffspeicherkapazität und eine HC-Speicherkapazität aufweisen. Die Speicherkapazitäten des Katalysator-Washcoats können jedoch auf Grundlage eines Katalysatoralters, eines Washcoat-Materials und von Motorbetriebsbedingungen, wie etwa einer Katalysatortemperatur, variieren. Als ein Beispiel kann ein Katalysator mit einem neuen Katalysator-Washcoat eine höhere Sauerstoffspeicherkapazität bezogen auf einen Katalysator mit einem älteren Katalysator-Washcoat aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann ein Katalysator, der Zeolithe beinhaltet, eine höhere Kohlenwasserstoffspeicherkapazität bezogen auf einen Katalysator ohne Zeolithe aufweisen. Ferner kann der Katalysator 70 eine Vorderseite 202 und eine Luftkammer 204 aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei der Katalysatorvorderseite 202 um eine Fläche des Katalysators handeln, die in der Nähe eines Einlasses des Katalysators angeordnet ist. Somit strömt Abgas, wenn es in den Katalysator eintritt, zuerst durch die Katalysatorvorderseite. Das Katalysatorluftkammer 204 kann sich in Bezug auf den Abgasstrom entlang einer axialen Länge des Katalysators, wie etwa entlang der Katalysatorachse 299, stromabwärts der Katalysatorvorderseite 202 befinden. Beispielsweise befindet sich die Katalysatorvorderseite 202 stromaufwärts der Katalysatorluftkammer 204, sodass sich die Katalysatorvorderseite 202 näher an der Turbine 165 befindet als die Katalysatorluftkammer 204. Beispielsweise kann das Bestimmen einer Katalysatorvorderseitentemperatur Schätzen einer Temperatur an der Katalysatorvorderseite beinhalten, während das Bestimmen einer Katalysatorluftkammertemperatur Schätzen einer Temperatur an der Katalysatorluftkammer beinhalten kann. Der zweite Abgaskanal 74 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Abgassensoren in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 12, die in ein Steuersystem 17 eingeschlossen ist. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der zweite Abgaskanal 74 eine erste Lambdasonde 90, die stromaufwärts des Katalysators 70 positioniert ist. Die erste Lambdasonde 90 kann konfiguriert sein, um einen Sauerstoffgehalt des Abgases zu messen, das in den Katalysator 70 eintritt. Der zweite Abgaskanal 74 kann eine oder mehrere zusätzliche Lambdasonden beinhalten, die entlang des zweiten Abgaskanals 74 positioniert sind, wie etwa eine zweite Lambdasonde 91, die stromabwärts des Katalysators 70 positioniert ist. Die zweite Lambdasonde 91 kann somit konfiguriert sein, um den Sauerstoffgehalt des Abgases zu messen, das in den Katalysator 70 eintritt. In einem Beispiel kann es sich bei einer oder mehreren von der Lambdasonde 90 und der Lambdasonde 91 um eine Breitbandlambdasonde (universal exhaust gas oxygen sensor - UEGO-Sonde) handeln. Alternativ kann zumindest eine von der Lambdasonden 90 und 91 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden. Der zweite Abgaskanal 74 kann verschiedene andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren. Wie in 2 gezeigt, ist zum Beispiel ein Abgastemperatursensor 96 innerhalb des zweiten Abgaskanals 74 stromaufwärts des Katalysators 70 positioniert. Somit kann der Abgastemperatursensor 96 konfiguriert sein, um den die Temperatur des Abgases zu messen, das in den Katalysator 70 eintritt.
  • Der erste Abgaskanal 73 ist an einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) 50 gekoppelt, der in einem AGR-System 56 beinhaltet ist. Der AGR-Kanal 50 koppelt den Abgaskrümmer 85 fluidisch an Ansaugkanäle 28 stromabwärts des Verdichters 162. Somit werden Abgase von dem ersten Abgaskanal 73 über den AGR-Kanal 50, der Hochdruck-AGR bereitstellt, zu dem Luftansaugkanal 28 stromabwärts des Verdichters 162 geleitet. In weiteren 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 konfiguriert ist, um Abgase zu kühlen, die von dem ersten Abgaskanal 73 zu dem Ansaugkanal 28 strömen, und kann ferner ein darin angeordnetes AGR-Ventil 54 beinhalten. Die Steuerung 12 ist konfiguriert, um 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 ersten Abgaskanal 73 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 ersten Abgaskanal 73 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 weiteren Beispielen kann die Steuerung 12 das AGR-Ventil 54 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 konfiguriert, um Ansaugluft zu kühlen, wenn sie den CAC 40 durchströmt. 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 ist der AGR-Kühler 52 unter Umständen nicht in den AGR-Kanal 50 eingeschlossen, 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 konfiguriert ist, um einen Sauerstoffgehalt von Abgasen zu messen, die von dem ersten Abgaskanal 73 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 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 welcher 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 erwünschte Menge an Frischluft und/oder zurückgeführtem Abgas mit aufgeladenem Druck über den Ansaugkrümmer 44 den Motorzylindern zugeführt werden.
  • Um Verdichterpumpen zu reduzieren, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 162 verdichteten Luftladung zu dem Verdichtereinlass rückgeführt werden. Ein Verdichterrückführkanal 41 kann zum Rückführen von verdichteter Luft aus einem Verdichterauslass stromaufwärts des CAC 40 zu einem Verdichtereinlass bereitgestellt sein. Ein Verdichterrückführventil (compressor recirculation valve - CRV) 42 kann zum Einstellen einer Menge von Strömung, die zu dem Verdichtereinlass rückgeführt 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). Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Ansaugkanal 28 zum Beispiel einen MAF-Sensor 48, der stromaufwärts des Verdichters 162 in dem Ansaugkanal 28 angeordnet ist. Ein Ansaugdruck- und/oder -temperatursensor 31 ist ebenfalls in dem 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. eines Drosseleinlassdrucksensors) 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 der Darstellung nach innerhalb des Ansaugkrümmers 44 stromaufwärts der Motorzylinder positioniert.
  • Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch das Steuersystem 17, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von dem Fahrzeugführer (wie vorangehend 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 einschließen, die sich innerhalb des Ansaugkanals 28, Ansaugkrümmers 44, des ersten Abgaskanals 73, des zweiten Abgaskanals 74 und des AGR-Kanals 50 befinden, wie vorangehend beschrieben. Andere Sensoren können einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (throttle air temperature - TCT) einschließen, der stromabwärts der Drossel 62 in dem Ansaugkanal gekoppelt ist. Ferner ist anzumerken, dass der Motor 10 alle oder einen Teil der in 2 gezeigten Sensoren beinhalten kann. Als ein weiteres Beispiel können die Aktoren 83 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, eine Drossel 62, ein CRV 42, ein AGR-Ventil 54 und Zündkerzen 92 einschließen. Die Aktoren 83 können ferner verschiedene Nockenwellensteuerzeitaktoren beinhalten, die an die Zylindereinlass- und -auslassventile gekoppelt sind (wie vorangehend 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/der in einen Speicher der Steuerung 12 programmiert ist und einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. Beispielsweise kann die Steuerung 12 eine Katalysatorerhitzung gemäß dem beispielhaften Verfahren (z. B. der Routine) aus 3 bereitstellen.
  • Das Motorsystem 200 sowie zusätzliche Motorsystemkonfigurationen, die nicht explizit veranschaulicht sind, können mit einer geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhrstrategie betrieben werden. Die geteilte Lambda-Kraftstoffzufuhr (hierin auch als Betreiben in einem geteilten Lambda-Modus bezeichnet) beinhaltet Betreiben eines ersten Satzes (oder einer ersten Anzahl) an Zylindern mit einem ersten, fetten AFR und eines (einer) zweiten (z. B. verbleibenden) Satzes (oder Anzahl) an Motorzylindern mit einem zweiten, mageren AFR, während die Stöchiometrie an dem Katalysator (z. B. dem Katalysator 70 aus 2) beibehalten wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Katalysator um einen Dreiwegekatalysator handeln. Lambda (λ) kann ein Verhältnis eines Betriebs-AFR zu einem stöchiometrischen AFR sein. Beispielsweise kann ein stöchiometrischer Zylinder mit einem Lambdawert von ungefähr eins (z. B. λ = 0,96 bis 1,04) betrieben werden. 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 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 weniger Kraftstoff zugeführt als zum Erzeugen einer vollständigen Verbrennungsreaktion mit der Luftmenge in dem Zylinder, was zu überschüssigem, nicht umgesetztem Kraftstoff führt.
  • Als ein Beispiel für ein Betreiben mit einer geteilten Lambda-Kraftstoffzufuhr kann der erste Zylindersatz mit einem fetten AFR betrieben werden, der einen Lambdawert in einem Bereich von 0,95-0,8 (z. B. 5-20 % fett) aufweist, was fetter als die Nennschwankung um die Stöchiometrie ist. Der zweite Zylindersatz kann bei einem entsprechenden mageren Lambdawert (z. B. in einem Bereich von 1,05 bis 1,2) betrieben werden, um die Gesamtstöchiometrie an dem Katalysator beizubehalten. Beispielsweise kann ein Abmagerungsgrad des zweiten Zylindersatzes auf Grundlage eines Anfettungsgrades des ersten Zylindersatzes ausgewählt werden, sodass sich das Abgas aus dem ersten Zylindersatz mit dem Abgas aus dem zweiten Zylindersatz vermischen kann, um ein etwa stöchiometrisches Gemisch zu bilden, auch wenn keiner der Zylinder bei Stöchiometrie betrieben wird. Ferner kann der geteilte fette und magere Betrieb über eine Vielzahl von Motorzyklen beibehalten werden, wie nachfolgend ausgeführt wird. Ein Unterschied zwischen dem fetten Lambdawert und dem mageren Lambdawert kann hierin als Lambda-Teilung bezeichnet werden.
  • Während des Betreibens eines Motorsystems, wie etwa des Motorsystems 200 aus 2, mit einer Lambda-Teilung, kann Abgas aus dem ersten (z. B. angereicherten) Zylindersatz Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) enthalten, während Abgas aus dem zweiten (z. B. abgemagerten) Zylindersatz überschüssigen Sauerstoff (O2) enthalten kann. Wenn Abgas aus dem ersten Zylindersatz und Abgas aus dem zweiten Zylindersatz den Katalysator erreicht, können das CO und H2 eine exotherme Reaktion mit dem überschüssigen O2 erzeugen, wodurch Wärme erzeugt und eine Temperatur eines Katalysators (z. B. der Emissionssteuervorrichtung 70 aus 2) erhöht wird. Auf diese Weise kann durch das Betreiben mit einer Lambda-Teilung eine Katalysatortemperatur nach einem Kaltstart und/oder während eines Betriebs mit leichter Last erhöht werden.
  • In Bezug auf die Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung kann die Katalysatorerhitzung über eine Lambda-Teilung kraftstoffeffizienter sein, da Energie in einer chemischen Form (gegenüber einer thermischen Form) von dem Motor auf den Katalysator übertragen wird, wodurch Wärmeverluste verhindert werden. Das Betreiben mit der Lambda-Teilung kann jedoch andere Motorbetriebsbedingungen beeinflussen, wie etwa eine bereitgestellte Drehmomentmenge und Verbrennungsqualitäten in dem Zylinder. Wenn die Lambda-Teilung hoch ist, kann Rußbildung in dem fetten Zylindersatz auftreten, was eine Verschmutzung verursachen kann.
  • Daher stellt 3 ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Erhöhen einer Temperatur eines Katalysators (z. B. der Emissionssteuervorrichtung 70 aus 2) durch Betreiben in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus bereit, ohne die Fahrzeugleistung negativ zu beeinflussen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hierin eingeschlossenen Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1 und 2) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie etwa den vorangehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Sensoren, einschließlich eines Signals, das von dem Abgastemperatursensor empfangen wird, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen, wie etwa durch Einstellen eines Zündzeitpunktes eines Zündfunkens, der über eine Zündkerze (z. B. die Zündkerze 92 aus 1 und 2) bereitgestellt wird, und einer Steuerzeit einer Kraftstoffeinstpritzvorrichtung (z. B. der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 aus 1 und 2) gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren 300 Schätzen und/oder Messen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Motorlast, Zylinder-AFR, Katalysatorvorderseitentemperatur, Katalysatorluftkammertemperatur, Motortemperatur, Gaspedalposition, Bremspedalposition, Drosselposition und Abgastemperatur einschließen. Die Betriebsbedingungen können durch einen oder mehrere Sensoren gemessen werden, die kommunikativ an die Steuerung gekoppelt sind, oder können auf Grundlage verfügbarer Daten abgeleitet werden. Beispielsweise kann die Steuerung die Motorlast durch Eingeben einer Drosselposition und eines Messwertes eines Luftmassenstromsensors (mass air flow sensor - MAF-Sensors) in ein(e) oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen schätzen, welche die Motorlast ausgeben können. Als ein weiteres Beispiel kann die Abgastemperatur durch einen Abgastemperatursensor gemessen werden, der stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts einer Turboladerturbine positioniert ist, wie etwa der Abgastemperatursensor 96 aus 2. Ferner kann die Steuerung die Katalysatorluftkammertemperatur (z. B. eine Temperatur an der Katalysatorluftkammer) und die Katalysatorvorderseitentemperatur (z. B. eine Temperatur an der Katalysatorvorderseite) durch Eingeben der Motorbetriebsbedingungen, einschließlich der Abgastemperatur und der Motortemperatur, in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen schätzen, welche die Katalysatorluftkammertemperatur und die Katalysatorvorderseitentemperatur ausgeben können. Als ein weiteres Beispiel kann die Gaspedalposition durch einen Gaspedalpositionssensor gemessen werden, wie etwa den Gaspedalpositionssensor 118 aus 1, und kann die Bremspedalposition durch einen Bremspedalpositionssensor gemessen werden, wie etwa den Bremspedalpositionssensor 119 aus 1. Zusammen können die Gaspedalposition und die Bremspedalposition einen angeforderten Betrag des Motordrehmoments angeben.
  • Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob die Katalysatorluftkammertemperatur unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt. Beispielsweise kann die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur ein positiver Wert ungleich null für die Katalysatorluftkammertemperatur sein, unter dem der Katalysator Fahrzeugemissionen nicht effizient reduzieren kann. Beispielsweise kann, wenn die Katalysatorluftkammertemperatur unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt, ein Betrag der Katalysatorerhitzung angefordert werden, um die Temperatur eines Katalysators zu erhöhen. Als ein Beispiel können durch das Erhöhen der Temperatur des Katalysators Fahrzeugemissionen mittels Erhöhen der Katalysatoreffizienz verringert werden.
  • Wenn die Steuerung bei 304 bestimmt, dass die Katalysatorluftkammertemperatur nicht unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt (z. B. die Katalysatorluftkammertemperatur die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur überschreitet), geht das Verfahren 300 zu 306 über und beinhaltet kein Bereitstellen einer zusätzlichen Katalysatorerhitzung. Beispielsweise kann, wenn die Katalysatorluftkammertemperatur die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur überschreitet, die Katalysatortemperatur hoch genug sein, dass der Katalysator Fahrzeugabgas effizient katalysiert, um Fahrzeugemissionen zu verringern. Somit kann das Nicht-Bereitstellen einer Katalysatorerhitzung Betreiben des Motors mit nominalen Motorbetriebsbedingungen beinhalten, wie etwa Betreiben mit einem einheitlichen AFR über alle Zylinder des Motors (z. B. Betreiben ohne eine Lambda-Teilung), sodass stöchiometrisches Abgas durch ein Abgassystem zu dem Katalysator strömt. Das Nicht-Bereitstellen der Katalysatorerhitzung kann ferner Betreiben ohne Zündverzögerung beinhalten, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Es ist zu beachten, dass Abgas, das während des Betreibens mit jedem Zylinder ungefähr stöchiometrisch erzeugt wird, immer noch heißes Abgas erzeugt, wodurch die Katalysatortemperatur beibehalten oder erhöht werden kann, auch wenn der Motorbetrieb nicht speziell eingestellt wird, um eine zusätzliche Katalysatorerhitzung bereitzustellen. Nach 306 kann das Verfahren 300 enden.
  • Wenn die Steuerung bei 304 im Gegensatz dazu bestimmt, dass die Katalysatorluftkammertemperatur unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt, geht das Verfahren 300 zu 308 über und beinhaltet Bestimmen, ob die Katalysatorvorderseitentemperatur einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur überschreitet. Bei der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur kann es sich um einen positiven Wert ungleich null für die Katalysatorvorderseitentemperatur handeln, unter dem überschüssiges O2, H2 und CO (z. B. aus dem Betrieb in dem geteilten Lambda-Modus) nicht exotherm reagieren können, um Wärme zu erzeugen.
  • Wenn die Steuerung bei 308 bestimmt, dass die Katalysatorvorderseitentemperatur die Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur nicht überschreitet (z. B. die Katalysatorvorderseitentemperatur unter der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt), geht das Verfahren 300 zu 310 über und beinhaltet Bereitstellen einer Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung. Beispielsweise kann das Bereitstellen einer Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung Verzögern eines Zündzeitpunktes jedes Zylinders des Motors um im Wesentlichen den gleichen Betrag beinhalten, wodurch die Abgastemperatur erhöht und Wärme an dem Katalysator bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann die Steuerung einen erwünschten Betrag der Spätzündung für die Zylinder des Motorsystems auf Grundlage einer Zylindertemperatur und eines ersten erwünschten Betrags der Katalysatorerhitzung bestimmen. Der erwünschte Betrag der Katalysatorerhitzung, während die Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung bereitgestellt wird, kann von einer Differenz zwischen der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur und einer aktuellen Katalysatorvorderseitentemperatur abhängig sein. Als ein Beispiel kann die Steuerung die Motortemperatur und den ersten erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, die den ersten erwünschten Betrag der Spätzündung für jeden Zylinder des Motorsystems ausgeben können. Die Steuerung kann den Zündzeitpunkt für jeden Zylinder auf Grundlage des ersten erwünschten Betrags des Zündzeitpunktes für jeden Zylinder durch Einstellen eines Betätigungssignals an dem Zündsystem einstellen. Das Verfahren 300 kann zu 308 zurückkehren, um die Bewertung der Katalysatorvorderseitentemperatur fortzusetzen, während die Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die Katalysatorvorderseitentemperatur über Spätzündung erhöht werden, bis die Katalysatorvorderseite heiß genug ist, um CO und H2 zu katalysieren (z. B. die Katalysatorvorderseitentemperatur die Vorderseitentemperaturschwelle überschreitet).
  • Wenn die Steuerung bei 308 bestimmt, dass die Katalysatorvorderseitentemperatur die Vorderseitentemperaturschwelle überschreitet, geht das Verfahren 300 zu 312 über und beinhaltet Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus. Durch das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus werden vorteilhafterweise der geteilte Lambda-Betrieb, der Differentialkraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Differentialzündzeitpunkt kombiniert, um die Katalysatortemperatur zu erhöhen, ohne einen Wirkungsgrad des Motors zu verringern. Beispielsweise wird während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus eine erste Vielzahl von Motorzylindern bezogen auf die Stöchiometrie angereichert (z. B. ein fetter Zylindersatz) und wird eine zweite Vielzahl von Motorzylindern bezogen auf die Stöchiometrie (z. B. ein magerer Zylindersatz) abgemagert. Die Steuerung kann bestimmen, welcher der Motorzylinder den reichen Zylindersatz umfasst und welcher der Motorzylinder den mageren Zylindersatz beinhaltet, indem sie ein Zylindermuster auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats auswählt. Wenn die Katalysatorvorderseitentemperatur die Vorderseitentemperaturschwelle überschreitet, reagieren das überschüssige CO, O2 und H2 im Abgas exotherm an der Katalysatorvorderseite, wodurch die Katalysatortemperatur erhöht wird. Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet ferner differentielle Einstellen des Zündzeitpunktes und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts für den fetten Zylindersatz und den mageren Zylindersatz, um die Zylinderleistung zu erhöhen, während das Drehmoment zwischen dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz ausgeglichen wird. Auf diese Weise kann die Temperatur des Katalysators erhöht werden, während die Gesamtstöchiometrie an dem Katalysator beibehalten wird.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet Bestimmen eines erwünschten Katalysatorerhitzungsbetrags, wie bei 314 angegeben. Beispielsweise kann es sich bei dem erwünschten Katalysatorerhitzungsbetrag um den Betrag der Erhitzung handeln, die erwünscht ist, um die Katalysatorluftkammertemperatur über die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur zu erhöhen. Beispielsweise kann, wenn die Katalysatorluftkammertemperatur über die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur ansteigt, der Katalysator Fahrzeugemissionen effizient verringern. Die Steuerung kann den erwünschten Katalysatorerhitzungsbetrag zum Beispiel durch Vergleichen der Katalysatorluftkammertemperatur mit der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur bestimmen. In einem Beispiel kann die Steuerung die Katalysatorluftkammertemperatur in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, die einen erwünschten Katalysatorerhitzungsbetrag ausgeben können.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet ferner Einstellen einer Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage der Rußbildung, wie bei 316 angegeben. Bei der Schwellen-Lambda-Teilung kann es sich um einen Betrag der Lambda-Teilung ungleich null handeln, über dem die Rußbildung in dem fetten Zylindersatz (z. B. das fette AFR) eine Schwellenrußbildung überschreitet. Die Schwellenrußbildung kann sich auf ein Ausmaß der Rußerzeugung beziehen, über dem Verschmutzung auftreten kann und/oder ein stromabwärtiger Partikelfilter abgenutzt werden kann. Wenn zum Beispiel ein Zylinder des Motors mit einem fetten AFR betrieben wird, kann die Rußbildung in dem Zylinder zunehmen, wobei die Zunahme der Rußbildung im Allgemeinen ansteigt, wenn das fette AFR weiter angereichert wird. Somit kann die Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage eines prognostizierten Betrags der Rußbildung für die Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden, um die Rußbildung in den Zylindern unter einer Schwellenrußbildung zu halten. In einigen Beispielen kann die Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage einer Magerverbrennungstoleranz in dem mageren Zylindersatz weiter eingestellt werden.
  • Beispielsweise kann die Steuerung die Motortemperatur, die Motordrehzahl und die Motorlast in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, welche die Schwellen-Lambda-Teilung ausgeben können. Bei der Schwellen-Lambda-Teilung kann es sich um einen konstanten Wert handeln, der vor dem Betreiben mit der Lambda-Teilung bestimmt wird, oder diese kann aktiv auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen neu berechnet werden, während in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird. Wenn sich zum Beispiel die Motorzylinderflächen während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus erwärmen, wird die Rußbildung aufgrund einer verringerten Benetzung der Flächen mit flüssigem Kraftstoff weniger wahrscheinlich und kann die Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage der geschätzten Zunahme von Motorzylinderflächentemperaturen zunehmen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung die Schwellen-Lambda-Teilung durch Schätzen der Rußbildung in jedem Zylinder des Motors bestimmen und kann ein fettes Schwellen-AFR für jeden fetten Zylinder auf Grundlage der geschätzten Rußbildung für jeden fetten Zylinder und der Motortemperatur bestimmen. Beispielsweise kann die Steuerung eine Motortemperatur und eine geschätzte Rußbildung in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, die das fette Schwellen-AFR für jeden Zylinder ausgeben können. Ferner kann die Steuerung die Schwellen-Lambda-Teilung durch Eingeben des fetten Schwellen-AFR für jeden Zylinder in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen bestimmen, welche die Schwellen-Lambda-Teilung ausgeben können.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet ferner Bestimmen eines Zylindermusters auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, wie bei 318 angegeben. Das Zylindermuster kann während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus definieren, welche Zylinder des Motors auf fett befohlen werden und welche Zylinder auf mager befohlen werden. Beispielsweise kann die Steuerung jeden Zylinder des Motors auf Grundlage des Zylindermusters einem von dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz zuweisen. Insbesondere kann das Einstellen des Zylindermusters eine Zusammensetzung des Abgases beeinflussen. Beispielsweise kann die Steuerung die Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats auf Grundlage eines Katalysatoralters, einer Art des Katalysator-Washcoats und von Motorbetriebsbedingungen, wie etwa einer Abgastemperatur, schätzen. Die Steuerung kann das Katalysatoralter, die Art des Katalysator-Washcoats und eine Abgastemperatur in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, welche die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats ausgeben können. Ferner kann die Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zumindest eines von einer Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, einer Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und einer Kohlenwasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats beinhalten. Auf Grundlage der geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats kann die Steuerung das Zylindermuster auswählen, wie nachfolgend dargelegt wird. Beispielsweise kann das Zylindermuster aus einer Vielzahl von möglichen Zylindermustern ausgewählt werden, wie etwa den Mustern, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 4A-4F beschrieben sind. Jedes Zylindermuster kann definieren, welche Zylinder des Motors den fetten Zylindersatz umfassen und welche Zylinder des Motors den mageren Zylindersatz umfassen. In einigen Beispielen kann die Steuerung die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, die das Zylindermuster ausgeben können. In weiteren Beispielen kann die Steuerung ein Zylindermuster auf Grundlage einer oder mehrerer Logikregeln auswählen.
  • Unter kurzer Bezugnahme auf 4A-4F sind mehrere beispielhafte Zylindermuster für einen Vierzylindermotor gezeigt. Die in 4A-4F gezeigten Zylindermuster sind nicht einschränkende Beispiele für mögliche Zylindermuster während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus. Ferner werden 4A-4F gemeinsam beschrieben, wobei gleiche Komponenten gleich nummeriert sind und zwischen den Figuren nicht erneut eingeführt werden. Wie in 4A-4F gezeigt, ist ein Abgaskanal 402 fluidisch an einen Katalysator 404 gekoppelt, sodass Abgas durch den Katalysator 404 strömt. Beispielsweise kann der Abgaskanal 402 der erste Abgaskanal 73 des Motorsystems 200 aus 2 sein und kann der Katalysator 404 der Katalysator 70 aus 2 sein. 4A zeigt ein erstes Zylindermuster 406, 4B zeigt ein zweites Zylindermuster 408, 4C zeigt ein drittes Zylindermuster 410, 4D zeigt ein viertes Zylindermuster 412, 4E zeigt ein fünftes Zylindermuster 414 und 4F zeigt ein sechstes Zylindermuster 416. In jedem der sechs gezeigten Zylindermuster ist die Zylinderzündreihenfolge Zylinder 1 (C1), Zylinder 3 (C3), Zylinder 4 (C4), Zylinder 2 (C2).
  • Jedes Zylindermuster beinhaltet zumindest einen fetten Zylinder (z. B. eine fette Anzahl an Zylindern) und zumindest einen mageren Zylinder (z. B. eine magere Anzahl an Zylindern). Das erste Zylindermuster 406 beinhaltet einen fetten Zylinder (z. B. Zylinder 1) und drei magere Zylinder in aufeinanderfolgender Zündreihenfolge (z. B. Zylinder 3, Zylinder 4 und Zylinder 2). Somit sind drei aufeinanderfolgende Magerzündereignisse zwischen jedem Fettzündereignis vorhanden. Das erste Zylindermuster 406 kann ausgewählt werden, wenn die Speicherkapazität des Katalysator-Washcoats des Katalysators 404 eine höhere Speicherkapazität für O2 beinhaltet. Das zweite Zylindermuster 408 beinhaltet einen mageren Zylinder (z. B. Zylinder 1) und drei fette Zylinder in aufeinanderfolgender Zündreihenfolge (z. B. Zylinder 3, Zylinder 4 und Zylinder 2). Somit sind drei aufeinanderfolgende Fettzündereignisse zwischen jedem Magerzündereignis vorhanden. Das zweite Zylindermuster 408 kann ausgewählt werden, wenn die Speicherkapazität des Katalysator-Washcoats des eine höhere Speicherkapazität für Kohlenwasserstoffe und H2 beinhaltet. Das dritte Zylindermuster 410 beinhaltet zwei fette Zylinder (z. B. Zylinder 1 und Zylinder 3) in aufeinanderfolgender Zündreihenfolge und zwei magere Zylinder (z. B. Zylinder 4 und Zylinder 2) in aufeinanderfolgenden Zündreihenfolge. Somit wechselt das Muster zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Fettzündereignissen und aufeinanderfolgenden Paaren von Magerzündereignissen. Gleichermaßen beinhaltet das vierte Zylindermuster 412 zwei magere Zylinder (z. B. Zylinder 1 und Zylinder 3) in aufeinanderfolgender Zündreihenfolge und zwei fette Zylinder (z. B. Zylinder 4 und Zylinder 2) in aufeinanderfolgender Zündreihenfolge. Somit wechselt das vierte Zylindermuster 412 zwischen Paaren von Magerzündereignissen und aufeinanderfolgenden Paaren von Fettzündereignissen. Sowohl das dritte Zylindermuster 410 als auch das vierte Zylindermuster 412 können für eine Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats mit einer mittleren O2 -, H2- und HC-Speicherkapazität ausgewählt werden. Das fünfte Zylindermuster 414 beinhaltet einen ersten fetten Zylinder (z. B. Zylinder 1), gefolgt von einem ersten mageren Zylinder (z. B. Zylinder 3), gefolgt von einem zweiten fetten Zylinder (z. B. Zylinder 4), gefolgt von einem zweiten mageren Zylinder (z. B. Zylinder 2). Somit wechselt das fünfte Zylindermuster 414 zwischen fetten Zylinderzündungen und mageren Zylinderzündungen. Schließlich beinhaltet das sechste Zylindermuster 416 einen ersten mageren Zylinder (z. B. Zylinder 1), gefolgt von einem ersten fetten Zylinder (z. B. Zylinder 3), gefolgt von einem zweiten mageren Zylinder (z. B. Zylinder 4), gefolgt von einem zweiten fetten Zylinder (z. B. Zylinder 2). Ferner können sowohl das fünfte Zylindermuster 414 als auch das sechste Zylindermuster 416 für eine Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats mit einer niedrigen O2 -, H2- und HC-Speicherkapazität ausgewählt werden. Die in 4A-4F gezeigten Zylindermuster sind als nicht einschränkende Beispiele gedacht und die Steuerung kann andere Zylindermuster auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen auswählen.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann jeder Zylinder zwischen fetten und mageren Strategien wechseln oder kann jeder Zylinder ein Muster wie fett-mager-mager oder mager-fett-fett aufweisen. Beispielsweise kann für eine erste Anzahl an Motorzyklen und auf Grundlage eines ausgewählten Zylindermusters ein erster Zylindersatz fett betrieben werden, während ein zweiter Zylindersatz mager betrieben wird. Als Nächstes kann für eine zweite Anzahl an Motorzyklen und auf Grundlage eines ausgewählten Zylindermusters der erste Zylindersatz mager betrieben werden, während der zweite Zylindersatz fett betrieben wird. Als ein Beispiel kann der Motor zwischen Betreiben mit dem ersten Zylindermuster, bei dem Zylinder 1 fett betrieben wird, während Zylinder 2, Zylinder 3 und Zylinder 4 mager betrieben werden, und Betreiben in dem zweiten Zylindermuster wechseln, bei dem Zylinder 1 mager betrieben wird, während Zylinder 2, Zylinder 3 und Zylinder 4 fett betrieben werden. Auf diese Weise kann jeder Zylinder zwischen fetten und mageren Strategien wechseln, während er in dem geteiltem Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird.
  • Nun unter erneuter Bezugnahme auf 3 kann die Steuerung auf Grundlage des bei 318 ausgewählten Zylindermusters bestimmen, welche der Zylinder des Motors in dem fetten Zylindersatz eingeschlossen sind und welche der Zylinder des Motors in dem mageren Zylindersatz eingeschlossen sind. Als ein nicht einschränkendes Beispiel, wenn bei 318 in einem Vierzylindermotor das Zylindermuster aus 4A (z. B. das Zylindermuster 406) als Reaktion darauf ausgewählt wird, dass eine Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats eine höhere Speicherkapazität für O2 beinhaltet, kann die Steuerung bestimmen, dass der fette Zylindersatz Zylinder 1 umfasst und der magere Zylindersatz Zylinder 2 Zylinder 3 und Zylinder 4 umfasst. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel in einem Vierzylindermotor, wenn bei 318 das Zylindermuster aus 4C (z. B. das Zylindermuster 410) auf Grundlage einer Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats mit einer mittleren O2-, H2- und HC-Speicherkapazität ausgewählt wird, kann die Steuerung bestimmen, dass der fette Zylindersatz Zylinder 1 und Zylinder 3 umfasst, während der magere Zylindersatz Zylinder 2 und Zylinder 4 umfasst. Wie zum Beispiel durch die beispielhaften Zylindermuster in 4A-4F veranschaulicht, kann ein Zylindermuster mit einer relativ hohen Anzahl an aufeinanderfolgenden Magerzündereignissen ausgewählt werden, wenn eine Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zunimmt. Ferner kann ein Zylindermuster mit einer relativ hohen Anzahl an aufeinanderfolgenden Fettzündereignissen ausgewählt werden, wenn eine Kohlenwasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und/oder eine Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zunimmt.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet ferner Bestimmen einer erwünschten Lambda-Teilung auf Grundlage der Schwellen-Lambda-Teilung (wie bei 316 bestimmt) und des erwünschten Katalysatorerhitzungsbetrags (wie bei 314 bestimmt), wie bei 320 angegeben. Als ein Beispiel kann die Steuerung die erwünschte Lambda-Teilung auf Grundlage einer erwünschten Temperaturerhöhung und der Schwellen-Lambda-Teilung bestimmen. Beispielsweise kann die Steuerung die erwünschte Temperaturverringerung und die aktuellen Motorbetriebsbedingungen, wie etwa eine Motordrehzahl, eine Motorlast und eine aktuelle Abgastemperatur in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Funktionen und Kennfelder eingeben, welche die Lambda-Teilung zum Erreichen der erwünschten Temperaturverringerung ausgeben können. Ferner kann die Steuerung die erwünschte Lambda-Teilung durch die bei 316 bestimmte Schwellen-Lambda-Teilung einstellen, um die Rußbildung in dem fetten Zylindersatz zu reduzieren. Ferner kann die Lambda-Teilung einen Maximalwert nicht überschreiten, über dem zum Beispiel eine Fehlzündung auftreten kann.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus beinhaltet ferner Einstellen eines AFR und eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes für jeden von dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz, wie bei 322 angegeben. Auf Grundlage der bestimmten Lambda-Teilung kann die Steuerung ein erstes, fettes AFR für den fetten Zylindersatz und ein zweites, mageres AFR für den mageren Zylindersatz bestimmen. Beispielsweise kann die Steuerung die erwünschte Lambda-Teilung und die Motorbetriebsbedingungen in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen eingeben, die das erste, fette AFR und das zweite, magere AFR ausgeben können. In einem Beispiel kann die Lambda-Teilung zwischen dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz über eine Vielzahl von Motorzyklen allmählich erhöht werden. Beispielsweise kann die Lambda-Teilung von Zyklus zu Zyklus schrittweise erhöht werden, bis die Schwellen-Lambda-Teilung erreicht ist. Dies kann beinhalten, dass die Steuerung den ersten Zylindersatz in jedem Motorzyklus weiter anreichert und den zweiten Zylindersatz um einen entsprechenden Betrag weiter abmagert, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an dem Katalysator beizubehalten. Beispielsweise kann ein Grad der Anreicherung des ersten Zylindersatzes gleich einem Grad der Abmagerung des zweiten Zylindersatzes in jedem Motorzyklus sein. Somit kann als ein Beispiel die Differenz zwischen dem ersten, fetten AFR und dem zweiten, mageren AFR in jedem Motorzyklus zunehmen. In einem weiteren Beispiel kann die Lambda-Teilung zwischen dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz über einen Motorzyklus auf die Schwellen-Lambda-Teilung gestuft werden.
  • In einem Beispiel können das erste, fette AFR und das zweite, magere AFR derart bestimmt werden, dass die globale Stöchiometrie während jedes Motorzyklus beibehalten wird. In einem weiteren Beispiel kann die globale Stöchiometrie an dem Katalysator über einen Zeitraum beibehalten werden, indem zwischen einem angereicherten Motorbetrieb und einem mageren Motorbetrieb gewechselt wird. Beispielsweise kann der Motor während eines ersten Motorzyklus fett betrieben werden und kann dieser während eines zweiten Motorzyklus mager betrieben werden, sodass die globale Stöchiometrie des Abgases über die zwei Motorzyklen hinweg beibehalten wird.
  • Ferner kann die Steuerung einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für den mageren Zylindersatz und einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für den fetten Zylindersatz einstellen. Beispielsweise kann die Steuerung einen frühen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für den fetten Zylindersatz befehlen, während sie eine geteilte Einspritzung (z. B. geschichtete Einspritzung) für den mageren Zylindersatz befiehlt, um die Verbrennungsstabilität und die CO-Erzeugung in dem mageren Zylindersatz zu erhöhen. Beispielsweise kann eine erste Kraftstoffmenge für den mageren Zylindersatz früher in jeden Verbrennungszylinder eingespritzt werden und kann eine zweite Kraftstoffmenge spät in einem Verdichtungstakt jedes Zylinders des mageren Zylindersatzes eingespritzt werden, sodass ein lokal fettes Gemisch in der Nähe der Zündkerze jedes der mageren Zylinder vorhanden ist. Die Steuerung kann eine Impulsbreite eines Signal-FPW, das an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung jedes Zylinders gesendet wird, auf Grundlage des befohlenen AFR und des befohlenen Kraftstoffeinspritzzeitpunktes des jeweiligen Zylinders (z. B., ob sich der Zylinder in dem ersten Satz oder dem zweiten Satz befindet) und einer Zylinderluftladungsmenge einstellen, wie etwa über eine Lookup-Tabelle oder Funktion, um den ersten Zylindersatz mit dem fetten AFR und den zweiten Zylindersatz mit dem mageren AFR zu betreiben. Als ein veranschaulichendes, nicht einschränkendes Beispiel kann die Steuerung eine Schwellen-Lambda-Teilung von 0,2 bestimmen. In diesem Beispiel ist das erste, fette AFR auf 0,9 eingestellt und ist das zweite, magere AFR auf 1,1 eingestellt, wodurch der global stöchiometrische Betrieb beibehalten wird.
  • In einem Beispiel kann die Lambda-Teilung zwischen dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz über einen Motorzyklus auf die bestimmte Lambda-Teilung gestuft werden. Beispielsweise kann die Steuerung eine Impulsbreite eines Signal-FPW, das an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung jedes Zylinders gesendet wird, auf Grundlage des befohlenen AFR des jeweiligen Zylinders (z. B., ob sich der Zylinder in dem ersten Satz oder dem zweiten Satz befindet) und einer Zylinderluftladungsmenge einstellen, wie etwa über eine Lookup-Tabelle oder Funktion, um den ersten Zylindersatz bei dem fetten AFR und den zweiten Zylindersatz bei dem mageren AFR zu betreiben. In einem alternativen Beispiel kann die Lambda-Teilung zwischen dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz über eine Vielzahl von Motorzyklen allmählich erhöht werden. Beispielsweise kann die Lambda-Teilung von Zyklus zu Zyklus schrittweise erhöht werden, bis die bestimmte Lambda-Teilung erreicht ist. Dies kann beinhalten, dass die Steuerung den ersten Zylindersatz in jedem Motorzyklus weiter anfettet und den zweiten Zylindersatz um einen entsprechenden Betrag weiter anmagert, um ein stöchiometrisches Abgasgemisch an dem Katalysator beizubehalten.
  • Das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus kann ferner Einstellen des Zündzeitpunktes für jeden Zylindersatz (z. B. jeden von dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz) beinhalten, wie bei 324 angegeben. Als ein Beispiel kann sich die Steuerung auf eine oder mehrere Lookup-Tabellen beziehen, um einen Betrag der Zündverzögerung für jeden Zylindersatz zu bestimmen, wie etwa durch Eingeben des befohlenen Motordrehmomentbetrags und des befohlenen AFR des Zylindersatzes in die/das ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung den verzögerten Zündzeitpunkt für jeden Zylindersatz auf Grundlage von Logikregeln bestimmen, die eine Funktion des angeforderten Motordrehmomentbedarfs und des befohlenen AFR des Zylinders oder des Zylindersatzes sind. Es versteht sich, dass der bestimmte Zündzeitpunkt für den fetten Zylindersatz weiter verzögert werden kann als der Zündzeitpunkt für den mageren Zylindersatz, um das Drehmomentgleichgewicht zwischen den fetten und mageren Zylindern beizubehalten. Ferner kann der magere Zylindersatz aufgrund einer langsameren Verbrennungsrate in dem mageren Zylindersatz mit einer Frühzündung betrieben werden. In einigen Beispielen kann der Zündzeitpunkt für jeden Zylindersatz iterativ über eine Vielzahl von Motorzyklen eingestellt werden, bis jeder Zylindersatz den bestimmten Zeitpunkt erreicht und/oder das Motordrehmoment das erwünschte verringerte Motordrehmoment erreicht. Als ein Beispiel kann die Zündverzögerung des fetten Zylindersatzes im Vergleich zu dem mageren Zylindersatz mit einer schnelleren Rate eingeleitet werden, sodass beide Zylindersätze ihren entsprechenden bestimmten Zündzeitpunkt im gleichen Motorzyklus erreichen, wobei das angegebene Drehmoment zwischen den zwei Zylindersätzen in jedem Motorzyklus ausgeglichen ist.
  • Bei 326 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob die Katalysatorluftkammertemperatur die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur überschreitet, wie vorangehend bei 304 beschrieben. Beispielsweise kann die Steuerung die Katalysatorluftkammertemperatur durch Eingeben der Abgastemperatur, der Motortemperatur und anderer Motorbetriebsbedingungen in ein/e oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Funktionen, welche die Katalysatorluftkammertemperatur ausgeben können, schätzen.
  • Wenn die Katalysatorluftkammertemperatur die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur bei 326 nicht überschreitet (z. B. die Katalysatorluftkammertemperatur unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt), kehrt das Verfahren 300 zu 308 zurück. Durch das Zurückkehren zu 308 kann zum Beispiel eine zusätzliche Katalysatorerhitzung über Zündverzögerung und/oder Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus bereitgestellt werden. Als ein Beispiel kann der Motor weiterhin in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben werden und kann die Steuerung die erwünschte Lambda-Teilung einstellen, wenn sich der erwünschte Betrag der Katalysatorerhitzung ändert. Wenn zum Beispiel der erwünschte Betrag der Katalysatorerhitzung abnimmt, kann die Steuerung die erwünschte Lambda-Teilung um einen entsprechenden Betrag verringern. Ferner kann die Steuerung das Zylindermuster auf Grundlage der geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats einstellen, während der Motor in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird, während der Motor weiterhin in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird. Wenn zum Beispiel die Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats mit der Motortemperatur zunimmt, kann die Steuerung ein anderes Zylindermuster auswählen.
  • Wenn die Katalysatorluftkammertemperatur bei 326 die SchwellenKatalysatorluftkammertemperatur überschreitet, geht das Verfahren 300 zu 328 über und beinhaltet Betreiben des Motors in einem nominalen Betriebsmodus. Beispielsweise kann die Steuerung das AFR jedes Zylinders auf Stöchiometrie einstellen und kann den Zündzeitpunkt und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden Zylinder entsprechend einstellen. Das Verfahren 300 kann dann enden. Auf diese Weise kann eine Temperatur eines Katalysators durch Betreiben in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus erhöht werden, wodurch Fahrzeugemissionen verringert werden. Ferner kann das Erhöhen der Katalysatortemperatur über geteiltes Lambda bezogen auf ein Erhöhen der Katalysatortemperatur über zusätzliche Zündverzögerung kraftstoffeffizienter sein.
  • Nun unter Bezugnahme auf 5 ist ein beispielhaftes Zeitdiagramm 500 von zwei Zylindern gezeigt, die in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben werden Jeder der zwei Zylinder kann zum Beispiel die Konfiguration von Zylinder 130 des Motors 10 aus 1 aufweisen. Insbesondere zeigt 5 eine beispielhafte Zylinderzeitsteuerung für einen fetten Zylinder (z. B. eines fetten Zylindersatzes) und eine beispielhafte Zylinderzeitsteuerung für einen mageren Zylinder (z. B. eines mageren Zylindersatzes). Das Zeitdiagramm 500 zeigt ein Zeitdiagramm für einen einzelnen Verbrennungszyklus, wobei der Verbrennungszyklus (z. B. ein Zylinderzyklus) den Abschluss von vier Takten (z. B. Ansaugung, Verdichtung, Arbeit und Ausstoß) innerhalb des Zylinders beinhaltet. Wenngleich der fette Zylinder und der magere Zylinder in demselben Zeitdiagramm gezeigt sind, durchlaufen der fette Zylinder und der magere Zylinder nicht jeden Hub gleichzeitig. Beispielsweise können die zwei Zylinder auf Grundlage eines Zylinderzündmusters gestaffelt sein.
  • Eine Kolbenposition bezogen auf den oberen Totpunkt (OT), den unteren Totpunkt (UT) und den vier Takten eines Verbrennungszyklus (Ansaugung, Verdichtung, Arbeit und Ausstoß) ist in Verlauf 502 gezeigt. Ferner ist in Verlauf 504 ein Betätigungssignal für eine Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtung in dem fetten Zylinder gezeigt, ist in dem gestrichelten Verlauf 506 ein Betätigungssignal für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung in dem mageren Zylinder gezeigt, ist in Verlauf 508 ein Zündkerzenbetätigungssignal für den fetten Zylinder gezeigt und ist in dem gestricheltem Verlauf 510 ein Zündkerzenbetätigungssignal für den mageren Zylinder gezeigt. Für alle der vorangehenden Ausführungen stellt die horizontale Achse die Motorposition dar (z. B. in Kurbelwinkelgraden), wobei die Kurbelwinkelgrade (crank angle degree - CAD) von links nach rechts zunehmen. Die vertikale Achse stellt jeden bezeichneten Parameter dar. Für Verlauf 502 zeigt die vertikale Achse die Kolbenposition bezogen auf den OT. Für jeden der Verläufe 504, 506, 508 und 510 gibt eine Zunahme einer Größe des Parameters über null eine Betätigung der entsprechenden Einspritzvorrichtung oder der Zündkerze an. Ferner ist der Takt des Verbrennungszyklus oben in dem Zeitdiagramm 500 angegeben, wobei der Ansaugtakt dem Intervall von 0 CAD bis 180 CAD entspricht, der Verdichtungstakt dem Intervall von 180 CAD bis 360 CAD entspricht, der Arbeitstakt dem Intervall von 360 CAD bis 540 CAD entspricht und der Ausstoßtakt dem Intervall von 540 CAD bis 720 CAD entspricht.
  • Zu Beginn des Ansaugtakts (z. B. bei 0 CAD) befindet sich die Kolbenposition an dem OT (Verlauf 502). Während des Ansaugtakts nimmt die Kolbenposition ab, da Luft in den Zylinder gesaugt wird. Bei CAD1 (z. B. etwa 60 CAD) wird Kraftstoff in den fetten Zylinder eingespritzt (Verlauf 504). Als Nächstes wird bei CAD2 (z. B. etwa 70 CAD) Kraftstoff in den mageren Zylinder eingespritzt (Verlauf 506). Jedoch ist, wie gezeigt, das Betätigungssignal der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den mageren Zylinder (Verlauf 506) bezogen auf das Betätigungssignal der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den fetten Zylinder (Verlauf 504) kürzer. Insbesondere wird Kraftstoff zwischen CAD1 und CAD3 in den fetten Zylinder eingespritzt, während das Betätigungssignal der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den mageren Zylinder (Verlauf 506) bei CAD2 beginnt und vor CAD3 endet. Dementsprechend wird während des Ansaugtakts weniger Kraftstoff in den mageren Zylinder eingespritzt. Somit weist das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem mageren Zylinder ein höheres AFR auf.
  • Während des Verdichtungstakts bewegt sich die Kolbenposition von dem UT zurück zu dem OT (Verlauf 502), wodurch Luft in dem Zylinder verdichtet wird. Bei CAD4 wird zusätzlicher Kraftstoff in den mageren Zylinder eingespritzt (Verlauf 506). Wenngleich zusätzlicher Kraftstoff in den mageren Zylinder eingespritzt wird, ist die Gesamtmenge an Kraftstoff, die in den mageren Zylinder eingespritzt wird, geringer als die Kraftstoffmenge, die bei CAD1 in den fetten Zylinder eingespritzt wird. Beispielsweise kann durch das Einspritzen von zusätzlichem Kraftstoff in den mageren Zylinder während des Verdichtungstakts ein Zylinder-Luft-Kraftstoff- Gemisch erzeugt werden, das in der Nähe der Zündkerze lokal fett ist, während es insgesamt mager ist. Daher ist das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem fetten Zylinder aufgrund eines frühen Kraftstoffeinspritzzeitpunktes homogen, während das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem mageren Zylinder aufgrund der späten Einspritzung von zusätzlichem Kraftstoff (z. B. geschichteter Einspritzzeitpunkt) geschichtet ist. Kurz nachdem der zusätzliche Kraftstoff in den mageren Zylinder eingespritzt wurde (z. B. um 310 CAD), wird die Zündkerze in dem mageren Zylinder betätigt (Verlauf 510), wodurch das magere Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder gezündet wird. Ferner wird bei CAD6 (z. B. etwa 350 CAD) die Zündkerze in dem fetten Zylinder betätigt (Verlauf 508), wodurch das fette Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem fetten Zylinder gezündet wird. Für jeden von dem fetten Zylinder und dem mageren Zylinder erzeugt das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches Drehmoment für den Motor.
  • Somit wird der magere Zylinder mit geteilter Kraftstoffeinspritzung betrieben, sodass eine erste Kraftstoffmenge während des Ansaugtakts eingespritzt wird, während eine zweite Kraftstoffmenge während des Verdichtungstakts kurz vor der Zündkerzenbetätigung eingespritzt wird, sodass das lokale AFR nahe der Zündkerze fett ist. Ferner kann durch das Betreiben des fetten Zylinders mit früher Kraftstoffeinspritzung das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem fetten Zylinder bezogen auf einen Zylinder mit späterer Kraftstoffeinspritzung eine erhöhte Vermischung aufweisen. Ferner wird durch Betreiben des mageren Zylinders mit Frühzündung und des fetten Zylinders mit Zündverzögerung, um die unterschiedlichen Brennraten der fetten und mageren Mischungen zu berücksichtigen, der Drehmomentausgleich zwischen dem mageren Zylinder und dem fetten Zylinder erhöht.
  • Als Nächstes zeigt 6 eine prophetische beispielhafte Zeitachse 600 zum Betreiben eines Motorsystems in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus. Bei dem Motor kann es sich um den Motor 10 handeln, der zum Beispiel in 1 und 2 gezeigt ist und durch die Steuerung 12 aus 1 und 2 gesteuert wird. Ferner kann der Motor einen Dreiwegekatalysator beinhalten, wie etwa den Katalysator 70 aus 2. Einige in der Zeitachse 600 gezeigte Mengen können für einen von einem ersten Zylindersatz und einem zweiten Zylindersatz gelten. Jeder Zylinder von dem ersten Zylindersatz und jeder Zylinder von dem zweiten Zylindersatz kann die Zylinderkonfiguration von Zylinder 130 beinhalten, der zum Beispiel in 1 gezeigt ist, und kann eine Zündkerze als Zündquelle (z. B. die Zündkerze 92) und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66) beinhalten. Wenn der Motor in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird, kann der erste Zylindersatz angereichert werden, während der zweite Zylindersatz abgemagert werden kann. Ein erwünschter Betrag der Katalysatorerhitzung (z. B. ein Betrag der Katalysatorerhitzung, damit der Katalysator eine effiziente Betriebstemperatur erreicht) ist in Verlauf 602 gezeigt, eine Katalysatorluftkammertemperatur (z. B. eine geschätzte Temperatur an der Katalysatorluftkammer) ist in Verlauf 604 gezeigt, eine Katalysatorvorderseitentemperatur (z. B. eine geschätzte Temperatur an der Katalysatorvorderseite) ist in Verlauf 606 gezeigt, ein Betrag der Lambda-Teilung (z. B. eine Differenz zwischen einem befohlenen Lambda für den ersten Zylindersatz und einem befohlenen Lambda für den zweiten Zylindersatz) ist in Verlauf 608 gezeigt, eine Einspritzstrategie für den ersten Zylindersatz ist in Verlauf 610 gezeigt, ist eine Einspritzstrategie für die magere Zylinderbank ist in Verlauf 612 gezeigt und ein Betrag der Spätzündung für die Katalysatorerhitzung ist in Verlauf 614 gezeigt. Ferner ist eine Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur durch die gestrichelte Linie 616 gezeigt, ist eine Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur durch die gestrichelte Linie 618 gezeigt und ist eine Schwellen-Lambda-Teilung (z. B. eine Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage der Rußbildung) in dem gestrichelten Verlauf 620 gezeigt.
  • Zu einem Zeitpunkt t0 liegt die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur (gestrichelte Linie 616), wodurch angegeben wird, dass eine Katalysatorerhitzung angefordert wird, wie durch den hohen erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung gezeigt (Verlauf 602). Da jedoch die Katalysatorvorderseitentemperatur (Verlauf 606) unter der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur (gestrichelte Linie 618) liegt, wird zum Bereitstellen der Katalysatorerhitzung nur die Spätzündung angegeben. Dementsprechend ist die Lambda-Teilung zu dem Zeitpunkt t0 null (Verlauf 608), ist die Einspritzstrategie sowohl für die erste Zylinderbank (Verlauf 610) als auch für die zweite Zylinderbank (gestrichelter Verlauf 612) homogen und ist der Betrag der Zündverzögerung für die Katalysatorerhitzung hoch (Verlauf 614). Ferner ist zu dem Zeitpunkt t0 die Schwellen-Lambda-Teilung aufgrund der niedrigen geschätzten Oberflächentemperaturen in den Zylindern null (gestrichelter Verlauf 620). Wenn sich jedoch die Motortemperatur zwischen dem Zeitpunkt t0 und einem Zeitpunkt t1 erhöht, erhöht sich die Schwellen-Lambda-Teilung (gestrichelter Verlauf 620).
  • Zu dem Zeitpunkt t1 bleibt die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur und steigt die Katalysatorvorderseitentemperatur (Verlauf 608) über die Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur (gestrichelter Verlauf 618) an, wodurch angegeben wird, dass die Katalysatorvorderseite für exotherme Reaktionen zwischen überschüssigem O2, CO und H2 in geteiltem Lambda-Abgas warm genug ist. Als Reaktion auf die erhöhte Katalysatorvorderseitentemperatur wird der Motor in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben. Dementsprechend beginnt der Betrag der Lambda-Teilung zu dem Zeitpunkt t1 zuzunehmen (Verlauf 608), sodass die Differenz zwischen dem befohlenen Lambda für den ersten Zylindersatz und dem befohlenen Lambda für den zweiten Zylindersatz zunimmt, ohne die Schwellen-Lambda-Teilung zu überschreiten (gestrichelter Verlauf 620). Ferner wird aufgrund des Betreibens des Motors in dem geteilten Lambda-Katalysatormodus eine geschichtete Einspritzstrategie für den zweiten Zylindersatz bei dem Zeitpunkt t1 verwendet (Verlauf 612), während der erste Zylindersatz weiterhin mit einer homogenen Einspritzstrategie betrieben wird (Verlauf 610). Da durch das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus die Katalysatortemperatur erhöht wird, wird keine zusätzliche Spätzündung angefordert, um die Katalysatortemperatur zu erhöhen. Somit beginnt der Betrag der Spätzündung zu dem Zeitpunkt t1 abzunehmen (Verlauf 614).
  • Zwischen dem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2, wenn der Motor in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird, nimmt der Betrag der Lambda-Teilung zu (Verlauf 608), ohne die Schwellen-Lambda-Teilung zu überschreiten (gestrichelter Verlauf 620), wobei der zweite Zylindersatz weiterhin mit der geschichteten Einspritzungsstrategie bestrieben wird (gestrichelter Verlauf 612) und der Betrag der Zündverzögerung weiter abnimmt (Verlauf 614). Es ist zu beachten, dass die Schwellen-Lambda-Teilung (gestrichelter Verlauf 620) zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t2 zunimmt, da durch sich ändernde Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Erhöhen der Motordrehzahl und Motortemperatur, die Wirkung der Lambda-Teilung auf die Rußbildung in den Zylindern geändert wird. Insbesondere nimmt die Schwellen-Lambda-Teilung proportional zu der Motordrehzahl und Motortemperatur zu.
  • Zu dem Zeitpunkt t2 erreicht die Lambda-Teilung (Verlauf 608) die Schwellen-Lambda-Teilung (gestrichelter Verlauf 620) und nimmt der Betrag der Zündverzögerung auf null ab (Verlauf 614). Es ist anzumerken, dass in einigen Beispielen die Spätzündung und/oder Frühzündung auf jeden von dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz angewendet werden können/kann, um das Drehmoment auszugleichen, während in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird. Beispielsweise kann die Frühzündung auf den zweiten Zylindersatz angewendet werden, während in dem geteilten Katalysatorerhitzungsmodus betrieben wird, während die Spätzündung auf den ersten Zylindersatz angewendet werden kann. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 während des Betreibens in dem geteilten Lambda-Katalysatorheizungsmodus nehmen die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) und die Katalysatorvorderseitentemperatur (Verlauf 606) weiter zu.
  • Zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 nähert sich die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur (gestrichelte Linie 616). Aufgrund der Erhöhung der Katalysatorluftkammertemperatur nimmt der erwünschte Betrag der Katalysatorerhitzung (Verlauf 602) ab. Als Reaktion darauf nimmt der Betrag der Lambda-Teilung zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 ab (Verlauf 608), sodass sich eine Differenz zwischen dem befohlenen Lambda des ersten Zylindersatzes und des zweiten Zylindersatzes verringert. Zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 wird der zweite Zylindersatz jedoch weiterhin mit einer geschichteten Einspritzstrategie betrieben (gestrichelter Verlauf 612), während der erste Zylindersatz weiterhin mit einer homogenen Einspritzstrategie betrieben wird (Verlauf 610).
  • Zu dem Zeitpunkt t4 steigt die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) über die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur (gestrichelte Linie 616) an, wodurch angegeben wird, dass eine Katalysatorerhitzung nicht mehr angefordert wird. Wenn zum Beispiel die Katalysatorluftkammertemperatur (Verlauf 604) die Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur (gestrichelte Linie 616) erreicht, kann der Katalysator die Motoremissionen effizient verringern und somit fordert der Katalysator unter Umständen keine zusätzliche Katalysatorerhitzung an. Dementsprechend ist der erwünschte Betrag der Katalysatorerhitzung (Verlauf 602) zu dem Zeitpunkt t4 null. Als Reaktion auf den erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung von null ist die Lambda-Teilung (Verlauf 608) null und werden alle Zylinder des ersten Zylindersatzes und des zweiten Zylindersatzes mit der homogenen Einspritzstrategie betrieben (Verlauf 610 und gestrichelter Verlauf 612). Der Betrag der Zündverzögerung bleibt bei null (Verlauf 614).
  • Auf diese Weise kann eine Katalysatortemperatur für einen effizienten Katalysatorbetrieb auf eine Schwellenkatalysatortemperatur erhöht werden, während der Motorwirkungsgrad maximiert und Wärmeverluste zwischen dem Motor und dem Katalysator minimiert werden. Durch das Betreiben mit einer Lambda-Teilung unter Beibehaltung der globalen Stöchiometrie können überschüssiger Sauerstoff und überschüssiges CO und H2 im Abgas in dem Katalysator exotherm reagieren und Wärme erzeugen. Somit werden durch das Betreiben mit der Lambda-Teilung die Katalysatortemperatur und der Motorwirkungsgrad im Vergleich zum Betreiben mit Zündverzögerung erhöht. Da die exotherme Reaktion an dem Katalysator auftritt, geht Wärmeenergie nicht verloren, wenn Abgas von den Zylindern zu dem Katalysator strömt. Ferner kann durch Bestimmen einer Schwellen-Lambda-Teilung auf Grundlage der Rußbildung die Verschmutzung von Zylinder und Partikelfalle verringert werden, während mit der Lambda-Teilung betrieben wird. Schließlich wird durch Auswählen eines Zylindermusters auf Grundlage der geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats die Katalysatoreffizienz erhöht, während mit der Lambda-Teilung betrieben wird.
  • Der technische Effekt des teilweisen Anreicherns eines Motors, während der Motor auf globaler Stöchiometrie gehalten wird, und des differentiellen Einstellens des Zündzeitpunktes und des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, besteht darin, dass die Katalysatortemperatur zunimmt, wodurch eine Effizienz des Katalysators beim Reduzieren von Fahrzeugemissionen erhöht wird.
  • Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: während eines Betreibens eines Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, Einstellen eines Betrags der Lambda-Teilung zwischen einem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einem mageren Satz an Verbrennungsereignissen auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einer Magerverbrennungstoleranz in dem mageren Satz an Verbrennungsereignissen. In dem vorangehenden Beispiel beinhaltet das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus zusätzlich oder optional Folgendes: Auswählen eines Zylindermusters; Vorziehen des Zündzeitpunktes für den mageren Zylindersatz, während der Zündzeitpunkt für den fetten Zylindersatz verzögert wird; und Betreiben des reichen Zylindersatzes mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel-ratio - AFR) und des mageren Zylindersatzes mit einem mageren AFR, wobei das fette AFR und das magere AFR auf Grundlage der Lambda-Teilung bestimmt werden, wobei Abgas von sowohl dem fetten Zylindersatz als auch dem mageren Zylindersatz ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einem Katalysator erzeugt. In einem oder beiden der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Betreiben des fetten Zylindersatzes mit dem fetten AFR und des mageren Zylindersatzes mit dem mageren AFR zusätzlich oder optional Einspritzen von Kraftstoff mit frühem Einspritzzeitpunkt in den fetten Zylindersatz bezogen auf einen Einspritzzeitpunkt für den mageren Zylindersatz und Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz, wobei das Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz Folgendes beinhaltet: für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer ersten Kraftstoffmenge während eines Ansaugtakts des Zylinders; und für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer zweiten Kraftstoffmenge während eines Verdichtungstakts des Zylinders vor einer Zündkerzenbetätigung. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen des Zylindermusters zusätzlich oder optional Bestimmen, welcher der Zylinder des Motors den fetten Zylindersatz umfasst und welcher der Zylinder des Motors den mageren Zylindersatz umfasst, auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats für den Katalysator. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele basiert die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zusätzlich oder optional auf einem Katalysatoralter, einer Katalysatorart und einer Katalysatortemperatur, und wobei die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zumindest eines von einer geschätzten Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, einer geschätzten Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und einer geschätzten Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispielen beinhaltet das Auswählen des Zylindermusters ferner zusätzlich oder optional Erhöhen einer Anzahl an aufeinanderfolgenden Magerzündereignissen mit Ansteigen der geschätzten Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und Erhöhen einer Anzahl an aufeinanderfolgende Fettzündereignissen mit Ansteigen der Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele basiert der Betrag der Lambda-Teilung zusätzlich oder optional ferner auf einem erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele erfolgt das Betreiben des Motors in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus zusätzlich oder optional als Reaktion darauf, dass eine Katalysatorvorderseitentemperatur über einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und dass eine Katalysatorluftkammertemperatur unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen des Betrags der Lambda-Teilung zwischen dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Zylindersatz zusätzlich oder optional Bestimmen eines fetten Schwellen-AFR, unter dem die Rußbildung über einen Schwellenbetrag ansteigt, und wobei die Lambda-Teilung eine Differenz zwischen einem relativen mageren AFR des mageren Zylindersatzes und einem relativen fetten AFR des fetten Zylindersatzes ist.
  • Als ein weiteres Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: als Reaktion darauf, dass eine Katalysatorluftkammertemperatur unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt und eine Katalysatorvorderseitentemperatur unter einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt, Betreiben eines Motors mit Zündverzögerung; als Reaktion darauf, dass die Katalysatorluftkammertemperatur unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt und die Katalysatorvorderseitentemperatur die Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur überschreitet: Auswählen von Zylindern eines Motors für einen ersten Zylindersatz und Auswählen von Zylindern des Motors für einen zweiten Zylindersatz auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats eines Katalysators; Abmagern des ersten Zylindersatzes um einen ersten Abmagerungsbetrag, während der zweite Zylindersatz um ersten Anreicherungsbetrag angereichert wird; Vorziehen eines Zündzeitpunktes für den ersten Zylindersatz und Verzögern eines Zündzeitpunktes für den zweiten Zylindersatz; und Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den ersten Zylindersatz und einer einzelnen Kraftstoffeinspritzung in den zweiten Zylindersatz. In dem vorangehenden Beispiel erfolgt zusätzlich oder optional das Abmagern des ersten Zylindersatzes um einen ersten Abmagerungsbetrag, während der zweite Zylindersatz um einen ersten Anreicherungsbetrag angereichert wird, als Reaktion auf eine Differenz zwischen dem ersten Abmagerungsbetrag und dem ersten Anreicherungsbetrag, die auf Grundlage eines erwünschten Betrags der Katalysatorerhitzung und einer geschätzten Rußbildung jedes Zylinders bestimmt wird. In einem oder beiden der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Durchführen der geteilten Kraftstoffeinspritzung zusätzlich oder optional Einspritzen eines ersten Teils von Kraftstoff während eines Ansaugtakts jedes Zylinders des ersten Zylindersatzes und das Einspritzen eines zweiten Teils von Kraftstoff während eines Verdichtungstakts jedes Zylinders des ersten Zylindersatzes. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen von Zylindern des Motors für den ersten Zylindersatz und das Auswählen von Zylindern des Motors für den zweiten Zylindersatz auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zusätzlich oder optional Folgendes: Schätzen einer Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats auf Grundlage von einem Katalysatoralter, einer Katalysatorart und einer Katalysatortemperatur, wobei die Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zumindest eines von einer Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, einer Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und einer Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats beinhaltet; Auswählen eines Zylindermusters mit einer niedrigeren Anzahl an aufeinanderfolgenden Magerzündereignissen als Reaktion darauf, dass die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysator-Washcoats abnimmt; Auswählen eines Zylindermusters mit einer niedrigeren Anzahl an aufeinanderfolgenden Fettzündereignissen als Reaktion darauf, dass die Kohlewasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats abnimmt und die Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats abnimmt; Zuweisen jedes Zylinders des Motors zu einem von dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz auf Grundlage des ausgewählten Zylindermusters. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Zuweisen jedes Zylinders des Motors zu einem von dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz auf Grundlage des ausgewählten Zylindermusters zusätzlich oder optional ferner Wechseln jedes Zylinders des Motors zwischen dem ersten Zylindersatz und dem zweiten Zylindersatz nach einer Anzahl an Motorzyklen. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele erzeugt zusätzlich oder optional Abgas aus sowohl dem ersten Zylindersatz als auch dem zweiten Zylindersatz ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an dem Katalysator.
  • Als noch ein weiteres Beispiel umfasst ein System Folgendes: einen Ottomotor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; einen Katalysator, der in einem Abgaskanal des Ottomotors gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während eines Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während einer ersten Bedingung, Erhöhen einer Temperatur des Katalysators durch Verzögern des Zündzeitpunktes um einen gleichen Betrag in jedem Zylinder der Vielzahl von Zylindern; und während einer zweiten Bedingung, Erhöhen der Temperatur des Katalysators durch Betreiben eines ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und eines zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, während der Zündzeitpunkt in dem ersten Satz und dem zweiten Satz unterschiedlich verzögert wird, wobei eine Differenz zwischen dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung und einer Schwellen-Lambda-Teilung basiert. In dem vorangehenden Beispiel beinhaltet der Katalysator zusätzlich oder optional eine Vorderseite und eine Luftkammer, wobei die Luftkammer weiter stromabwärts in dem Abgaskanal positioniert ist als die Vorderseite, wobei die erste Bedingung als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Temperatur der Vorderseite unter einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und eine Temperatur der Luftkammer unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt, und die zweite Bedingung als Reaktion darauf erfolgt, dass die Temperatur der Vorderseite über der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und die Temperatur der Luftkammer unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt. In einem oder beiden der vorangehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional durch das Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an dem Katalysator erzeugt. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, die auf einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während der zweiten Bedingung, Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit frühem Einspritzzeitpunkt und Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit geschichtetem Einspritzzeitpunkt; und während der zweiten Bedingung, Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit vorgezogenem Einspritzzeitpunkt bezogen auf den ersten Satz der Vielzahl von Zylindern. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, die auf einem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Wechseln zwischen Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern in dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis; und Wechseln zwischen Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern in dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Es ist zu beachten, 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 auf nicht transitorischem Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Verbrennungsmotorhardware beinhaltet. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl an Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. 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 in einen nicht transitorischem 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 in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorangehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Darüber hinaus sollen die Ausdrücke „erste(r/s)“, „zweite(r/s)‟, „dritte(r/s)‟ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, keine Reihenfolge, Position, Menge oder Bedeutung bezeichnen, sondern werden lediglich als Bezeichnungen zur Unterscheidung eines Elements von einem anderen verwendet. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
  • Wie in dieser Schrift verwendet, 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 Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: während eines Betreibens eines Motors in einem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus, Einstellen eines Betrags der Lambda-Teilung zwischen einem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einem mageren Satz an Verbrennungsereignissen auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Satz an Verbrennungsereignissen und einer Magerverbrennungstoleranz in dem mageren Satz an Verbrennungsereignissen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus Folgendes beinhaltet: Auswählen eines Zylindermusters; Vorziehen des Zündzeitpunktes für den mageren Zylindersatz, während der Zündzeitpunkt für den fetten Zylindersatz verzögert wird; und Betreiben des reichen Zylindersatzes mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (airfuel-ratio - AFR) und des mageren Zylindersatzes mit einem mageren AFR, wobei das fette AFR und das magere AFR auf Grundlage der Lambda-Teilung bestimmt werden, wobei Abgas von sowohl dem fetten Zylindersatz als auch dem mageren Zylindersatz ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einem Katalysator erzeugt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Betreiben des fetten Zylindersatzes mit dem fetten AFR und des mageren Zylindersatzes mit dem mageren AFR Einspritzen von Kraftstoff mit frühem Einspritzzeitpunkt in den fetten Zylindersatz bezogen auf einen Einspritzzeitpunkt für den mageren Zylindersatz und Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz beinhaltet, wobei das Durchführen einer geteilten Kraftstoffeinspritzung in den mageren Zylindersatz Folgendes beinhaltet: für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer ersten Kraftstoffmenge während eines Ansaugtakts des Zylinders; und für jeden Zylinder in dem mageren Zylindersatz, Einspritzen einer zweiten Kraftstoffmenge während eines Verdichtungstakts des Zylinders vor einer Zündkerzenbetätigung.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auswählen des Zylindermusters Bestimmen, welcher der Zylinder des Motors den fetten Zylindersatz umfasst und welcher der Zylinder des Motors den mageren Zylindersatz umfasst, auf Grundlage einer geschätzten Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats für den Katalysator beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats auf einem Katalysatoralter, einer Katalysatorart und einer Katalysatortemperatur basiert und wobei die geschätzte Speicherkapazität eines Katalysator-Washcoats zumindest eines von einer geschätzten Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats, einer geschätzten Wasserstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und einer geschätzten Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Auswählen des Zylindermusters ferner Erhöhen einer Anzahl an aufeinanderfolgenden Magerzündereignissen mit Ansteigen der geschätzten Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysator-Washcoats und Erhöhen einer Anzahl an aufeinanderfolgende Fettzündereignissen mit Ansteigen der Kohlenwasserstoffkapazität eines Katalysator-Washcoats beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Betrag der Lambda-Teilung ferner auf einem erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung basiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben des Motors in dem geteilten Lambda-Katalysatorerhitzungsmodus als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Katalysatorvorderseitentemperatur über einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und dass eine Katalysatorluftkammertemperatur unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Betrags der Lambda-Teilung zwischen dem fetten Zylindersatz und dem mageren Zylindersatz auf Grundlage einer Rußbildung in dem fetten Zylindersatz Bestimmen eines fetten Schwellen-AFR beinhaltet, unter dem die Rußbildung über einen Schwellenbetrag ansteigt, und wobei die Lambda-Teilung eine Differenz zwischen einem relativen mageren AFR des mageren Zylindersatzes und einem relativen fetten AFR des fetten Zylindersatzes ist.
  10. System, umfassend: einen Ottomotor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; einen Katalysator, der in einem Abgaskanal des Ottomotors gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während eines Motorbetriebs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während einer ersten Bedingung, Erhöhen einer Temperatur des Katalysators durch Verzögern des Zündzeitpunktes um einen gleichen Betrag in jedem Zylinder der Vielzahl von Zylindern; und während einer zweiten Bedingung, Erhöhen der Temperatur des Katalysators durch Betreiben eines ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und eines zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, während der Zündzeitpunkt in dem ersten Satz und dem zweiten Satz unterschiedlich verzögert wird, wobei eine Differenz zwischen dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem erwünschten Betrag der Katalysatorerhitzung und einer Schwellen-Lambda-Teilung basiert.
  11. System nach Anspruch 10, wobei der Katalysator eine Vorderseite und eine Luftkammer beinhaltet, wobei die Luftkammer weiter stromabwärts in dem Abgaskanal positioniert ist als die Vorderseite, wobei die erste Bedingung als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Temperatur der Vorderseite unter einer Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und eine Temperatur der Luftkammer unter einer Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt, und die zweite Bedingung als Reaktion darauf erfolgt, dass die Temperatur der Vorderseite über der Schwellenkatalysatorvorderseitentemperatur liegt und die Temperatur der Luftkammer unter der Schwellenkatalysatorluftkammertemperatur liegt.
  12. System nach Anspruch 10, wobei durch das Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis an dem Katalysator erzeugt wird.
  13. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während der zweiten Bedingung, Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit frühem Einspritzzeitpunkt und Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit geschichtetem Einspritzzeitpunkt.
  14. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während der zweiten Bedingung, Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit vorgezogenem Einspritzzeitpunkt bezogen auf den ersten Satz der Vielzahl von Zylindern.
  15. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Wechseln zwischen Betreiben des ersten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis; und Wechseln zwischen Betreiben des zweiten Satzes der Vielzahl von Zylindern mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
DE102021118237.9A 2020-07-20 2021-07-14 Systeme und verfahren zur geteilten lambda-katalysatorerhitzung Pending DE102021118237A1 (de)

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US16/933,122 US11300063B2 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Systems and methods for split lambda catalyst heating
US16/933,122 2020-07-20

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DE102021118237A1 true DE102021118237A1 (de) 2022-01-20

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EA202092385A1 (ru) * 2020-07-24 2022-01-31 Пауэрхаус Энджин Солюшнз Свитселанд АйПи Холдинг ГмбХ Система двигателя внутреннего сгорания

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207053A (en) * 1991-05-15 1993-05-04 United Technologies Corporation Method and system for staged rich/lean combustion
US5657625A (en) * 1994-06-17 1997-08-19 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus and method for internal combustion engine control
US5479898A (en) * 1994-07-05 1996-01-02 Ford Motor Company Method and apparatus for controlling engine torque
JP3663896B2 (ja) * 1998-03-18 2005-06-22 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
US6691507B1 (en) * 2000-10-16 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop temperature control for an emission control device
US6568177B1 (en) 2002-06-04 2003-05-27 Ford Global Technologies, Llc Method for rapid catalyst heating
DE10261911A1 (de) 2002-12-30 2004-07-29 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators sowie Mehrzylindermotor mit lambdasplitfähiger Abgasreinigungsanlage
DE10310024B4 (de) 2003-02-28 2012-09-27 Volkswagen Ag Verfahren zur Aufheizung eines Katalysators
JP4285459B2 (ja) 2005-08-22 2009-06-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4618265B2 (ja) * 2007-04-02 2011-01-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8443587B2 (en) * 2009-02-23 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Method for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine
US8112218B2 (en) 2011-03-10 2012-02-07 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling an engine
US9297320B2 (en) * 2014-07-25 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for exhaust catalyst temperature control
JP6414132B2 (ja) 2016-04-28 2018-10-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP6926968B2 (ja) * 2017-11-08 2021-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7088079B2 (ja) * 2019-02-28 2022-06-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US10871140B1 (en) * 2019-10-18 2020-12-22 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for reducing engine torque utilizing split lambda fueling

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