DE102022107631A1

DE102022107631A1 - Verfahren und system zum betreiben von übersprungenen zylindern zum bereitstellen von sekundärluft

Info

Publication number: DE102022107631A1
Application number: DE102022107631.8A
Authority: DE
Inventors: Rani Kiwan; Chris Paul Glugla; Brad VanDerWege
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2022-10-20
Also published as: CN115217641A; US11391227B1

Abstract

Verfahren und Systeme zum Bereitstellen von Sekundärluft für ein Abgassystem während eines Aufwärmens eines Katalysators werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Betreiben eines Motors in einem Thermaktormodus als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung, wobei der Thermaktormodus Überspringen einer ersten Anzahl von Motorzylindern und Produzieren von Drehmoment über eine verbleibende Anzahl der Motorzylinder beinhaltet, und unterschiedliches Einstellen eines Zylinderventils von mindestens einem der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus beinhalten. Auf diese Weise können exotherme Reaktionen erzeugt werden, indem die Sekundärluft mit Kraftstoff in Abgas reagiert, wodurch eine Temperatur des Katalysators erhöht wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Einbringen von Sekundärluft in ein Brennkraftmaschinensystem.
Allgemeiner Stand der Technik
Abgasemissionssteuervorrichtungen, wie etwa katalytische Konverter (in dieser Schrift auch als „Katalysatoren“ bezeichnet), erreichen eine höhere Emissionsreduzierung, nachdem sie eine vorbestimmte Betriebstemperatur (z. B. eine Anspringtemperatur) erreicht haben. Somit versuchen verschiedene Verfahren, die Temperatur der Emissionssteuervorrichtungen so schnell wie möglich zu erhöhen, um Fahrzeugemissionen zu senken. Zum Beispiel werden Katalysatoren aktuell so nahe wie möglich bei dem Motor platziert, um Wärmeverluste und die Katalysatoraufwärmzeit nach einem Motorkaltstart zu minimieren. Aufgrund von „Lambdaeins“-Emissionsvorschriften ist wünschenswert, Katalysatoren weiter stromabwärts von dem Motor zu bewegen, um die Katalysatorverschlechterung während einer Spitzenleistung zu reduzieren, da es unter Umständen in der Zukunft nicht möglich ist, Anfettung zum Steuern der Abgastemperatur zu verwenden. Dadurch kann sich jedoch eine Zeitspanne erhöhen, bevor der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht. Daher sind neue Lösungen gewünscht, um den Katalysator schnell aufzuwärmen und gleichzeitig Kohlenwasserstoffemissionen während des Aufwärmens zu minimieren, selbst wenn sich der Katalysator weiter stromabwärts von dem Motor befindet.
Andere Versuche, Kohlenwasserstoffemissionen während des Aufwärmens zu reduzieren, beinhalten Nutzen eines Betriebs zum Überspringen der Zündung eines Motors. Ein beispielhafter Ansatz wird von Glugla et al. in U.S. 9,708,993 B2 gezeigt. Darin kann ein Motor mit einer Gruppe von Zylindern betrieben werden, die selektiv abgeschaltet sind, wobei eine Spätzündung an verbleibenden aktiven Zylindern erhöht ist und eine Motordrehzahl erhöht ist, um Probleme mit Geräusch, Vibration und Rauigkeit (noise, vibration and harshness - NVH) während des Betriebs zum Überspringen der Zündung zu reduzieren.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, dass abgeschaltete Zylinder weiter genutzt werden können, um eine Thermaktorfunktionalität bereitzustellen. Typischerweise stellt ein Thermaktor einem Abgassystem stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung Luft bereit, die exotherm mit unverbranntem Kraftstoff im Abgas reagiert, um eine exotherme Reaktion zu erzeugen, welche die Emissionssteuervorrichtung erwärmt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die abgeschalteten (z. B. übersprungenen) Zylinder anstelle dedizierter Thermaktorkomponenten verwendet werden können, um Sekundärluft (z. B. Thermaktorluft) zum Abgassystem zu pumpen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ferner erkannt, dass Muster zum Überspringen der Zündung, die für ein gutes Mischen der Sekundärluft und des Abgases wünschenswert sind, was die Erzeugung einer exothermen Reaktion unterstützen kann, dazu führen können, dass übermäßige Sekundärluft bereitgestellt wird und das Abgassystem gekühlt wird. Somit ist eine feinere Steuerung eines Verhältnisses von Abgas und Sekundärluft erwünscht, um die Erwärmung der Emissionssteuervorrichtung zu beschleunigen, während NVH reduziert werden und das Mischen erhöht wird.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Motors in einem Thermaktormodus als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung, wobei der Thermaktormodus selektives Abschalten einer ersten Anzahl von Motorzylindern und Produzieren von Drehmoment über eine verbleibende Anzahl der Motorzylinder beinhaltet, und unterschiedliches Einstellen eines Zylinderventils von mindestens einem der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus. Auf diese Weise kann eine feinere Steuerung eines Verhältnisses von Abgas und Sekundärluft bereitgestellt werden, um eine Katalysatortemperatur während des Kaltstarts schneller zu erhöhen.
Als ein Beispiel kann das selektive Abschalten der ersten Anzahl der Motorzylinder Auswählen, welche Motorzylinder in die erste Anzahl der Motorzylinder aufzunehmen sind, auf Grundlage einer gewünschten Zusammensetzung eines Gasstroms in einem Abgassystem des Motors beinhalten. Zum Beispiel kann die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms ein gewünschtes Verhältnis von dem verbranntem Gas zu der Sekundärluft beinhalten. Das verbrannte Gas kann durch die verbleibende Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt werden, welche die Verbrennung weiterhin aktiv ausführen. Die Sekundärluft kann durch einen oder mehrere der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt werden, die abgeschaltet (z. B. nicht gezündet oder übersprungen) sind. Als ein anderes Beispiel kann die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms zusätzlich oder alternativ einen gewünschten Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft beinhalten.
In einigen Beispielen kann das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Verzögern eines Einlassventilöffnungszeitpunkts des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren eines Einlassventilhubs des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren einer Einlassventildauer des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder beinhalten. Zum Beispiel kann aufgrund des verzögerten Einlassventilöffnungszeitpunkts, des kleineren Einlassventilhubs und/oder der kürzeren Einlassventildauer eine kleinere Luftmenge in den mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder eingesogen werden. Daher kann eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, das dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, verringert werden.
In einigen Beispielen kann das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus zusätzlich oder alternativ Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem ersten Auslassventilöffnungszeitpunkt, der sich näher an einem unteren Totpunkt als ein zweiter Auslassventilöffnungszeitpunkt der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder befindet, beinhalten, wobei der erste Auslassventilöffnungszeitpunkt weiter in Richtung des unteren Totpunkts eingestellt wird, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht. Der erste Auslassventilöffnungszeitpunkt kann ein höheres Zylinderinnenvakuum produzieren, während der zweite Auslassventilöffnungszeitpunkt einen größeren Abblasabführimpuls produzieren kann. Das höhere Zylinderinnenvakuum kann zu einem Rückfluss in den Zylinder aus dem Abgassystem führen, was die Turbulenz und das Mischen erhöhen kann. Zusätzlich oder alternativ umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem geringeren Auslassventilhub bei der Auslassventilöffnung als die verbleibende Anzahl der Motorzylinder, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht. Der geringere Auslassventilhub kann eine Geschwindigkeit der Sekundärluft erhöhen, die aus dem mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder austritt, wodurch die Turbulenz im Abgassystem erhöht werden kann, um das Mischen zu erhöhen.
Auf diese Weise kann die Sekundärluft durch mindestens einen übersprungenen (z. B. abgeschalteten) Zylinder während einer Kaltstartbedingung bereitgestellt werden, bevor ein Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht. Durch das Bereitstellen der Sekundärluft über den mindestens einen übersprungenen Zylinder anstelle einer separaten, dedizierten Thermaktorluftquelle können die Kosten für das System reduziert werden. Ferner können unter Verwendung von Einlass- und Auslassventileinstellungen zum Steuern der Sekundärluftproduktion und des Mischens mit dem verbrannten Gas, das aus der verbleibenden Anzahl von aktiven Zylindern abgeführt wird, Zünddichten verwendet werden, die NVH reduzieren und das Mischen weiter erhöhen und die ansonsten zu viel oder zu wenig Sekundärluft produzieren würden. Durch das Reduzieren oder Verhindern eines übermäßigen Sekundärluftstroms kann das Abkühlen des Abgassystems reduziert oder verhindert werden, wodurch das Aufwärmen des Katalysators weiter beschleunigt wird und die Fahrzeugemissionen weiter reduziert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 stellt schematisch einen beispielhaften Zylinder einer Brennkraftmaschine dar.
2 zeigt einen beispielhaften Mechanismus zur variablen Nockensteuerung (variable cam timing - VCT) für einen Motor.
3A zeigt Verläufe, die eine beispielhafte Ausgangs-VCT-Phasenregelung darstellen.
3B zeigt Verläufe, die eine erste beispielhafte eingestellte VCT-Phasenregelung darstellen, die verwendet werden kann, um einen Ventilöffnungszeitpunkt und eine Ventilöffnungsdauer zwischen sequenziell zündenden Zylindern zu variieren.
3C zeigt Verläufe, die eine zweite beispielhafte eingestellte VCT-Phasenregelung darstellen, die verwendet werden kann, um den Ventilöffnungszeitpunkt und die Ventilöffnungsdauer zwischen sequenziell zündenden Zylindern zu variieren.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Mechanismus zum stufenlos variablen Ventilhub für einen Motor.
Die 5A und 5B zeigen ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Motors in einem Thermaktormodus während eines Motorkaltstarts, um Sekundärluft zum Erwärmen eines Katalysators über abgeschaltete Zylinder bereitzustellen.
6 zeigt ein erstes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem keine Sekundärluft bereitgestellt wird.
7 zeigt ein zweites beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird.
8 zeigt ein drittes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird und Mischen erhöht ist.
9 zeigt ein viertes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem nach einem Zyklus einer Kurbelgehäuseentlüftung Sekundärluft bereitgestellt wird.
10 zeigt ein fünftes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem keine Sekundärluft bereitgestellt wird.
11 zeigt ein sechstes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird.
12 zeigt ein siebtes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird und Mischen erhöht ist.
13 zeigt ein achtes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem nach zwei Zyklen der Kurbelgehäuseentlüftung Sekundärluft bereitgestellt wird.
14 zeigt ein neuntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem nach einem Zyklus der Kurbelgehäuseentlüftung Sekundärluft bereitgestellt wird.
15 zeigt ein zehntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem nach einem Zyklus der Kurbelgehäuseentlüftung und zusätzlichem Mischen Sekundärluft bereitgestellt wird.
16 zeigt ein elftes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem keine Sekundärluft bereitgestellt wird.
17 zeigt ein zwölftes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird.
18 zeigt ein dreizehntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem Sekundärluft bereitgestellt wird und Mischen erhöht ist.
19 zeigt ein vierzehntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Rollmustern für unterschiedliche Zylinder Sekundärluft bereitgestellt wird.
20 zeigt ein fünfzehntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem unter Verwendung eines gleichen Rollmusters für jeden Zylinder Sekundärluft bereitgestellt wird.
21 zeigt ein sechzehntes beispielhaftes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem einem Abgassystem unter Verwendung eines gleichen Rollmusters für jeden Zylinder Sekundärluft bereitgestellt wird und Mischen erhöht ist.
22 zeigt eine prognostische Zeitachse zum Einstellen von Motorbetriebsparametern während eines Motorkaltstarts, um Sekundärluft zum Erwärmen eines Katalysators über abgeschaltete Zylinder bereitzustellen.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Reduzieren von Abgasemissionen während eines Motorstarts. Der Motor kann der Motor sein, der zum Beispiel in 1 schematisch gezeigt ist, und kann ein Motor mit variablem Hubraum (variable displacement engine - VDE) sein, wobei die Verbrennung in einer Anzahl von Zylindern (in dieser Schrift als abgeschaltete Zylinder bezeichnet) unterbrochen werden kann, während eine verbleibende Anzahl von aktiven Zylindern Drehmoment produziert. Ferner kann der Motor einen Ventilbetätigungsmechanismus beinhalten, der es ermöglicht, dass Einlass- und/oder Auslassventile für jeden Zylinder oder eine Zylindergruppe unterschiedlich eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Ventilbetätigungsmechanismus ein Mechanismus zur variablen Nockensteuerung (VCT) sein, wie etwa der in 2 gezeigte VCT-Mechanismus, oder ein Mechanismus zum stufenlos variablen Ventilhub (continuously variable valve lift - CVVL), wie etwa der in 4 gezeigte CVVL-Mechanismus. Insbesondere kann der VCT-Mechanismus ein „schneller“ VCT-Mechanismus sein, der Ventilzeitpunkteinstellungen zwischen Zylindern ermöglicht, die in einer Zündreihenfolge aufeinander folgen, wie etwa in den beispielhaften VCT-Phasenregelungsverläufen aus den 3A-3C gezeigt. Während des Motorbetriebs, bevor ein Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht, kann eine Steuerung ein Zylinderabschaltungsmuster auf Grundlage eines Katalysatorerwärmungsbedarfs auswählen, um einem Abgassystem des Motors Sekundärluft über mindestens einen Abschnitt der abgeschalteten Zylinder bereitzustellen. Verbranntes Gas aus den verbleibenden aktiven Zylindern kann sich mit der Sekundärluft mischen, um exotherme Reaktionen zu erzeugen, die den Katalysator erwärmen können. Ferner können ein Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft sowie ein Mischungsgrad des verbrannten Gases und der Sekundärluft durch eines oder mehrere von Einstellen des Zylinderabschaltungsmusters und Einstellen von Zylindereinlass- und/oder -auslassventilen eingestellt werden, wie etwa gemäß dem beispielhaften Verfahren aus den 5A und 5B. Beispielhafte Zylinderabschaltungsmuster mit unterschiedlichen Zünddichten, Mischeffekten und Sekundärluftproduktionen sind in den 6-21 gezeigt. Ferner ist eine beispielhafte Zeitachse zum Einstellen der Zünddichte und der Ventileinstellungen während des Betreibens, um Sekundärluft bereitzustellen, in 22 gezeigt. Auf diese Weise kann der Katalysator seine Anspringtemperatur erreichen, um bei der schnelleren Behandlung von Abgasemissionen maximal effizient zu werden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Figuren stellt 1 ein Beispiel für einen Zylinder 14 einer Brennkraftmaschine 10 dar, die in einem Fahrzeug 102 beinhaltet sein kann. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über ein Fahrpedal 132 und einen Fahrpedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP gesteuert werden. Der Zylinder (in dieser Schrift auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebe 54 an mindestens ein Fahrzeugrad 55 gekoppelt sein, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Ferner kann ein Anlassmotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 102 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 102 um ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über das Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. von diesen zu trennen. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, die als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug beinhalten. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine Systembatterie 58 eine Traktionsbatterie sein, die elektrische Leistung an die elektrische Maschine 52 abgibt, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als ein Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 58 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 58 in anderen Ausführungsformen, die Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug beinhalten, eine typische Anlass-, Licht- und Zündungsbatterie (starting, lighting, ignition battery - SLI-Batterie) sein kann, die an eine Lichtmaschine gekoppelt ist.
Die Fahrzeugräder 55 können mechanische Bremsen 59 beinhalten, um eine Drehung der Fahrzeugräder 55 zu verlangsamen. Die mechanischen Bremsen 59 können Reibungsbremsen, wie etwa Scheibenbremsen oder Trommelbremsen, oder elektromagnetische (z. B. elektromagnetisch betätigte) Bremsen beinhalten, zum Beispiel sowohl Reibungsbremsen als auch elektromagnetische Bremsen, die dazu konfiguriert sind, die Drehung der Fahrzeugräder 55 und somit die lineare Bewegung des Fahrzeugs 102 zu verlangsamen. Als ein Beispiel können die mechanischen Bremsen 59 ein hydraulisches Bremssystem beinhalten, das Bremssättel, einen Bremskraftverstärker und Bremsleitungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, Bremsfluid zwischen dem Bremskraftverstärker und den Bremssätteln zu befördern. Die mechanischen Bremsen 59 können derart konfiguriert sein, dass ein Bremsmoment, das durch das Bremssystem auf die Räder 55 aufgebracht wird, gemäß dem Druck des Bremsfluids innerhalb des Systems, wie etwa innerhalb der Bremsleitungen, variiert. Des Weiteren kann der Fahrzeugführer 130 ein Bremspedal 133 herunterdrücken, um eine Menge von Bremsmoment zu steuern, die durch die mechanischen Bremsen 59 zugeführt wird, wie etwa durch Steuern des Drucks des Bremsfluids innerhalb der Bremsleitungen, um das Fahrzeug 102 zu verlangsamen und/oder das Fahrzeug 102 stationär zu halten. Zum Beispiel kann ein Bremspedalpositionssensor 137 ein proportionales Bremspedalpositionssignal BPP erzeugen, das verwendet werden kann, um die Menge von Bremsmoment, die durch den Fahrzeugführer 130 angefordert wird, zu bestimmen. Ferner können die mechanischen Bremsen 59 in Kombination mit Nutzbremsen (z. B. über die elektrische Maschine 52) verwendet werden, um das Fahrzeug 102 zu verlangsamen.
Der Zylinder 14 des Motors 10 kann über eine Reihe von Ansaugdurchlässen 142 und 144 und einen Ansaugkrümmer 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugkrümmer 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Ansaugdurchlässe eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10 mit einem Turbolader 170 konfiguriert, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugdurchlässen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgasdurchlasses 135 angeordnet ist, beinhaltet. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise durch die Abgasturbine 176 über eine Welle 180 mit Leistung versorgt werden. In Beispielen, in denen der Turbolader 170 ein Turbolader mit variabler Geometrie (variable geometry turbocharger - VGT) ist, kann ein effektives Seitenverhältnis (oder ein Stromquerschnitt) der Abgasturbine 176 variiert werden. Ferner kann die Abgasturbine 176 in einigen Beispielen eine Mono-Scroll-Turbine sein, während die Abgasturbine 176 in anderen Beispielen eine Twin-Scroll-Turbine sein kann. In Beispielen, in denen die Abgasturbine 176 eine Twin-Scroll-Turbine ist, kann eine erste Spirale der Abgasturbine 176 Abgas aus einem ersten Satz von Zylindern des Motors 10 aufnehmen und kann eine zweite Spirale der Abgasturbine 176 Abgas aus einem zweiten, anderen Satz von Zylindern des Motors 10 aufnehmen.
Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann in den Motoransaugdurchlässen zum Variieren einer Stromrate und/oder eines Drucks der Ansaugluft bereitgestellt sein, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts des Verdichters 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein. Ein Drosselpositionssensor kann bereitgestellt sein, um eine Position der Drosselklappe 164 zu messen. In anderen Beispielen kann der Motor 10 jedoch keine Drossel 162 beinhalten, wie etwa, wenn der Motor 10 ein Dieselmotor oder ein drosselfreier Benzinmotor ist.
Ein Abgaskrümmer 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Ein Abgassensor 128 ist der Darstellung nach stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 178 an den Abgaskrümmer 148 gekoppelt. Der Abgassensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air/fuel ratio - AFR) des Abgases ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (universal or wide-range exhaust gas oxygen), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, KW- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtung 178, in dieser Schrift auch als ein „Katalysator“ oder „katalytischer Konverter“ bezeichnet, kann ein Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein. Als ein Beispiel kann der Dreiwegekatalysator beim Behandeln von Abgas mit einem stöchiometrischen AFR maximal effektiv sein, wie nachstehend ausführlicher erörtert. Ferner kann der Dreiwegekatalysator beim Behandeln von Abgas maximal wirksam sein, wenn eine Temperatur des Dreiwegekatalysators (z. B. der Emissionssteuervorrichtung 178) größer als eine vorbestimmte Betriebstemperatur ist, die als eine Anspringtemperatur bezeichnet wird.
In dieser Schrift ist das AFR als ein relatives AFR beschrieben, das als ein Verhältnis eines tatsächlichen AFR eines gegebenen Gemisches zur Stöchiometrie definiert und durch Lambda (λ) dargestellt ist. Ein Lambdawert von 1 tritt bei Stöchiometrie auf (z. B. während des stöchiometrischen Betriebs), wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch eine vollständige Verbrennungsreaktion produziert. Zum Beispiel kann der Motor 10 während des Nennbetriebs mit stöchiometrischer Kraftstoffzufuhr betrieben werden, um Fahrzeugemissionen zu verringern. Der Stöchiometrische Nennbetrieb kann beinhalten, dass das AFR um die Stöchiometrie schwankt, wie etwa, indem λ im Allgemeinen innerhalb eines vorbestimmten Prozentsatzes (z. B. 2 %) der Stöchiometrie bleibt. Zum Beispiel kann der Motor 10 während des stöchiometrischen Nennbetriebs von einem fetten Lambdawert, der kleiner als 1 ist (wobei mehr Kraftstoff bereitgestellt wird als für eine vollständige Verbrennungsreaktion, was zu überschüssigem, unverbranntem Kraftstoff führt), zu einem mageren Lambdawert übergehen, der größer als 1 ist (wobei mehr Luft bereitgestellt wird als für eine vollständige Verbrennungsreaktion, was zu überschüssiger, unverbrannter Luft führt), und von mager zu fett zwischen Einspritzzyklen, was zu einem „durchschnittlichen“ Betrieb bei Stöchiometrie führt.
Somit kann die Emissionssteuervorrichtung 178 beim Reduzieren von Fahrzeugemissionen maximal wirksam sein, während der Motor 10 bei Stöchiometrie betrieben wird und die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung 178 über ihrer Anspringtemperatur liegt. Systeme und Verfahren, die es der Emissionssteuervorrichtung 178 ermöglichen, ihre Anspringtemperatur nach dem Motorstart schneller zu erreichen, sowie der Emissionssteuervorrichtung 178 im Wesentlichen stöchiometrisches Abgas bereitzustellen, reduzieren daher Fahrzeugemissionen, wie in dieser Schrift ausgearbeitet wird.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Beispielsweise beinhaltet der Zylinder 14 der Darstellung nach mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die sich in einer oberen Region des Zylinders 14 befinden. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, beinhaltend den Zylinder 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die sich in einer oberen Region des Zylinders befinden. Das Einlassventil 150 kann durch die Steuerung 12 über einen Einlassventilaktor (oder ein Betätigungssystem) 152 gesteuert werden. Auf ähnliche Weise kann das Auslassventil 156 durch die Steuerung 12 über einen Auslassventilaktor (oder ein Betätigungssystem) 154 gesteuert werden. Die Positionen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch entsprechende Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellenpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden.
Während einiger Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der entsprechenden Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Ventilaktoren können einer Art mit elektrischer Ventilbetätigung, einer Art mit Nockenbetätigung oder einer Kombination daraus angehören. Die Steuerung des Einlass- und des Auslassventils kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zu einer variablen Einlassnockensteuerung, einer variablen Auslassnockensteuerung, einer dualen unabhängigen variablen Nockensteuerung oder einer festen Nockensteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und kann eines oder mehrere von Zylinderabschaltventilsteuerung (cylinder deactivation valve control - CDVC), Systemen zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockensteuerung (VCT), variablen Ventilsteuerung (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, zum Variieren des Ventilbetriebs nutzen. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung, beinhaltend CPS und/oder VCT, gesteuertes Auslassventil beinhalten. In anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor (oder ein gemeinsames Betätigungssystem) oder einen Aktor (oder ein Betätigungssystem) zur variablen Ventilsteuerung gesteuert werden. Ein beispielhaftes VCT-System wird nachstehend in Bezug auf 2 detaillierter beschrieben und ein System zum stufenlos variablen Ventilhub (CVVL) wird nachstehend in Bezug auf 4 detaillierter beschrieben.
Wie hierin ausführlicher beschrieben, können das Einlassventil 150 und/oder das Auslassventil 156 während ausgewählter Bedingungen abgeschaltet oder anderweitig eingestellt werden, wie etwa während eines Motorstarts, um der Emissionssteuervorrichtung 178 Sekundärluft über den Abgasdurchlass 135 bereitzustellen. Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff „Sekundärluft“ (auch als „Thermaktorluft“ bezeichnet) auf Luft, die dem Motor 10 bereitgestellt wird und nicht zum Produzieren von Drehmoment über Verbrennung verwendet wird. Im Gegensatz dazu kann Luft, die in den Motor 10 eingesogen wird und verwendet wird, um Drehmoment über Verbrennung zu produzieren, als „Primärluft“ bezeichnet werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere Zylinder des Motors 10 ohne Kraftstoff betrieben werden und können als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung gemeinsam als ein Thermaktor wirken.
Die Anzahl und Identität der ohne Kraftstoff betriebenen Zylinder kann symmetrisch oder asymmetrisch sein, wie etwa durch selektives Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf nur einer ersten Motorbank, selektives Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf nur einer zweiten Motorbank oder selektives Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf jeder der ersten und der zweiten Motorbank. In einigen Beispielen können das Einlassventil 150 und/oder das Auslassventil 156 durch den entsprechenden Ventilaktor 152 bzw. 154 eingestellt werden, um ein Verhältnis des verbrannten Abgases zu der Sekundärluft, die der Emissionssteuervorrichtung 178 bereitgestellt wird, einzustellen und/oder das Mischen zu erhöhen, wie in dieser Schrift in Bezug auf die 5A-5B ausgearbeitet.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das ein Verhältnis des Volumens, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt (UT) befindet, zum Volumen am oberen Totpunkt (OT) ist. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann zum Beispiel auftreten, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann zudem erhöht sein, falls Direkteinspritzung verwendet wird, da sich diese auf das Motorklopfen auswirkt.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Unter ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 190 der Brennkammer 14 als Reaktion auf ein Signal SA für eine Zündverstellung nach früh (spark advance) von der Steuerung 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. Ein Zeitpunkt des Signals SA kann auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen und eines Fahrerdrehmomentbedarfs eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Zündfunke bei oder nahe einem Zeitpunkt mit maximalem Bremsmoment (maximum brake torque - MBT) bereitgestellt werden, um die Leistung und die Effizienz des Motors zu maximieren. Alternativ kann der Zündfunke vom MBT-Zeitpunkt verzögert bereitgestellt werden, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen. Die Steuerung 12 kann zum Beispiel Motorbetriebsbedingungen, beinhaltend Motordrehzahl, Motorlast und Abgas-AFR, in eine Lookup-Tabelle eingeben und den entsprechenden Zündzeitpunkt für die eingegebenen Motorbetriebsbedingungen ausgeben. In anderen Beispielen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn eine Kompressionszündung verwendet wird.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, die diesen Kraftstoff bereitstellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 beinhaltet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 ist der Darstellung nach direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 14 bereit. Während 1 die Einspritzvorrichtung 166 als eine seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie auch über dem Kolben positioniert sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann das Mischen und die Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um das Mischen zu erhöhen. Der Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 172, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit einem geringeren Druck abgegeben werden, wobei in diesem Fall der Zeitpunkt der Direktkraftstoffeinspritzung während eines engeren Bereichs während des Verdichtungstakts stattfinden kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckwandler aufweisen, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
Es versteht sich, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung sein kann, die den Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt. Wenngleich die beispielhafte Ausführungsform zeigt, dass der Kraftstoff über eine einzelne Einspritzvorrichtung in den Zylinder eingespritzt wird, kann der Motor alternativ betrieben werden, indem der Kraftstoff über mehrere Einspritzvorrichtungen eingespritzt wird, wie etwa eine Direkteinspritzvorrichtung und eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung. In einer derartigen Konfiguration kann die Steuerung eine relative Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung variieren.
Der Kraftstoff kann während eines einzelnen Zyklus des Zylinders durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 an den Zylinder abgegeben werden. Ferner kann die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs oder eines Klopfsteuerfluids, der bzw. das aus der Einspritzvorrichtung abgegeben wird, mit Betriebsbedingungen variieren. Des Weiteren können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination davon durchgeführt werden.
Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 172 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten halten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können Unterschiede in Bezug auf den Alkoholgehalt, den Wassergehalt, die Oktanzahl, Verdampfungswärme, Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlicher Verdampfungswärme beinhaltet Benzin als eine erste Kraftstoffart mit geringer Verdampfungswärme und Ethanol als eine zweite Kraftstoffart mit größerer Verdampfungswärme. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als eine erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als eine zweite Kraftstoffart verwenden. Andere einsetzbare Substanzen beinhalten Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Ethanol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw. In einem wieder anderen Beispiel kann es sich bei beiden Kraftstoffen um Alkoholgemische mit variierenden Alkoholzusammensetzungen handeln, wobei die erste Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer geringeren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E10 (das ungefähr zu 10 % aus Ethanol besteht), während die zweite Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer höheren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol besteht). Zusätzlich können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in Bezug auf andere Kraftstoffqualitäten unterscheiden, wie etwa ein Unterschied hinsichtlich der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl usw. Darüber hinaus können die Kraftstoffeigenschaften eines oder beider Kraftstofftanks häufig variieren, zum Beispiel aufgrund täglicher Schwankungen beim Auffüllen des Tanks.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium zum Speichern ausführbarer Programme (z. B. ausführbarer Anweisungen) und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nicht transitorischer Festwertspeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, beinhaltend die vorstehend erörterten Signale und zusätzlich beinhaltend eine Messung des eingesogenen Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von einem Luftmassenstromsensor 122; einer Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahme(profile ignition pickup - PIP)-Signals von einem Hall-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; des Signals EGO von dem Abgassensor 128, das durch die Steuerung 12 verwendet werden kann, um das AFR des Abgases zu bestimmen; eines Abgastemperatur(exhaust gas temperature - EGT)-Signals von einem Temperatursensor 158, der an den Abgasdurchlass 135 gekoppelt ist, das durch die Steuerung 12 verwendet werden kann, um die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung 178 zu bestimmen; und eines Absolutkrümmerdruck(absolute manifold pressure - MAP)-Signals von einem MAP-Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem MAP-Sensor 124 kann verwendet werden, um eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ableiten.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und von Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 nach Empfangen eines Signals von dem Temperatursensor 116 und/oder dem Temperatursensor 158, das angibt, dass eine Kaltstartbedingung vorliegt, die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder 14 durch Einstellen des Signals FPW von dem elektronischen Treiber 168 einstellen und kann ferner das Einlassventil 150 und das Auslassventil 156 über die Aktoren 152 bzw. 154 einstellen, wie nachstehend in Bezug auf die 5A-5B ausgearbeitet. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 mit fetter Kraftstoffzufuhr betrieben werden, um dem Abgasdurchlass 135 unverbrannten Kraftstoff bereitzustellen, oder kann keine Kraftstoffzufuhr aufweisen, um dem Abgasdurchlass 135 Sekundärluft bereitzustellen, um mit dem unverbrannten Kraftstoff (z. B. von anderen Zylindern mit Kraftstoffzufuhr) zu reagieren und die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung 178 zu erhöhen. Ferner kann die Steuerung 12 einen Zeitpunkt, einen Hub und/oder eine Dauer des Einlassventils 150 und/oder des Auslassventils 156 einstellen, um ein Verhältnis des Abgases zu der Sekundärluft, die der Emissionssteuervorrichtung 178 über den Abgasdurchlass 135 bereitgestellt wird, einzustellen.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Daher kann jeder Zylinder auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, (einer) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze(n) usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern, beinhaltend 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder, in verschiedenen Konfigurationen beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und dargestellt sind.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motors 200, der ein System 232 zur variablen Nockensteuerung (VCT) und einen Motorblock 206 mit einer Vielzahl von Zylindern 14 beinhaltet. Der Motor 200 kann ein Beispiel für den in 1 beschriebenen Motor 10 sein und daher werden Komponenten des Motors 200, die auf dieselbe Weise funktionieren wie Komponenten, die in Bezug auf den Motor 10 aus 1 eingeführt worden sind, gleich nummeriert und werden nicht erneut eingeführt. Zum Beispiel weist der Motor 200 der Darstellung nach den Ansaugkrümmer 146, der dazu konfiguriert ist, den Zylindern 14 Ansaugluft und/oder Kraftstoff zuzuführen, und den Abgaskrümmer 148 auf, der dazu konfiguriert ist, die Verbrennungsprodukte aus den Zylindern 14 abzuführen. Der Umgebungsluftstrom kann durch den Ansaugluftdurchlass 142 in das Ansaugsystem eintreten, wobei eine Stromrate der Ansaugluft mindestens teilweise durch eine Drossel gesteuert werden kann (siehe 1).
Der Motorblock 206 beinhaltet eine Vielzahl von Zylindern 14, in dieser Schrift vier (mit 14a-14d gekennzeichnet). In dem dargestellten Beispiel befinden sich alle vier Zylinder auf einer gemeinsamen Motorbank. In alternativen Beispielen können die Zylinder auf eine Vielzahl von Bänken aufgeteilt sein. Zum Beispiel können sich die Zylinder 14a und 14b auf einer ersten Bank befinden, während sich die Zylinder 14c und 14d auf einer zweiten Bank befinden. Die Zylinder 14a-14d können jeweils eine Zündkerze und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum direkten Abgeben von Kraftstoff an die Brennkammer beinhalten, wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben.
In dem vorliegenden Beispiel beinhaltet jeder Zylinder 14a-14d ein entsprechendes Einlassventil 150 und Auslassventil 156. Jedes Einlassventil 150 kann zwischen einer offenen Position, die Ansaugluft in den entsprechenden Zylinder lässt, und einer geschlossenen Position, die Ansaugluft im Wesentlichen daran hindert, in den Zylinder einzutreten, betätigt werden. Ferner zeigt 2, wie die Einlassventile 150 der Zylinder 14a-14d durch eine gemeinsame Einlassnockenwelle 238 betätigt werden können. Die Einlassnockenwelle 238 kann in einem Einlassventilbetätigungssystem 152 beinhaltet sein. Die Einlassnockenwelle 238 beinhaltet Einlassnocken 218, die ein Nockenerhebungsprofil zum Öffnen der Einlassventile 150 für eine definierte Einlassdauer aufweisen. In einigen Beispielen (nicht gezeigt) kann die Nockenwelle (einen) zusätzliche(n) Einlassnocken beinhalten, die jeweils ein anderes Nockenerhebungsprofil aufweisen, das es ermöglicht, die Einlassventile 150 für eine andere Dauer zu öffnen (in dieser Schrift auch als Nockenprofilumschaltsystem bezeichnet). Auf Grundlage des Erhebungsprofils des/der zusätzlichen Einlassnocken(s) kann die andere Dauer länger oder kürzer sein als die definierte Einlassdauer des Einlassnockens 218. Das Erhebungsprofil kann die Nockenhubhöhe, die Nockendauer und/oder die Nockensteuerung beeinflussen. Die Steuerung 12 kann die Einlassventildauer durch Bewegen der Einlassnockenwelle 238 in Längsrichtung und Umschalten zwischen Einlassnockenprofilen umschalten. In anderen Beispielen kann das Umschalten des Nockenprofils jedoch nicht beinhaltet sein.
Auf dieselbe Weise kann jedes Auslassventil 156 zwischen einer offenen Position, die Abgas aus dem entsprechenden Zylinder lässt, und einer geschlossenen Position, die Gas im Wesentlichen innerhalb des Zylinders zurückhält, betätigt werden. Ferner zeigt 2, wie die Auslassventile 156 der Zylinder 14a-14d durch eine gemeinsame Auslassnockenwelle 240 betätigt werden können. Die Auslassnockenwelle 240 kann in dem Auslassventilbetätigungssystem 154 beinhaltet sein. Die Auslassnockenwelle 240 beinhaltet Auslassnocken 228, die ein Nockenerhebungsprofil zum Öffnen der Auslassventile 156 für eine definierte Auslassdauer aufweisen. In einigen Beispielen (nicht gezeigt) kann die Nockenwelle (einen) zusätzliche(n) Auslassnocken beinhalten, die jeweils ein anderes Nockenerhebungsprofil aufweisen, das es ermöglicht, die Auslassventile 156 für eine andere Dauer zu öffnen. Auf Grundlage des Erhebungsprofils des/der zusätzlichen Auslassnocken(s) kann die andere Dauer länger oder kürzer sein als die definierte Auslassdauer der Auslassnocken 228. Das Erhebungsprofil kann die Nockenhubhöhe, die Nockendauer und/oder die Nockensteuerung beeinflussen. Wenn der/die zusätzliche(n) Nocken beinhaltet ist bzw. sind, kann die Steuerung 12 die Auslassventildauer durch Bewegen der Auslassnockenwelle 240 in Längsrichtung und Umschalten zwischen Auslassnockenprofilen umschalten.
Es versteht sich, dass, während das dargestellte Beispiel die gemeinsame Einlassnockenwelle 238, die an die Einlassventile jedes Zylinders 14a-14d gekoppelt ist, und die gemeinsame Auslassnockenwelle 240, die an die Auslassventile jedes Zylinders 14a-14d gekoppelt ist, zeigt, in anderen Beispielen die Nockenwellen an Zylinderteilsätze gekoppelt sein können und mehrere Einlass- und/oder Auslassnockenwellen vorhanden sein können. Zum Beispiel kann eine erste Einlassnockenwelle an die Einlassventile eines ersten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein (z. B. an die Zylinder 14a und 14b gekoppelt), während eine zweite Einlassnockenwelle an die Einlassventile eines zweiten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt ist (z. B. an die Zylinder 14c und 14d gekoppelt). Gleichermaßen kann eine erste Auslassnockenwelle an die Auslassventile des ersten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein, während eine zweite Auslassnockenwelle an die Auslassventile des zweiten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt ist. Noch ferner können ein oder mehrere Einlassventile und Auslassventile an jede Nockenwelle gekoppelt sein. Der Teilsatz von Zylindern, der an jede Nockenwelle gekoppelt ist, kann auf seiner Position entlang des Motorblocks 206, seiner Zündreihenfolge, der Motorkonfiguration usw. basieren.
Das Einlassventilbetätigungssystem 152 und das Auslassventilbetätigungssystem 154 können ferner Schubstangen, Kipphebel, Mitnehmer usw. beinhalten. Derartige Komponenten können die Betätigung der Einlassventile 150 und der Auslassventile 156 durch Umwandeln einer Drehbewegung der Nocken in eine Translationsbewegung der Ventile steuern. Wie zuvor erörtert, können die Ventile zudem über zusätzliche Nockenerhebungsprofile an den Nockenwellen betätigt werden, wobei die Nockenerhebungsprofile zwischen den unterschiedlichen Ventilen eine variierende Nockenhubhöhe, Nockendauer und/oder Nockensteuerung bereitstellen können. Falls gewünscht, können jedoch alternative Anordnungen von Nockenwellen (obenliegend und/oder mit Schubstange) verwendet werden. Ferner können in einigen Beispielen die Zylinder 14a-14d jeweils mehr als ein Auslassventil und/oder Einlassventil aufweisen. In wieder anderen Beispielen kann jedes von dem Auslassventil 156 und dem Einlassventil 150 eines oder mehrerer Zylinder durch eine gemeinsame Nockenwelle betätigt werden. Noch ferner können in einigen Beispielen einige der Einlassventile 150 und/oder Auslassventile 156 durch ihre eigene unabhängige Nockenwelle oder eine andere Art von Ventilbetätigungssystem betätigt werden, wie etwa vorstehend in Bezug auf 1 erörtert.
Der Motor 200 kann Systeme zur variablen Ventilsteuerung beinhalten, zum Beispiel das VCT-System 232. In dem gezeigten Beispiel ist das VCT-System 232 doppeltes unabhängiges System zur variablen Nockenwellensteuerung (twin independent variable camshaft timing - Ti-VCT), sodass die Einlassventilsteuerung und die Auslassventilsteuerung unabhängig voneinander geändert werden können. Das VCT-System 232 beinhaltet einen Einlassnockenwellenversteller 234, der zum Ändern der Einlassventilsteuerung an die gemeinsame Einlassnockenwelle 238 gekoppelt ist, und einen Auslassnockenwellenversteller 236, der zum Ändern der Auslassventilsteuerung an die gemeinsame Auslassnockenwelle 240 gekoppelt ist. Das VCT-System 232 kann dazu konfiguriert sein, die Ventilsteuerung durch Vorziehen oder Verzögern der Nockensteuerung vorzuziehen oder zu verzögern und kann zum Beispiel über die Steuerung 12 gesteuert werden. Das VCT-System 232 kann dazu konfiguriert sein, den Zeitpunkt von Ventilöffnungs- und -schließereignissen durch Variieren einer Beziehung zwischen einer Kurbelwellenposition und einer entsprechenden Nockenwellenposition zu variieren. Zum Beispiel kann das VCT-System 232 dazu konfiguriert sein, die Einlassnockenwelle 238 und/oder die Auslassnockenwelle 240 unabhängig von der Kurbelwelle zu drehen, um zu bewirken, dass die Ventilsteuerung vorgezogen oder verzögert wird.
Die vorstehend beschriebenen Ventil-/Nockensteuervorrichtungen und -systeme können hydraulisch angetrieben, elektrisch betätigt oder Kombinationen davon sein. In einigen Beispielen kann das VCT-System 232 eine durch Nockendrehmoment betätigte Vorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, die Nockensteuerung schnell zu variieren. In einigen Beispielen kann eine Position der Nockenwelle über Nockenphaseneinstellung eines elektrischen Aktors (z. B. eines elektrisch betätigten Nockenverstellers) mit einer Genauigkeit geändert werden, die diejenige der meisten hydraulisch betriebenen Nockenversteller übersteigt. Die Steuerung 12 kann Steuersignale an das VCT-System 232 senden und eine Nockensteuerung und/oder Nockenauswahlmessung davon empfangen.
In dem dargestellten Beispiel beeinflusst eine Änderung der Position der Einlassnockenwelle 238 in Bezug auf die Kurbelwelle (z. B. die in 1 gezeigte Kurbelwelle 140) die Einlassventilposition und -steuerung aller Zylinder, da die Einlassventile aller Zylinder 14a-14d durch die Einlassnockenwelle 238 betätigt werden. Gleichermaßen beeinflusst eine Änderung der Position der Auslassnockenwelle 240 in Bezug auf die Kurbelwelle die Auslassventilposition und -steuerung aller Zylinder, da die Auslassventile aller Zylinder 14a-14d durch die Auslassnockenwelle 240 betätigt werden. Zum Beispiel wird eine Änderung der Position der Einlass- und/oder Auslassnockenwelle, welche die (Einlass- oder Auslass- )Ventilsteuerung eines ersten Zylinders 14a vorzieht, auch die (Einlass- oder Auslass-)Ventilsteuerung der verbleibenden Zylinder 14b-14d vorziehen.
Da jedoch in einem gegebenen Motorzyklus keine zwei Zylinder gleichzeitig zünden, kann eine an zwei oder mehr Zylinder gekoppelte Nockenwelle während Motorleerlaufbedingungen (z. B. geringe Motordrehzahl) auf einer Zylinder-für-Zylinder-Basis für jeden Viertaktzyklus der zwei oder mehr Zylinder eingestellt werden. Im in dieser Schrift verwendeten Sinne wird der Begriff „Motorzyklus“ unter Bezugnahme auf einen Viertaktmotor verwendet und bezieht sich auf eine 720-Grad-Drehung einer Kurbelwelle des Motors. Somit kann eine erste Nockenwelleneinstellung durchgeführt werden, um die gemeinsame Nockenwelle in eine erste Position (oder in eine erste Richtung) zu bewegen, um eine erste Ventilsteuerungseinstellung für einen ersten der zwei oder mehr Zylinder durchzuführen, und kann dann eine zweite, unterschiedliche Nockenwelleneinstellung durchgeführt werden, um die gemeinsame Nockenwelle in eine zweite, unterschiedliche Position (oder in eine zweite Richtung) zu bewegen, um eine zweite, unterschiedliche Ventilsteuerungseinstellung für einen zweiten der zwei oder mehr Zylinder durchzuführen, und so weiter für alle an die gemeinsame Nockenwelle gekoppelten Zylinder.
Zum Beispiel demonstriert unter Bezugnahme auf die 3A-3C eine Vielzahl von Diagrammen einen Effekt von VCT-Phasenregelungseinstellungen eines „schnellen“ VCT-Systems, wie etwa des in 2 gezeigten VCT-Systems 232, auf die Zylinderventilsteuerung. Insbesondere zeigt ein Verlauf 302 die VCT-Phasenregelung (vertikale Achse, in Grad) in Bezug auf einen Kurbelwinkel einer Motorkurbelwelle (horizontale Achse, in Grad), wobei negative (z. B. verringernde) VCT-Phasenregelungseinstellungen zum Vorziehen eines entsprechenden Nockens führen und positive (z. B. erhöhende) VCT-Phasenregelungseinstellungen zum Verzögern des entsprechenden Nockens führen. Ferner zeigt ein Satz von Verläufen 305 einen normierten Ventilhub (vertikale Achse) in Bezug auf den Kurbelwinkel des Motors (horizontale Achse) eines Ventils von jedem einer Vielzahl von Zylindern. Insbesondere zeigt ein Verlauf 304 den normierten Ventilhub für einen ersten Zylinder („Zyl. 1“), zeigt ein Verlauf 306 den normierten Ventilhub für einen zweiten Zylinder („Zyl. 2“), zeigt ein Verlauf 308 den normierten Ventilhub für einen dritten Zylinder („Zyl. 3“), zeigt ein Verlauf 310 den normierten Ventilhub für einen vierten Zylinder („Zyl. 4“), zeigt ein Verlauf 312 den normierten Ventilhub für einen fünften Zylinder („Zyl. 5“), zeigt ein Verlauf 314 den normierten Ventilhub für einen sechsten Zylinder („Zyl. 6“), zeigt ein Verlauf 316 den normierten Ventilhub für einen siebten Zylinder („Zyl. 7“) und zeigt ein Verlauf 318 den normierten Ventilhub für einen achten Zylinder („Zyl. 8“). Ferner werden die Verläufe der unterschiedlichen Zylinder durch unterschiedliche Linienarten unterschieden, wie in einer Legende 307 gezeigt. Der normierte Ventilhub reicht von 0 bis 1, wobei 0 angibt, dass das entsprechende Ventil vollständig geschlossen ist, und 1 angibt, dass das entsprechende Ventil vollständig offen ist.
Darüber hinaus sind die Kurbelwinkelwerte für den Verlauf 302 und den Satz von Verläufen 305 ausgerichtet, um direkte Vergleiche zwischen Einstellungen der VCT-Phasenregelung in Bezug auf den Kurbelwinkel und den resultierenden Ventileinstellungen in Bezug auf den Kurbelwinkel über zwei Motorzyklen (z. B. zwei 720-Grad-Drehungen der Motorkurbelwelle) zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die VCT-Phasenregelung die eines Einlassnockenwellenverstellers sein, wie etwa des Einlassnockenwellenverstellers 234 aus 2, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer Einlassnockenwelle (z. B. der Einlassnockenwelle 238 aus 2) in Bezug auf die Motorkurbelwelle einzustellen, und bestimmt die Position der Einlassnockenwelle einen Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils für jeden der Vielzahl von Zylindern. Alternativ kann die VCT-Phasenregelung die eines Auslassnockenwellenverstellers sein, wie etwa des Auslassnockenwellenverstellers 236 aus 2, der dazu konfiguriert ist, eine Position einer Auslassnockenwelle (z. B. der Auslassnockenwelle 240 aus 2) in Bezug auf die Motorkurbelwelle einzustellen, um den Öffnungs- und Schließzeitpunkt eines Auslassventils von jedem der Vielzahl von Zylindern zu steuern. Der Einfachheit halber werden die Ventile jedoch in Bezug auf das Einlassventilbeispiel beschrieben.
Zuerst wird auf 3A Bezug genommen, in der ein erster Satz von Diagrammen 300 eine beispielhafte Ausgangs-VCT-Phasenregelung zeigt. Das heißt, die VCT-Phasenregelung wird auf 0 gesetzt und bleibt während der beiden Motorzyklen bei 0, wie durch Verlauf 302 gezeigt. Wenn die VCT-Phasenregelung auf 0 eingestellt ist, wird die Position der entsprechenden Nockenwelle in Bezug auf die Motorkurbelwelle nicht geändert und wird das Ventil jedes Zylinders für eine gleiche Dauer zu einem gleichen relativen Zeitpunkt innerhalb eines Ansaugtakts des entsprechenden Zylinders geöffnet. Das heißt, das Ventil des ersten Zylinders öffnet sich am oberen Totpunkt (OT) des Ansaugtakts des ersten Zylinders und schließt sich am unteren Totpunkt (UT) des Ansaugtakts des ersten Zylinders, das Ventil des zweiten Zylinders öffnet sich am OT des Ansaugtakts des zweiten Zylinders und schließt am UT des Ansaugtakts des zweiten Zylinders usw.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3B zeigt ein zweiter Satz von Diagrammen 315 eine erste beispielhafte eingestellte VCT-Phasenregelung. Wie in Verlauf 302 zu sehen ist, wird die VCT-Phasenregelung über die beiden Motorzyklen hinweg kontinuierlich eingestellt. In dem gezeigten Beispiel wird die VCT-Phasenregelung auf periodische, sinusförmige Weise vorgezogen und verzögert, was zu unterschiedlichen Ventildauern für unterschiedliche Zylinder führt. Insbesondere reduziert das Verzögern der Nockenwelle durch das Bewegen der VCT-Phasenregelung in die positive Richtung, während ein Ventil offen ist (und sich dem vollen Hub nähert), die Öffnungsdauer des Ventils, wie etwa zwischen CAD1 und CAD2 für das Ventil des siebten Zylinders gezeigt (Verlauf 316), während das Vorziehen der Nockenwelle durch das Bewegen der VCT-Phasenregelung in die negative Richtung, während ein Ventil offen ist (und sich dem vollen Hub nähert), die Öffnungsdauer des Ventils erhöht, wie etwa zwischen CAD3 und CAD4 für das Ventil des vierten Zylinders (Verlauf 310) gezeigt. Darüber hinaus führt das Verzögern der Nockenwelle zu einem späteren Ventilöffnungszeitpunkt (z. B. relativ zum OT).
Infolgedessen sind die Ventile des ersten Zylinders (Verlauf 304), des dritten Zylinders (Verlauf 308), des fünften Zylinders (Verlauf 312) und des siebten Zylinders (Verlauf 316) für eine kürzere Dauer geöffnet als die Ventile des zweiten Zylinder (Verlauf 306), des vierten Zylinders (Verlauf 310), des sechsten Zylinders (Verlauf 314) und des achten Zylinders (Verlauf 318). Ferner sind die Ventile des ersten Zylinders (Verlauf 304), des dritten Zylinders (Verlauf 308), des fünften Zylinders (Verlauf 312) und des siebten Zylinders (Verlauf 316) für eine kürzere Dauer geöffnet als in der in 3A gezeigten Ausgangs-VCT-Phasenregelung. Auf ähnliche Weise sind die Ventile des zweiten Zylinders (Verlauf 306), des vierten Zylinders (Verlauf 310), des sechsten Zylinders (Verlauf 314) und des achten Zylinders (Verlauf 318) für eine längere Dauer geöffnet als in der in 3A gezeigten Ausgangs-VCT-Phasenregelung. Da die Öffnungsdauer für den ersten, dritten, fünften und siebten Zylinder geringer ist als für den zweiten, vierten, sechsten und achten Zylinder, können der erste, dritte, fünfte und siebte Zylinder weniger Luft einsaugen als der zweite, vierte, sechste und achte Zylinder.
3C zeigt einen dritten Satz von Diagrammen 325, der eine zweite beispielhafte eingestellte VCT-Phasenregelung darstellt. Ähnlich wie in 3B wird die VCT-Phasenregelung über die beiden Motorzyklen hinweg kontinuierlich eingestellt. In dem gezeigten Beispiel wird die VCT-Phasenregelung auf periodische, wippenartige Weise vorgezogen und verzögert. Insbesondere erfolgt das Vorziehen über einen kürzeren Kurbelwinkelbereich (z. B. zwischen CAD5 und CAD6) als das Verzögern (z. B. zwischen CAD7 und CAD8), was zu unterschiedlichen Ventildauern zwischen den Zylindern und zwischen den Motorzyklen führt. Zum Beispiel ist ein Unterschied d1 zwischen CAD5 und CAD6 kleiner als ein Unterschied d2 zwischen CAD7 und CAD8. Infolgedessen erhöht sich die Dauer des Ventils des siebten Zylinders (Verlauf 316) zwischen CAD5 und CAD6, während sich die Dauer des Ventils des dritten Zylinders (Verlauf 308) und die Dauer des Ventils des zweiten Zylinders (Verlauf 306) zwischen CAD7 und CAD8 verringern.
Ferner führt die in 3C gezeigte eingestellte VCT-Phasenregelung zu unterschiedlichen Ventildauern zwischen den Motorzyklen für einige Zylinder. Zum Beispiel ist das Ventil des fünften Zylinders (Verlauf 312) während des ersten Motorzyklus relativ zu dem zweiten Motorzyklus für eine längere Dauer geöffnet. Als ein anderes Beispiel ist das Ventil des vierten Zylinders (Verlauf 310) während des ersten Motorzyklus relativ zu dem zweiten Motorzyklus für eine kürzere Dauer geöffnet. Im Gegensatz dazu sind die Ventile des sechsten Zylinders (Verlauf 314) und des dritten Zylinders (Verlauf 308) sowohl im ersten Motorzyklus als auch im zweiten Motorzyklus jeweils für die kürzere Dauer geöffnet. Auf diese Weise können alle Zylinder mit einem Dreizyklusmuster mit kürzerer Dauer, kürzerer Dauer und längerer Dauer (von dem zwei in 3C gezeigt sind) unter Verwendung der zweiten eingestellten VCT-Phasenregelung betrieben werden. Somit ermöglicht das „schnelle“ VCT-System auf flexible Weise, dass die Nockenwellensteuerung zwischen aufeinanderfolgenden Ventilhubereignissen variiert wird, um eine Dauer, für die ein gegebenes Ventil offen bleibt, sowie einen Öffnungszeitpunkt zu reduzieren oder zu verlängern.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist, wie vorstehend beschrieben, ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Brennkraftmaschine und damit assoziierte Ansaug- und Abgassysteme gezeigt. Es versteht sich, dass der Motor in einigen Beispielen mehr oder weniger Zylinder aufweisen kann. Beispielhafte Motoren können Zylinder aufweisen, die in einer „V“ -Konfiguration anstelle der gezeigten Reihenkonfiguration angeordnet sind. Ferner können das Einlass- und Auslassventil jedes Zylinders über eine beliebige Kombination von Ventilbetätigungssystemen eingestellt werden, beinhaltend unter anderem Einlass-VCT kombiniert mit einem von Auslass-VCT, elektrischer Auslassventilbetätigung (electric valve actuation - EVA), Auslass-CVVL, Auslassventilabschaltung und/oder Auslass-CPS; und Auslass-VCT kombiniert mit einem von Einlass-VCT, Einlass-EVA, Einlass-CVVL, Einlassventilabschaltung und/oder Einlass-CPS.
Als Nächstes zeigt 4 schematisch ein beispielhaftes CVVL-System 400. Das CVVL-System 400 ist ein hydraulischer Ventilbetätigungsmechanismus und kann zum Beispiel in dem Einlassventilaktor 152 und/oder dem Auslassventilaktor 154 aus 1 beinhaltet sein. Zum Beispiel kann der Einlassventilaktor 152 ein Einlass-CVVL-Aktor sein und/oder kann der Auslassventilaktor 154 kann ein Auslass-CVVL-Aktor sein. Ferner stellt 4 eine xy-Draufsicht des CVVL-Systems 400 dar, wie durch die Referenzachsen 499 gezeigt. Das CVVL-System 400 koppelt einen Nocken 414 einer Nockenwelle 423 hydraulisch an ein Ventil 412 eines Zylinders. Das Ventil 412 kann eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil eines Zylinders sein. Insbesondere kann das CVVL-System 400 so konfiguriert sein, dass Einstellen einer Menge eines Hydraulikdrucks zwischen dem Nocken 414 und dem Ventil 412 eine Menge eines Ventilhubs für das Ventil 412 ändert.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet das CVVL-System 400 einen Nockenkolben 402 in einem Nockenzylinder 408 und einen Ventilkolben 404 in einem Ventilzylinder 410. Jeder von dem Nockenzylinder 408 und dem Ventilzylinder 410 kann mindestens teilweise mit einem Hydraulikfluid gefüllt sein und der Nockenzylinder 408 kann über eine Zylinderzwischenleitung (oder einen -durchlass) 420 an den Ventilzylinder 410 fluidgekoppelt sein. Ferner kann der Nocken 414 in Kontakt mit dem Nockenkolben 402 bleiben und kann eine Menge des Drucks im Nockenzylinder 408 kann auf Grundlage der Position des Nockenkolbens 402 variiert werden, der durch den Nocken 414 gesteuert wird. Daher ist der Druck im Nockenzylinder 408 geringer, wenn sich der Nocken 414 am Grundkreis befindet, und höher, wenn eine Erhebung 416 des Nockens 414 mit dem Nockenkolben 402 in Kontakt ist, wobei sich der Druck erhöht, wenn sich der Hub des Erhebungsabschnitts in Kontakt mit dem Nockenkolben erhöht, da dies den Nockenkolben weiter in die negative y-Richtung in Bezug auf die Referenzachsen 499 verschiebt. Dies kann wiederum eine Menge des Hydraulikdrucks in dem Ventilzylinder 410 erhöhen, der auf den Ventilkolben 404, der eine Position des Ventils 412 einstellen kann, aufgebracht wird.
Wenn der auf den Ventilkolben 404 aufgebrachte Hydraulikdruck eine entgegengesetzte Federkraft einer Ventilfeder 430 überwindet, kann sich das Ventil 412 in einer Ventilhubrichtung 413 öffnen. Das Erhöhen der Menge des Hydraulikdrucks kann bewirken, dass sich das Ventil 412 weiter in die Ventilhubrichtung 413 bewegt, was zu einem größeren Öffnungsgrad (z. B. Hubmenge) des Ventils 412 führt. Die Ventilhubrichtung 413 verläuft parallel zur y-Achse der Referenzachsen 499. Insbesondere beinhaltet das Erhöhen einer Menge des Ventilhubs für das Ventil 412 Bewegen des Ventils in die negative y-Richtung in Bezug auf die Referenzachsen 499. Wenn der auf den Ventilkolben 404 aufgebrachte Hydraulikdruck geringer als die Federkraft der Ventilfeder 430 ist, kann die Ventilfeder 430 das Ventil 412 geschlossen halten.
Eine Menge des Hydraulikdrucks in dem CVVL-System 400 kann durch Einstellen eines hydraulischen Steuerventils 406 eingestellt werden, das in einer hydraulischen Zufuhrleitung (oder einem -durchlass) 422 positioniert sein kann. Beispielsweise kann das Hydraulikfluid in dem CVVL-System 400 über die hydraulische Zufuhrleitung 422 bereitgestellt und aufgefrischt werden. Als ein Beispiel kann das hydraulische Steuerventil 406 zwischen einer Vielzahl von Positionen einstellbar sein, die von vollständig geschlossen (wobei der Strom des Hydraulikfluids durch das hydraulische Steuerventil 406 blockiert ist) bis vollständig offen (wobei ein maximaler Stromquerschnitt in dem hydraulischen Steuerventil 406 bereitgestellt ist) reichen. In einigen Beispielen kann das hydraulische Steuerventil 406 ein stufenlos variables Ventil sein, wohingegen das hydraulische Steuerventil 406 in anderen Beispielen eine endliche Anzahl an Stufen oder Positionen beinhalten kann. In wieder anderen Beispielen kann das hydraulische Steuerventil 406 ein Auf/Zu-Ventil sein, das zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig offenen Position ohne Positionen dazwischen einstellbar ist. Ferner kann das hydraulische Steuerventil 406 ein elektronisch betätigtes Ventil sein, das als Reaktion auf (z. B. reagierend auf) ein Steuersignal von einer elektronischen Steuerung, wie etwa der Steuerung 12 in 1, eingestellt wird, um die Menge des Ventilhubs des Ventils 412 einzustellen. Durch das Einstellen der Menge des Ventilhubs für das Ventil 412 können ein oder mehrere Zylinderbetriebsparameter durch Einstellen eines Gasstroms zu und/oder von dem Zylinder geändert werden.
In einigen Beispielen für das CVVL-System 400 kann das Ventil an einer beliebigen Nockenposition geöffnet oder geschlossen werden, indem der Hydraulikdruck des CVVL-Systems 400 eingestellt wird. Zum Beispiel kann das Erhöhen des Hydraulikdrucks des CVVL-Systems 400 (z. B. über einen oberen Schwellendruck) ermöglichen, dass sich das Ventil 412 auch dann öffnet, wenn sich der Nocken 414 auf dem Grundkreis befindet, und kann das Verringern des Hydraulikdrucks des CVVL-Systems 400 (z. B. unter einen unteren Schwellendruck) das Ventil 412 auch dann geschlossen halten, wenn die Erhebung 416 mit dem Nockenkolben 402 in Kontakt ist. Zum Beispiel kann das Hydraulikfluid unabhängig von der Position des Nockens 414 eine Kraft auf den Ventilkolben 404 aufbringen, die größer als die Federkraft der Ventilfeder 430 ist, wenn der Hydraulikdruck größer als der obere Schwellendruck ist, was dazu führt, dass das Ventil 412 geöffnet ist, während der Hydraulikdruck über dem oberen Schwellendruck gehalten wird. Im Gegensatz dazu kann, selbst wenn die Erhebung 416 bei ihrem höchsten Hub steht, die durch das Hydraulikfluid auf den Ventilkolben 404 aufgebrachte Kraft kleiner als die Federkraft der Ventilfeder 430 sein, wenn der Hydraulikdruck kleiner als der untere Schwellendruck ist, was dazu führt, dass das Ventil 412 geschlossen ist, während der Hydraulikdruck unter dem unteren Schwellendruck gehalten wird. Das Einstellen des Drucks des Hydraulikfluids kann genaue Einstellungen eines Öffnungszeitpunkts, eines Schließzeitpunkts und/oder eines Hubs des Ventils 412 ermöglichen. Zum Beispiel kann der Druck auf Grundlage einer gewünschten Menge des Öffnens oder Schließens des Ventils 412 an einem gegebenen Punkt in einem Motorzyklus auf einen beliebigen Druck zwischen dem unteren Schwellendruck und dem oberen Schwellendruck und diese beinhaltend eingestellt werden. In anderen Beispielen kann das Ventil 412 jedoch nur geöffnet werden, während der Nocken 416 mit dem Nockenkolben 402 in Kontakt ist, aber die Ventilöffnung (z. B. der Hub) kann reduziert oder verhindert werden, indem der Hydraulikdruck im CVVL-System 400 über das Ventil 406 reduziert wird.
In einigen Beispielen für das CVVL-System 400 ist eine Drehzahl der Nockenwelle 423 halb so groß wie eine Drehzahl einer Kurbelwelle des Motors (z. B. der Kurbelwelle 140 aus 1). Zum Beispiel kann sich die Nockenwelle 423 für jede 720-Grad-Drehung der Kurbelwelle um 360 Grad drehen. In einigen derartigen Beispielen kann das CVVL-System 400 eine zweite Nockenerhebung 417 beinhalten, die in 4 optional durch gestrichelte Linien angegeben ist. Die zweite Nockenerhebung 417 kann ein Erhebungsprofil aufweisen, welches das gleiche wie das der Erhebung 416 ist oder sich davon unterscheidet. In einem Beispiel, in dem das Ventil 412 ein Einlassventil ist, kann die Erhebung 416 auf der Nockenwelle 423 positioniert sein, um das Ventil 412 während eines Ansaugtakts des Zylinders zu öffnen, und kann die zweite Nockenerhebung 417 auf der Nockenwelle 423 positioniert sein, um das Ventil 412 während eines Arbeitstakts des Zylinders zu öffnen. In einem Beispiel, in dem das Ventil 412 ein Auslassventil ist, kann die Erhebung 416 auf der Nockenwelle 423 positioniert sein, um das Ventil 412 während eines Ausstoßtakts des Zylinders zu öffnen, und kann die zweite Nockenerhebung 417 auf der Nockenwelle 423 positioniert sein, um das Ventil 412 während eines Verdichtungstakts des Zylinders zu öffnen. Während des Nennbetriebs kann der Hydraulikdruck im CVVL-System 400 eingestellt werden, um ein einzelnes Öffnungsereignis des Ventils 412 zu ermöglichen, wie etwa durch Reduzieren des Hydraulikdrucks im CVVL-System 400 unter den unteren Schwellendruck, bevor die zweite Nockenerhebung 417 den Nockenkolben 402 berührt, was als Umgehen eines Nockenanstiegsintervalls der zweiten Nockenerhebung 417 bezeichnet wird, und Anheben des Hydraulikdrucks im CVVL-System 400 über den unteren Schwellendruck, bevor die Erhebung 416 den Nockenkolben 402 berührt. Infolgedessen kann nur ein Ventilhubintervall (oder Öffnungsereignis) des Ventils 412 während der 720-Grad-Drehung der Kurbelwelle auftreten, was einem Nockenanstiegsintervall der Erhebung 416 entspricht.
Während ausgewählter Betriebsbedingungen, die nachstehend in Bezug auf die 5A-5B ausgearbeitet werden, kann der Hydraulikdruck in dem CVVL-System 400 stattdessen unter den unteren Schwellendruck reduziert werden, bevor die Erhebung 416 den Nockenkolben 402 berührt, und auf über den unteren Schwellendruck angehoben werden, bevor die zweite Nockenerhebung 417 den Nockenkolben 402 berührt, sodass die Erhebung 416 umgangen wird und nur die zweite Nockenerhebung 417 das Ventil 412 öffnet. Es ist anzumerken, dass die zweite Nockenerhebung 417 so positioniert sein kann, dass das durch die zweite Nockenerhebung 417 ermöglichte Ventilöffnungsereignis um 360 Grad Kurbelwinkel von dem durch die Erhebung 416 ermöglichten Ventilöffnungsereignis verschoben ist. Zum Beispiel kann das Ventil 412 ein Einlassventil sein. In einem derartigen Beispiel kann die Erhebung 416 positioniert sein, um das Ventil 412 im Wesentlichen innerhalb eines Ansaugtakts eines Viertaktverbrennungszyklus (z. B. Ansaugen, Verdichten, Arbeit, Ausstoßen) zu öffnen, und kann die zweite Nockenerhebung 417 positioniert sein, um das Ventil 412 im Wesentlichen innerhalb eines Arbeitstakts zu öffnen. Ferner kann das CVVL-System 400 während einiger Betriebsbedingungen betrieben werden, um das Ventil 412 während beider Nockenerhebungsanstiege für den Zweitaktzylinderbetrieb zu öffnen, wie ebenfalls nachstehend in Bezug auf die 5A-5B ausgearbeitet.
In anderen Beispielen für das CVVL-System 400 kann die Drehzahl der Nockenwelle 423 dieselbe wie die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors sein und kann die zweite Nockenerhebung 417 nicht beinhaltet sein. Daher können während einer 720-Grad-Drehung der Kurbelwelle zwei Nockenerhebungsanstiegsintervalle auftreten, ähnlich wie bei der vorstehend für zwei Nockenerhebungen und das Drehen bei der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle beschriebenen Weise. Somit kann der Betrieb des CVVL-Systems 400 eingestellt werden, um eine Ventilöffnung für jedes zweite Nockenerhebungsanstiegsintervall während des Viertaktbetriebs bereitzustellen, wobei sich das umgangene Nockenanstiegsintervall (z. B. nicht verwendet, um das Ventil 412 zu öffnen) auf Grundlage von Betriebsbedingungen ändert. Alternativ kann das Nockenerhebungsanstiegsintervall nicht umgangen werden, wenn der Zweitaktbetrieb verwendet wird. Ferner kann eine Breite der Erhebung 416 relativ dazu verdoppelt sein, wenn die Nockenwelle 423 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle betrieben wird, um eine gleiche Dauer (in Kurbelwinkeln) des Nockenanstiegsintervalls beizubehalten.
Es ist anzumerken, dass das CVVL-System 400 beispielhaft bereitgestellt ist und andere Mechanismen, die stufenlose Einstellungen von Ventilhub und Ventilsteuerung ermöglichen, wie etwa EVA, ebenfalls möglich sind.
Die vorstehend beschriebenen Ventilbetätigungsmechanismen können vorteilhaft in Kombination mit einem Betriebsmodus eines Motors mit variablem Hubraum (VDE) genutzt werden, um einen Sekundär(z. B. Thermaktor)-Luftstrom zu einem Katalysator während des Erwärmens mit feinerer Steuerung bereitzustellen, wodurch zum Beispiel ein Auftreten einer Abgaskühlung und einer Abgabe überschüssiger Luft an den Katalysator reduziert wird. Daher zeigen die 5A und 5B ein Verfahren 500 zum Einstellen eines Zylinderabschaltungsmusters (z. B. Überspringen der Zündung) und eines Zylindereinlass- und/oder -auslassventilbetriebs von aktiven und/oder abgeschalteten Zylindern, um einem Abgassystem eines Motors Sekundärluft bereitzustellen. Das Bereitstellen von Sekundärluft über einen oder mehrere abgeschaltete Zylinder kann als Betreiben des Motors in einem Thermaktormodus bezeichnet werden. Der Motor kann zum Beispiel der Motor 10 sein, der in Bezug auf 1 beschrieben ist, und kann eine Vielzahl von Zylindern beinhalten, die stromaufwärts des Katalysators (z. B. der Emissionssteuervorrichtung 178 aus 1) positioniert sind. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 500 können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den Sensoren, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben und zudem nachstehend ausgearbeitet sind. Die Steuerung kann Motoraktoren der Motorsysteme einsetzen, wie etwa Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und Ventilaktoren, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Beginnend mit 5A beinhaltet das Verfahren 500 bei 502 beinhaltet Schätzen und/oder Messen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel eine Motordrehzahl, einen Ansaugkrümmerdruck (z. B. MAP), einen Luftmassenstrom von Ansaugluft, die dem Motor bereitgestellt wird (z. B. MAF), eine Motortemperatur, einen Drehmomentbedarf, eine Abgastemperatur, ein befohlenes Motor-AFR, ein gemessenes Motor-AFR, eine Fahrpedalposition, eine Bremspedalposition, usw. beinhalten. Als ein Beispiel kann die Abgastemperatur durch den Abgastemperatursensor gemessen werden, wie etwa den Temperatursensor 158 aus 1, und verwendet werden, um eine Temperatur eines Katalysators abzuleiten. Als ein anderes Beispiel kann das gemessene AFR auf Grundlage einer Ausgabe von einer Lambdasonde (z. B. dem Abgassensor 128 aus 1) bestimmt werden. Der Ansaugkrümmerdruck kann durch einen MAP-Sensor, wie etwa den MAP-Sensor 124 aus 1, gemessen werden, und der eingesogene Luftmassenstrom kann durch einen MAF-Sensor, wie etwa den MAF-Sensor 122 aus 1, gemessen werden. Als ein wieder anderes Beispiel kann die Motortemperatur anhand einer Ausgabe eines Motorkühlmitteltemperatursensors, wie etwa des ECT-Sensors 116 aus 1, bestimmt werden. Ferner kann die Fahrpedalposition durch einen Fahrpedalpositionssensor, wie etwa den Fahrpedalpositionssensor 134 aus 1, gemessen werden und kann die Bremspedalposition durch einen Bremspedalpositionssensor, wie etwa den Bremspedalpositionssensor 137 aus 1, gemessen werden. Zusammen können die Fahrpedalposition und die Bremspedalposition den Drehmomentbedarf angeben.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob die Sekundärluft angefordert wird. Zum Beispiel kann die Sekundärluft als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung des Motors angefordert werden. Der Kaltstart kann bestätigt werden, wenn die Motortemperatur kleiner als eine erste Schwellentemperatur ist. Die erste Schwellentemperatur kann einem positiven Temperaturwert ungleich null entsprechen, der auf einem Speicher der Steuerung gespeichert ist und über dem der Motor als warm und bei einer Betriebstemperatur im stationären Zustand betrachtet wird. Als ein anderes Beispiel kann der Kaltstart bestätigt werden, wenn die Motortemperatur beim Motorstart (z. B., wenn der Motor von einer Drehzahl von null auf eine Drehzahl ungleich null gekurbelt wird, wobei Kraftstoff und ein Zündfunke bereitgestellt werden, um die Verbrennung einzuleiten) im Wesentlichen gleich einer Umgebungstemperatur ist (z. B. innerhalb eines Schwellenwerts der Umgebungstemperatur, wie etwa innerhalb von 10 °C). Als noch ein anderes Beispiel kann der Kaltstart bestätigt werden, wenn der Motor länger als eine Schwellendauer inaktiv ist, die einer Zeitspanne ungleich null entsprechen kann (z. B. Minuten, Stunden oder Tage), über die erwartet wird, dass der Motor auf ungefähr die Umgebungstemperatur abkühlt.
Zusätzlich oder alternativ kann die Sekundärluft als Reaktion darauf angefordert werden, dass die Temperatur des Katalysators kleiner als eine gewünschte Betriebstemperatur ist. Als ein Beispiel kann es sich bei der gewünschten Betriebstemperatur um eine Anspringtemperatur des Katalysators handeln. Die Anspringtemperatur des Katalysators kann zum Beispiel eine vorbestimmte, zweite Schwellentemperatur sein, die auf dem Speicher der Steuerung gespeichert ist und bei oder über der eine hohe katalytische Effizienz erreicht wird, was es dem Katalysator ermöglicht, Fahrzeugemissionen effektiv zu verringern. Der Katalysator kann zum Beispiel unter seiner Anspringtemperatur liegen, wenn die Motortemperatur unter der ersten Schwellentemperatur liegt, und somit kann das Erwärmen des Katalysators durch das Zuführen der Sekundärluft zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in dem Abgassystem während der Kaltstartbedingung angefordert werden.
Da abgeschaltete Zylinder verwendet werden, um die Sekundärluft bereitzustellen, anstatt Drehmoment zu erzeugen, können sich Bedingungen für das Betreiben im Thermaktormodus mit Bedingungen für das Betreiben im VDE-Modus (z. B. VDE-Modus-Betriebsbedingungen) überschneiden. Die Bedingungen für das Betreiben im VDE-Modus können beinhalten, dass der Drehmomentbedarf oder die Motorlast unter einem Schwellenwert liegt. Das Schwellendrehmoment kann sich auf eine positive Menge von Drehmoment (oder Motorlast) ungleich null beziehen, die während des Betreibens mit (einem) abgeschalteten Zylinder(n) nicht erreicht oder überschritten werden kann. Wenn zum Beispiel der Drehmomentbedarf geringer als der Schwellenwert ist, kann der Drehmomentbedarf durch die verbleibenden aktiven Zylinder (und optional mit elektrischer Unterstützung) erfüllt werden, während der eine oder die mehreren Zylinder abgeschaltet sind, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Somit können die Bedingungen für das Betreiben im Thermaktormodus die Bedingungen für das Betreiben im VDE-Modus beinhalten und können zusätzlich beinhalten, dass die Temperatur des Katalysators kleiner als die gewünschte Betriebstemperatur ist und/oder die Motortemperatur kleiner als die erste Schwellentemperatur ist.
Wenn die Sekundärluft nicht angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 506 über und beinhaltet Nichtabschalten des Zylinders/der Zylinder zum Bereitstellen der Sekundärluft. In einigen Beispielen können jedoch ein oder mehrere Zylinder als Reaktion auf eine Anforderung für das Betreiben im VDE-Modus abgeschaltet werden, wobei ein Teilsatz der Zylinder abgeschaltet wird, wenn der Drehmomentbedarf kleiner als der Schwellenwert ist, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 500 kann dann enden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 504, wenn die Sekundärluft angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 508 über und beinhaltet Bestimmen einer gewünschten Gasstromzusammensetzung. Die gewünschte Gasstromzusammensetzung bezieht sich auf eine gewünschte Zusammensetzung des Gases, das dem Abgassystem bereitgestellt werden soll, und umfasst sowohl ein gewünschtes Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft als auch einen gewünschten Mischungsgrad des verbrannten Gases und der Sekundärluft. Zum Beispiel kann das Verhältnis des verbrannten Gases (z. B. Abgas) zu der Sekundärluft mit einer Zünddichte des Motors in Zusammenhang stehen, wobei es sich um eine Anzahl von gezündeten (z. B. aktiven) Zylindern geteilt durch eine Gesamtanzahl von Zylindern des Motors (sowohl gezündet als auch übersprungen) handelt. Das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft kann zudem mit einer volumetrischen Effizienz (oder einer in einem Zylinder eingeschlossenen Masse) von übersprungenen Zylindern und einer volumetrischen Effizienz (oder einer in einem Zylinder eingeschlossenen Masse) von gezündeten Zylindern in Zusammenhang stehen. Zum Beispiel kann sich das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft verringern, wenn sich die Katalysatortemperatur verringert, um dem kälteren Katalysator mehr Sekundärluft bereitzustellen, indem ein größerer Anteil von Zylindern abgeschaltet wird und/oder die volumetrische Effizienz abgeschalteter Zylinder erhöht wird (indem z. B. um ein Einlassventilhub oder einer Dauer der abgeschalteten Zylinder erhöht wird). In anderen Beispielen kann das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft während des gesamten Betriebs im Thermaktormodus relativ konstant bleiben. In einigen Beispielen kann das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft auf einen vorbestimmten Bereich auf Grundlage einer Konfiguration des Motors (wie etwa einer Auslegung und der Gesamtanzahl von Zylindern, einer Anzahl und Identität von Zylindern, die dazu in der Lage sind, abgeschaltet zu werden, usw.) und des Drehmomentbedarfs, wie nachstehend bei 510 ausgearbeitet, beschränkt sein sowie um einen übermäßigen Luftstrom zum Katalysator zu verhindern. Ferner bezeichnet der Begriff „verbranntes Gas“ im in dieser Schrift verwendeten Sinne Gas, das nach einem Verbrennungsereignis innerhalb eines Zylinders abgeführt wird und unverbrannten Kraftstoff beinhalten kann.
Bei 510 beinhaltet das Verfahren 500 Auswählen des Zylinderabschaltungsmusters auf Grundlage der gewünschten Gasstromzusammensetzung, des Drehmomentbedarfs und Überlegungen zu Geräusch, Vibration und Rauigkeit (NVH). Das Zylinderabschaltungsmuster kann auf Grundlage des Drehmomentbedarfs ausgewählt werden, um die Betriebsfähigkeit und Fahrverhalten des Fahrzeugs beizubehalten, da die verbleibenden mit Kraftstoff versorgten Zylinder das gesamte Motordrehmoment bereitstellen. Ferner kann das Zylinderabschaltungsmuster ausgewählt werden, um NVH in Abhängigkeit von der Konfiguration des Motors abzuschwächen. Das Zylinderabschaltungsmuster kann ferner durch Hardwarebeschränkungen des Motors vorgegeben sein. Zum Beispiel können einige Motorkonfigurationen einen rollenden VDE (rolling VDE - rVDE) ermöglichen und/oder ermöglichen, dass eine größere Anzahl von Zünddichten erreicht wird, während andere Motorkonfigurationen feste Zylinder aufweisen, die abgeschaltet werden können (z. B. statische Zylinderabschaltungsmuster) und/oder ermöglichen, dass eine kleinere Anzahl von Zünddichten erreicht wird. Somit können in einigen Beispielen eine Anzahl und Identität der zur Abschaltung ausgewählten Zylinder bei jedem Motorzyklus oder Abschaltungsereignis konstant sein, während in anderen Beispielen die Anzahl und Identität der zur Abschaltung ausgewählten Zylinder von Motorzyklus zu Motorzyklus und/oder von Abschaltungsereignis zu Abschaltungsereignis variieren können. Noch ferner können Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicles - HEVs) es dem Motor ermöglichen, mit weniger aktiven Zylindern betrieben zu werden und dennoch den Drehmomentbedarf zu erfüllen, wie nachstehend in Bezug auf 522 ausgearbeitet.
Das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft kann erhöht werden, indem aktiven, gezündeten Zylindern abgeschaltete, übersprungene Zylinder innerhalb einer bekannten Zündreihenfolge des Motors vorausgehen und/oder folgen. Zum Beispiel kann ein mögliches Zylinderabschaltungsmuster Wechseln zwischen aktiven und abgeschalteten (z. B. nicht gezündeten) Zylindern innerhalb der Zündreihenfolge beinhalten (z. B. S-F-S-F-S-F, wobei „S“ ein abgeschalteter Zylinder ist und „F“ ein aktiver Zylinder ist), mit zwei abgeschalteten Zylinder, denen ein gezündeter Zylinder vorausgeht und/oder folgt (z. B. S-S-F-S-S-F), oder mit zwei gezündeten Zylindern, denen ein abgeschalteter Zylinder vorausgeht und/oder folgt (z. B. S-F-F-S-F-F). Zylinderabschaltungsmuster, die das Mischen erhöhen, produzieren möglicherweise jedoch nicht das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft und/oder erfüllen möglicherweise den Drehmomentbedarf nicht. Daher kann die Steuerung ein Zylinderabschaltungsmuster auswählen, welches das Mischen erhöht, wenn dieses Zylinderabschaltungsmuster zudem in der Lage ist, das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft und den Drehmomentbedarf zu produzieren. Zum Beispiel kann die Steuerung beim Auswählen des Zylinderabschaltungsmusters das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft und den Drehmomentbedarf stärker gewichten als das gewünschte Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft.
Ferner können, wie nachstehend ausgearbeitet, sowohl das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft als auch das Mischen durch das Einstellen von Einlass- und/oder Auslassventilparametern beeinflusst werden. Daher kann die Steuerung ferner verfügbare Zylinderventileinstellungen und ihre Effekte beim Auswählen des Zylinderabschaltungsmusters berücksichtigen. Die verfügbaren Zylinderventileinstellungen können durch einen Ventilbetätigungsmechanismus vorgegeben sein, der jedes Einlassventil und Auslassventil steuert. Zum Beispiel kann der Ventilbetätigungsmechanismus ein VCT-System (wie etwa das in 2 gezeigte VCT-System 232), ein CVVL-System (wie etwa das in 4 gezeigte CVVL-System 400), ein elektrisches Ventilbetätigungssystem (z. B. a nockenloses System) oder ein Ventilabschaltungssystem beinhalten. Insbesondere kann das VCT-System ein „schnelles“ VCT-System sein, das es ermöglicht, die Nockensteuerung zwischen aufeinanderfolgenden Zündereignissen zu variieren, im Gegensatz zu einem „langsamen“ VCT-System, das nicht in der Lage ist, die Nockensteuerung zwischen den aufeinanderfolgenden Zündereignissen zu variieren, sogar bei geringen Motordrehzahlen (z. B. Leerlaufdrehzahl). Somit kann die Steuerung in einigen Beispielen das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft und den Drehmomentbedarf in ein(e/n) oder mehrere Lookup-Tabellen, Algorithmen und Kennfelder eingeben, die das auszuwählende Zylinderabschaltungsmuster ausgeben können, das zu dem vorteilhaftesten Mischen und reduzierten NVH angesichts der verfügbaren Zylinderventileinstellungen führt.
Das Auswählen des Zylinderabschaltungsmusters beinhaltet Bestimmen einer Anzahl und Identität des Zylinders/der Zylinder, der/die für jeden Motorzyklus abgeschaltet werden sollen, wie bei 512 angegeben. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Gruppe von Zylindern und/oder eine Motorbank zum Abschalten auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und des gewünschten Verhältnisses des verbrannten Gases zu der Sekundärluft auswählen. Als ein anderes Beispiel kann sich die Anzahl der abzuschaltenden Zylinder erhöhen, wenn sich der Fahrerdrehmomentbedarf verringert. In wieder anderen Beispielen kann die Steuerung eine gewünschte Zünddichte oder ein gewünschtes Einsaugverhältnis (eine Gesamtanzahl von Zylinderzündereignissen geteilt durch eine Gesamtanzahl von Zylinderverdichtungstakten) mindestens auf Grundlage des Drehmomentbedarfs und des gewünschten Verhältnisses des verbrannten Gases zu der Sekundärluft bestimmen. Die Steuerung kann die Anzahl von abzuschaltenden Zylindern (oder die gewünschte Zünddichte) durch Eingeben der Betriebsbedingungen, wie etwa eines oder mehrerer von dem Drehmomentbedarf und dem gewünschten Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft, in ein(e/n) oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Algorithmen bestimmen, welche die Anzahl von abzuschaltenden Zylindern für die gegebenen Bedingungen ausgeben können. Als ein Beispiel kann das Muster für eine Zünddichte von 0,5 beinhalten, dass jeder zweite Zylinder gezündet wird (wobei die Verbrennung innerhalb des Zylinders während eines Verbrennungszyklus des Zylinders ausgeführt wird) oder nicht gezündet wird (wobei die Kraftstoffzufuhr deaktiviert ist und keine Verbrennung stattfindet).
Das Auswählen des Zylinderabschaltmusters beinhaltet ferner Bestimmen einer Abschaltdauer jedes Zylinders in dem ausgewählten Muster, wie bei 514 angegeben. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Anzahl von Verbrennungsereignissen oder Motorzyklen bestimmen, über welche die ausgewählten Zylinder abgeschaltet bleiben sollen. In einigen Beispielen kann dasselbe Muster für alle nachfolgenden Motorzyklen derart angewendet werden, dass dieselben Zylinder bei aufeinanderfolgenden Motorzyklen nicht gezündet (z. B. übersprungen) werden, während die verbleibenden Zylinder bei jedem der Motorzyklen gezündet werden. In anderen Beispielen können unterschiedliche Zylinder in jedem Motorzyklus nicht gezündet werden, sodass das Zünden und Nichtzünden zyklisch erfolgt oder auf die Motorzylinder verteilt wird. Darüber hinaus kann in einigen Beispielen derselbe Satz von Zylindern jedes Mal zur Abschaltung ausgewählt werden, wenn die Zylinderabschaltbedingungen erfüllt sind, während in anderen Beispielen die Identität der abgeschalteten Zylinder jedes Mal variiert werden kann, wenn die Zylinderabschaltbedingungen erfüllt sind.
Bei 516 beinhaltet das Verfahren 500 Abschalten des Zylinders/der Zylinder in dem ausgewählten Abschaltungsmuster. Insbesondere beinhaltet das Abschalten des Zylinders/der Zylinder in dem ausgewählten Abschaltungsmuster, wie bei 518 angegeben, Deaktivieren von Kraftstoff und Zündfunken in dem/den Zylinder(n) in dem ausgewählten Abschaltungsmuster für die bestimmte Abschaltungsdauer (z. B. ein Motorzyklus, zwei Motorzyklen oder mehr). Die Einlass- und Auslassventile des Zylinders/der Zylinder in dem ausgewählten Abschaltungsmuster können sich in Abhängigkeit von dem ausgewählten Abschaltungsmuster jedoch weiterhin öffnen und schließen, um Luft durch den/die abgeschalteten Zylinder zu pumpen. Wie nachstehend ausgearbeitet, kann das ausgewählte Abschaltungsmuster Betreiben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder in einem oder einer Vielzahl von unterschiedlichen übersprungenen Zuständen beinhalten, die Unterschiede bezüglich der Einlass- und/oder Auslassventileinstellungen beinhalten, beinhaltend eine oder mehrere unterschiedliche Ventilsteuerungseinstellungen, unterschiedliche Ventilhubeinstellungen, unterschiedliche Ventildauereinstellungen und unterschiedliche Ventilabschaltungseinstellungen auf Grundlage einer gewünschten Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft. Zum Beispiel kann die gewünschte Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft Steuern (oder Ändern) der relativen Mengen (z. B. auf Grundlage des gewünschten Verhältnisses des verbrannten Gases zu der Sekundärluft) sowie Steuern (oder Ändern) eines Mischungsgrads zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft beinhalten. Somit beinhaltet das Abschalten eines Zylinders im hierin verwendeten Sinne nicht das Abschalten der Einlass- und Auslassventile dieses Zylinders, sofern nicht ausdrücklich angegeben. Daher kann der Motor zum Betreiben im Thermaktormodus übergehen, um dem Abgassystem die Sekundärluft bereitzustellen.
Bei 520 beinhaltet das Verfahren 500 Einstellen von Betriebsparametern, um den Drehmomentbedarf beizubehalten und die Wärmeerzeugung zu erhöhen. Zum Beispiel können eines oder mehrere von Luftstrom, Zündzeitpunkt und Zylinderventilsteuerung in den aktiven Zylindern eingestellt werden, um den Motordrehmomentbedarf beizubehalten und Drehmomentstörungen zu minimieren sowie die Katalysatorerwärmung weiter zu beschleunigen. Daher kann der Motor mit einem Teilsatz von in dem ausgewählten Muster abgeschalteten Zylindern betrieben werden, während eine verbleibende Anzahl von aktiven Zylindern den gesamten Drehmomentbedarf bereitstellt.
Als ein Beispiel können die aktiven Zylinder bei einem fetten AFR betrieben werden, sodass der zusätzliche Kraftstoff aus den gezündeten Zylindern mit der Sekundärluft aus den übersprungenen Zylindern verbrennt, um den Katalysator zu erwärmen. Die Steuerung kann einen Anfettungsgrad durch Eingeben des gewünschten Verhältnisses des Abgases zu der Sekundärluft und der Katalysatortemperatur in eine auf dem Speicher gespeicherte Lookup-Tabelle bestimmen, die den entsprechenden Anfettungsgrad ausgeben kann. Als ein anderes Beispiel kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, um eine Abgastemperatur der aktiven, gezündeten Zylinder zu erhöhen. Der verzögerte Zündzeitpunkt kann zudem einen Zylinderinnendruck beim Öffnen des Auslassventils erhöhen, was zu einem größeren Abblasimpuls und erhöhtem Mischen führt. Da jedoch der verzögerte Zündzeitpunkt das Drehmoment reduziert, kann eine Menge der zulässigen Spätzündung von dem Drehmomentbedarf, der Anzahl von aktiven Zylindern und einer Verfügbarkeit einer elektrischen Drehmomentunterstützung abhängen, was nachstehend ausgearbeitet wird. Zum Beispiel kann die Steuerung den Drehmomentbedarf, die Anzahl von aktiven Zylindern und eine Menge der elektrischen Drehmomentunterstützung (wenn verfügbar) in eine Lookup-Tabelle eingeben, welche die Menge der Spätzündung (oder einen verzögerten Zündzeitpunkt) ausgeben kann, die bei den gegebenen Eingabeparametern zu verwenden ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Betriebsparameter zum Beibehalten des Drehmomentbedarfs optional Ergänzen des Motordrehmoments mit Drehmoment von einer elektrischen Maschine (z. B. Drehmoment der elektrischen Maschine), um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, wie optional bei 522 angegeben. Insbesondere, wenn der Motor in einem HEV beinhaltet ist, kann das Fahrzeug mit elektrischer Drehmomentunterstützung betrieben werden, wobei die elektrische Maschine (z. B. die in 1 gezeigte elektrische Maschine 52) Leistung aus einer Systembatterie (z. B. der Batterie 58 aus 1) entnimmt, um einer Kurbelwelle des Motors zusätzliches positives Drehmoment bereitzustellen. Daher kann ein erster Abschnitt des Drehmomentbedarfs durch die aktiven Zylinder bereitgestellt werden, während ein zweiter, verbleibender Abschnitt des Drehmomentbedarfs durch die elektrische Maschine bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise kann der Motor mit weniger aktiven Zylindern betrieben werden als im Vergleich dazu, wenn das Fahrzeug kein HEV ist, was es der Steuerung ermöglicht, zwischen einer größeren Anzahl möglicher Zylinderabschaltungsmuster auszuwählen und/oder aktive Zylinder mit einer größeren Menge an Spätzündung zu betreiben.
Bei 524 beinhaltet das Verfahren 500 Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um eine eingeschlossene Masse zwischen den Zylindern zu variieren. Das heißt, eine eingeschlossene Masse in einem ersten Zylinder (oder einer ersten Anzahl von Zylindern) kann relativ zu einer eingeschlossenen Masse in einem zweiten Zylinder (oder einer zweiten Anzahl von Zylindern) variiert werden, indem das Einlass- und/oder Auslassventil von einem oder beiden des ersten und zweiten Zylinders eingestellt wird. In einigen Beispielen kann die eingeschlossene Masse der aktiven Zylinder relativ zu der eingeschlossenen Masse der abgeschalteten Zylinder variiert werden (oder umgekehrt). Zusätzlich oder alternativ kann die eingeschlossene Masse eines ersten abgeschalteten Zylinders (oder einer ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern) relativ zu derjenigen des zweiten abgeschalteten Zylinders (oder einer zweiten Anzahl von abgeschalteten Zylindern) variiert werden. Als ein weiteres Beispiel kann zusätzlich oder alternativ die eingeschlossene Masse eines ersten aktiven Zylinders (oder einer ersten Anzahl von aktiven Zylindern) relativ zu derjenigen eines zweiten aktiven Zylinders (oder einer zweiten Anzahl von aktiven Zylindern) variiert werden. Somit kann die Steuerung Einstellungen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile auswählen, die das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft angesichts der Zünddichte des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters produzieren. Zum Beispiel kann die Steuerung den Drehmomentbedarf, die Zünddichte und das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft in eine Lookup-Tabelle eingeben, die auf dem Speicher gespeichert ist und die verfügbaren Einlass- und Auslassventileinstellungen für die Art des in dem Motor installierten Ventilbetätigungssystems enthält, und kann die Lookup-Tabelle die Einlass- und/oder Auslassventileinstellungen ausgeben, welche das größte Mischen für die eingegebenen Beschränkungen produzieren.
In einigen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile Einstellen einer/eines Einlassventilsteuerung, -dauer und/oder -hubs, wie optional bei 526 angegeben. Wenn zum Beispiel das Einlassventilbetätigungssystem unterschiedlichen Zylindern ermöglicht, unterschiedlich zu „atmen“, können die Einlassventile einiger oder aller aktiver Zylinder und/oder einiger oder aller abgeschalteter Zylinder unterschiedlich eingestellt werden. Da unterschiedliche Zylinder auf Grundlage ihrer Position und der Ansaugkrümmerkonfiguration unterschiedlich mit dem Ansaugkrümmer interagieren, können sich die/der Einlassventilsteuerung, -dauer und -hub zwischen jedem der aktiven Zylinder und jedem des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder mindestens in einigen Beispielen unterscheiden, um diese unterschiedlichen Interaktionen zu berücksichtigen. Einlassventilbetätigungssysteme, die eine derartige Einstellung ermöglichen können, beinhalten ein schnelles VCT-System, ein CVVL-System und ein elektrisches Ventilbetätigungssystem. Zum Beispiel kann ein Einlassnockenwellenversteller (z. B. der Einlassnockenwellenversteller 234 aus 2) eines schnellen VCT-Systems vor dem Öffnen des Einlassventils eines abgeschalteten Zylinders verzögert werden, um seinen Öffnungszeitpunkt zu verzögern, und/oder während das Einlassventil des abgeschalteten Zylinders geöffnet ist, um eine Öffnungsdauer des Einlassventils zu reduzieren, wie etwa in Bezug auf die 3B und 3C beschrieben. Als ein anderes Beispiel kann ein Hydraulikdruck in dem CVVL-System reduziert werden, indem ein hydraulisches Steuerventil teilweise geöffnet wird, um den Einlassventilhub zu reduzieren.
Als ein veranschaulichendes Beispiel kann, wenn das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft 4 zu 1 beträgt, ein wechselndes Zylinderabschaltungsmuster von F-S-F-S-F-S verwendet werden, wobei ein abgeschalteter Zylinder ein Viertel der durch einen aktiven Zylinder eingeschlossenen Masse einschließt, indem die Einlassventildauer und/oder der Einlassventilhub der abgeschalteten Zylinder im Vergleich zu den aktiven Zylindern reduziert wird. Dieses Zylinderabschaltungsmuster kann anstelle von F-F-F-F-S-F-F-F-F-S ausgewählt werden (z. B. bei 510), das ebenfalls das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft von 4 zu 1 produzieren würde, wenn keine unterschiedlichen Einlassventileinstellungen verwendet werden, da das wechselnde Zylinderabschaltungsmuster erhöhtes Mischen aufweist. Ferner kann die reduzierte eingeschlossene Masse der abgeschalteten Zylinder das Mischen weiter erhöhen, indem ein Vakuum in den abgeschalteten Zylindern beim Öffnen der Auslassventile erhöht wird, was zu einem Saugeffekt führen kann, der einen Rückwärtsstrom, gefolgt von einem Vorwärtsabgasstrom später im Ausstoßtakt, produziert, wenn der Kolben innerhalb des entsprechenden abgeschalteten Zylinders ansteigt.
In anderen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile Abschalten der Einlass- und Auslassventile des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder für eine Dauer, wie optional bei 528 angegeben. Zum Beispiel können die Einlass- und/oder Auslassventile von einigen oder allen des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder abgeschaltet werden, wenn der Motor ein Ventilabschaltungssystem, ein elektrisches Ventilbetätigungssystem oder ein CVVL-System zum Steuern des Einlassventils und des Auslassventils jedes abgeschalteten Zylinders beinhaltet. Als ein Beispiel kann die Steuerung einen Hydraulikdruck in dem CVVL-System unter einen Schwellenhydraulikdruck reduzieren, indem ein hydraulisches Steuerventil vollständig geöffnet wird. Der Schwellenhydraulikdruck bezieht sich auf einen vorbestimmten Druck, über dem ein entsprechendes Einlass- oder Auslassventil während eines Nockenerhöhungsanstiegsintervalls geöffnet wird, wie vorstehend in Bezug auf 4 beschrieben. Somit ist, während der Hydraulikdruck geringer als der Schwellendruck ist, eine Erhöhung des Hydraulikdrucks, die durch das Nockenerhebungsanstiegsintervall verursacht wird, nicht in der Lage, eine Federkraft zu überwinden, die das entsprechende Einlass- oder Auslassventil geschlossen hält, und wird ein Ventilhub verhindert. Im Gegensatz dazu kann das Abschalten der Einlass- und/oder Auslassventile des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder für die Dauer nicht durchgeführt werden, wenn der Motor ein VCT-System zum Steuern des Einlass- und Auslassventils jedes abgeschalteten Zylinders beinhaltet.
Die Dauer kann ein vorbestimmter Wert sein, der auf dem Speicher der Steuerung gespeichert ist und kalibriert ist, um die gewünschte Änderung der eingeschlossenen Masse zwischen den aktiven und abgeschalteten Zylindern bereitzustellen, was zum Beispiel zu dem gewünschten Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft führt. Als ein Beispiel kann die Dauer einen oder mehrere Motorzyklen betragen. Zum Beispiel können alle oder ein Abschnitt des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder zwischen abgeschalteten Einlassventilen bei aktiven Auslassventilen und aktiven Einlassventilen bei abgeschalteten Auslassventilen wechseln (oder zyklisch betrieben werden). Ferner können in einigen Beispielen sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil für einen oder mehrere Motorzyklen abgeschaltet werden, nachdem Luft in den entsprechenden abgeschalteten Zylinder eingesogen wurde. Daher kann eine Luftladung während eines Motorzyklus, in dem das Einlassventil nicht abgeschaltet ist, in den entsprechenden abgeschalteten Zylinder eingesogen werden und kann bis zu einem nachfolgenden Motorzyklus (z. B. nach der Dauer), in dem das Auslassventil aktiv ist, innerhalb des Zylinders eingeschlossen sein. Ein Abschnitt der Luftladung kann in ein Kurbelgehäuse des Motors entlüftet werden, während sie in dem abgeschalteten Zylinder eingeschlossen ist, wodurch eine Masse der Luftladung reduziert wird, wenn sie beim Wiederanschalten des Auslassventils abgeführt wird. Dies kann zum Beispiel ermöglichen, dass Zylinderabschaltungsmuster mit verringertem NVH ausgewählt werden (z. B. bei 510). Beispiele für derartige Zylinderabschaltungsmuster werden nachstehend in Bezug auf die 9 und 13 beschrieben.
In einem anderen Beispiel können zusätzlich oder alternativ sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil eines Abschnitts der abgeschalteten Zylinder für die Dauer abgeschaltet werden. Daher kann eine erste Anzahl der abgeschalteten Zylinder in einem ersten übersprungenen Zustand betrieben werden, um die Sekundärluft und/oder das Mischen bereitzustellen, während eine zweite Anzahl der abgeschalteten Zylinder (die z. B. die vollständig geschlossenen Einlass- und Auslassventile aufweist) in einem zweiten, anderen übersprungenen Zustand betrieben wird, um Pumpverluste zu reduzieren, während sie nicht an der Sekundärluftproduktion oder dem Mischen beteiligt ist.
Übergehend zu 5B, beinhaltet das Verfahren 500 bei 530 Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen. Wie zuvor erwähnt, kann das Reduzieren der eingeschlossenen Masse der abgeschalteten Zylinder über die Einlassventileinstellungen das Vakuum an der Auslassventilöffnung der abgeschalteten Zylinder erhöhen, was das Mischen erhöhen kann. Der Einlass- und/oder Auslassventilbetrieb kann jedoch für einzelne abgeschaltete und/oder aktive Zylinder für ein zusätzliches erhöhtes Mischen weiter variiert werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung die Zylindereinlass- und/oder -auslassventile von einem oder mehreren oder jedem der aktiven Zylinder und/oder des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder einstellen, um das Mischen auf Grundlage der Art des Ventilbetätigungssystems, das in dem Motor beinhaltet ist, im Wesentlichen zu maximieren, wie nachstehend ausgearbeitet, sowie des Drehmomentbedarfs, der Zünddichte des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und des gewünschten Verhältnisses des verbrannten Gases zu der Sekundärluft. Das heißt, die Steuerung kann Einstellungen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile auswählen, die zu der größten Erhöhung des Mischens führen, während der Drehmomentbedarf noch immer erfüllt und das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft produziert wird. Zum Beispiel kann die Steuerung den Drehmomentbedarf, die Zünddichte des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft in eine Lookup-Tabelle eingeben, die auf dem Speicher gespeichert ist und die verfügbaren Einlass- und Auslassventileinstellungen angesichts der Art des Ventilbetätigungssystems enthält, das jedes Einlass- und Auslassventil steuert, und kann die Lookup-Tabelle die Einlass- und/oder Auslassventileinstellungen ausgeben, welche das größte Mischen für die eingegebenen Beschränkungen produzieren.
Somit beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen, in einigen Beispielen Einstellen eines Auslassventilöffnungs(exhaust valve opening - EVO)-Zeitpunkts, wie optional bei 532 angegeben. Ein EVO-Zeitpunkt, der weiter vom UT entfernt ist (entweder vorgezogen oder verzögert), kann aufgrund eines höheren Zylinderinnendrucks zu einem größeren Abblasimpuls von aktiven Zylindern führen, was zu mehr Turbulenz und Druckgradienten in einem Abgaskrümmer des Motors für erhöhtes Mischen führt. Als ein Beispiel kann der EVO-Zeitpunkt einiger oder aller der aktiven Zylinder verzögert werden, um den Abblasimpuls zu erhöhen, wobei verbranntes Gas mit höherem Druck unmittelbar nach der EVO abgeführt wird. Ferner kann der EVO-Zeitpunkt der aktiven Zylinder vom UT verzögert werden, anstatt vom UT vorgezogen werden, um sicherzustellen, dass die EVO nicht vor dem Abschluss der Verbrennung auftritt. Als ein anderes Beispiel kann ein EVO-Zeitpunkt, der sich näher am UT befindet (z. B. weniger vorgezogen oder weniger verzögert), für den/die abgeschalteten Zylinder ein höheres Zylinderinnenvakuum bei der EVO produzieren, was einen Rückstrom in den/die abgeschalteten Zylinder für erhöhtes Mischen bewirkt. Das Einstellen des EVO-Zeitpunkts kann durchgeführt werden, wenn der Motor zum Beispiel ein schnelles VCT-System, ein CVVL-System oder ein elektrisches Ventilbetätigungssystem zum Steuern der Auslassventile beinhaltet. Als ein Beispiel kann die Steuerung einen Auslassnockenwellenversteller (z. B. den Auslassnockenwellenversteller 236 aus 2) auf eine Phasenregelung, die sich näher am UT befindet, vor der Auslassventilöffnung eines abgeschalteten Zylinders einstellen und den Auslassnockenwellenversteller auf eine Phasensteuerung, die mehr vom UT verzögert ist, vor der Auslassventilöffnung eines aktiven Zylinders einstellen.
In anderen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen, Einstellen eines Auslassventilhubs, wie optional bei 534 angegeben. Ein kleinerer Auslassventilhub erhöht eine Gasstromgeschwindigkeit durch das Ventil, wodurch eine erhöhte Turbulenz im Abgaskrümmer für erhöhtes Mischen produziert wird. Ferner kann der Auslassventilhub zwischen einem größeren Hub und einem kleineren Hub eingestellt werden, um die Gasstromeigenschaften zu variieren. Als ein Beispiel für einen abgeschalteten Zylinder mit Vakuum bei der EVO kann anfänglich ein großer Auslassventilhub verwendet werden, um eine erhöhte Gasmenge aus dem Abgaskrümmer einzuziehen. Dann kann der abgeschaltete Zylinder auf das Betreiben mit einem kleinen Auslassventilhub während eines gleichen Auslassventilöffnungsereignisses umgeschaltet werden, um die Gasstromgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn ein Kolben innerhalb des Zylinders ansteigt und den Inhalt ausstößt. Ein großer Auslassventilhub, gefolgt von einem kleinen Auslassventilhub (während eines gleichen Auslassventilöffnungsereignisses), kann zudem für einen aktiven Zylinder verwendet werden, um ein anfängliches großen Abblasen, gefolgt von einem Abführen nach dem Abblasen mit höherer Geschwindigkeit, zu produzieren.
Das Einstellen des Auslassventilhubs kann durchgeführt werden, wenn der Motor zum Beispiel ein CVVL-System oder ein elektrisches Ventilbetätigungssystem zum Steuern der Auslassventile beinhaltet. Als ein Beispiel kann das Verringern des Hydraulikdrucks in dem CVVL-System (während der Hydraulikdruck über dem Schwellenhydraulikdruck gehalten wird) durch weiteres Öffnen des entsprechenden hydraulischen Steuerventils den Auslassventilhub verringern, während das Erhöhen des Hydraulikdrucks in dem CVVL-System durch weiteres Schließen des entsprechenden hydraulischen Steuerventils den Auslassventilhub verringern kann.
In wieder anderen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen, Betreiben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder in einem Zweitaktmodus, wie optional bei 536 angegeben. In dem Zweitaktmodus kann der abgeschaltete Zylinder sowohl während des Ansaug- als auch des Arbeitstakts einsaugen und sowohl während des Ausstoß- als auch des Verdichtungstakts abführen. Wenn in dieser Schrift auf Takte von abgeschalteten Zylindern Bezug genommen wird, wird jeder Takt nach dem Takt benannt, in dem sich der abgeschaltete Zylinder befinden würde, wenn die Verbrennung während eines Viertaktmotorzyklus auf Grundlage der bekannten Zündreihenfolge des Motors durchgeführt werden würde. Somit wird, auch wenn ein oder mehrere abgeschaltete Zylinder in einem Zweitaktmodus betrieben werden können, da die aktiven Zylinder in einem Viertaktmodus betrieben werden, dennoch auf den Viertaktmotorzyklus Bezug genommen. Das Betreiben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder im Zweitaktmodus kann erreicht werden, wenn die Einlass- und Auslassventile durch ein CVVL-System mit einer zusätzlichen Nockenerhebung, wie etwa das in 4 gezeigte System, ein CVVL-System, das bei der Kurbeldrehzahl (anstelle der Hälfte der Kurbeldrehzahl) angetrieben wird, oder ein elektrisches Ventilbetätigungssystem gesteuert werden.
Als ein Beispiel kann zum Betreiben eines abgeschalteten Zylinders im Zweitaktmodus die Steuerung einen Hydraulikdruck in einem Einlass-CVVL-Aktor, der ein Einlassventil des abgeschalteten Zylinders steuert, während sowohl des Ansaugtakts als auch des Arbeitstakts des abgeschalteten Zylinders über dem Schwellenhydraulikdruck (z. B. vorstehend bei 528 beschrieben) halten. Zusätzlich kann die Steuerung einen Hydraulikdruck in einem Auslass-CVVL-Aktor, der ein Auslassventil des abgeschalteten Zylinders steuert, während sowohl des Ausstoßtakts als auch des Verdichtungstakts des abgeschalteten Zylinders über dem Schwellenhydraulikdruck halten. Die Steuerung kann ein hydraulisches Steuerventil des Einlass-CVVL-Aktors einstellen, um den Hydraulikdruck in dem Einlass-CVVL-Aktor über dem Schwellenhydraulikdruck zu halten, und ein hydraulisches Steuerventil des Auslass-CVVL-Aktors einstellen, um den Hydraulikdruck in dem Auslass-CVVL über dem Schwellenhydraulikdruck zu halten. Zum Beispiel kann die Steuerung das entsprechende hydraulische Steuerventil weiter (z. B. vollständig) schließen, sodass das Nockenerhebungsanstiegsintervall den Hydraulikdruck auf einen Ventilkolben des entsprechenden Ventils weiter erhöht, wodurch eine Federkraft überwunden wird, um das entsprechende Ventil zu öffnen.
Das Betreiben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder im Zweitaktmodus kann ermöglichen, dass unkonventionelle Zylinderabschaltungsmuster ausgewählt werden (z. B. bei 510), da jeder abgeschaltete Zylinder, der im Zweitaktmodus betrieben wird, doppelt so häufig die Sekundärluft bereitstellt, wie jeder aktiv Zylinder das verbrannte Gas bereitstellt. Ferner fördert das Betreiben der abgeschalteten Zylinder im Zweitaktmodus das Mischen, da ein Teil der Sekundärluft gleichzeitig mit dem verbrannten Gas aus einem aktiven Zylinder abgeführt wird.
In noch anderen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen, Verschieben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder um 360 Grad Kurbelwinkel (crank angle degree - CAD), wie optional bei 538 angegeben. Ähnlich wie beim Zweitaktmodus kann das Verschieben des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder um 360 Grad durchgeführt werden, wenn die Einlass- und Auslassventile durch ein CVVL-System oder eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden, und führt dazu, dass die Sekundärluft gleichzeitig mit dem verbrannten Gas aus einem aktiven Zylinder abgeführt wird. Das heißt, anstatt dass das Einlassventil während des Ansaugtakts offen ist und das Auslassventil während des Ausstoßtakts offen ist, können das Einlassventil und das Auslassventil des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder stattdessen während des herkömmlichen Arbeits- bzw. Verdichtungstakts offen sein.
Zum Beispiel, wie vorstehend in Bezug auf 4 beschrieben, kann ein CVVL-System, das bei der Kurbeldrehzahl angetrieben wird (oder einen Nocken mit zwei Nockenerhebungen beinhaltet), wobei Hydraulikfluid bei jedem zweiten Nockenerhebungsanstiegsintervall umgangen wird, verwendet werden, um den/die abgeschalteten Zylinder um 360 Grad zu verschieben. Die Steuerung kann den Hydraulikdruck in dem Einlass-CVVL-Aktor während des Ansaugtakts unter dem Schwellenhydraulikdruck halten, wie etwa durch weiteres (z. B. vollständiges) Öffnen des entsprechenden hydraulischen Steuerventils, sodass das Nockenanstiegsintervall die Federkraft nicht überwindet, um das Einlassventil während des Ansaugtakts zu öffnen. Die Steuerung kann den Hydraulikdruck in dem Einlass-CVVL-Aktor während des Arbeitstakts über dem Schwellenhydraulikdruck halten, wie etwa durch Schließen des entsprechenden hydraulischen Steuerventils, um das Einlassventil während des Arbeitstakts zu öffnen, wie vorstehend bei 536 beschrieben. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung das hydraulische Steuerventil des Auslass-CVVL-Aktors öffnen, um den Hydraulikdruck in dem Auslass-CVVL-Aktor während des Ausstoßtakts unter dem Schwellenhydraulikdruck zu halten, und das hydraulische Steuerventil des Auslass-CVVL-Aktors schließen, um den Hydraulikdruck in dem Auslass-CVVL-Aktor während des Verdichtungstakts über dem Schwellenhydraulikdruck zu halten, um so das Auslassventil während des Verdichtungstakts und nicht während des Ausstoßtakts zu öffnen. Somit können unkonventionelle Zylinderabschaltungsmuster ausgewählt werden (z. B. bei 510). Ferner kann aufgrund der Verschiebung eine Nockenerhebung von einer Vielzahl von Zylindern (z. B. zwei oder drei Zylindern) gemeinsam genutzt werden, was eine Kostenreduzierung ermöglicht.
In einigen Beispielen beinhaltet das Einstellen der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile, um das Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft einzustellen, Abschalten des Einlassventils eines Anteils des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder, wie optional bei 540 angegeben. Auf diese Weise kann eine verbleibende Anzahl der abgeschalteten Zylinder die gesamte Sekundärluft bereitstellen, während der Anteil des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder mit den abgeschalteten Einlassventilen das Mischen über aktive Auslassventile bereitstellt. Zum Beispiel kann ein Zylinderabschaltungsmuster von F-s-S-F-s-S verwendet werden, wobei das Einlassventil von jedem der „s“ abgeschalteten Zylinder vollständig abgeschaltet ist und das Einlassventil von jedem der „S“ abgeschalteten Zylinder aktiv bleibt (z. B. mit oder ohne Einstellungen relativ zu den aktiven „F“ -Zylindern in Abhängigkeit von dem gewünschten Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft). Ein Beispiel für ein derartiges Zylinderabschaltungsmuster wird nachstehend in Bezug auf 8 beschrieben. Das Abschalten des Einlassventils des Anteils des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder kann in Motorsystemen durchgeführt werden, die ein Ventilabschaltungssystem, ein elektrisches Ventilbetätigungssystem oder ein CVVL-System zum Steuern der Einlassventile beinhalten.
Es versteht sich, dass die vorstehend von 524 bis 540 beschriebenen Ventileinstellungen allein oder in Kombination verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein abgeschalteter Zylinder, der im Zweitaktmodus betrieben wird (wie z. B. bei 536 beschrieben), zudem mit Einlassventileinstellungen (wie z. B. bei 526 beschrieben) sowohl während des Ansaug- als auch des Arbeitstakts, um die eingesogene Luftmasse zu steuern, und geringem Auslassventilhub (wie z. B. bei 534 beschrieben) für die erhöhte Gasstromgeschwindigkeit und Turbulenz, um das Mischen zu erhöhen, betrieben werden. Auf ähnliche Weise kann ein abgeschalteter Zylinder um 360 Grad verschoben werden (wie z. B. bei 538 beschrieben) und kann zudem mit Einlassventileinstellungen (wie z. B. bei 526 beschrieben) während des Arbeitstakts, um die eingesogene Luftmasse zu steuern, und geringem Auslassventilhub während des Verdichtungstakts (wie z. B. bei 534 beschrieben) für die erhöhte Gasstromgeschwindigkeit und Turbulenz, um das Mischen zu erhöhen, betrieben werden.
Bei 542 wird erneut bestimmt, ob die Sekundärluft angefordert wird. Zum Beispiel kann die Sekundärluft als Reaktion darauf, dass der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht, nicht mehr angefordert werden. Wenn die Sekundärluft weiterhin angefordert wird, kehrt das Verfahren 500 zu 508 zurück (siehe 5A), um die gewünschte Gasstromzusammensetzung auf Grundlage der Katalysatortemperatur zu bestimmen. Zum Beispiel kann sich die gewünschte Gasstromzusammensetzung, beinhaltend das gewünschten Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft und/oder den gewünschten Mischungsgrad, ändern, wenn sich die Katalysatortemperatur ändert, und somit werden das Zylinderabschaltungsmuster und die Zylinderventileinstellungen möglicherweise entsprechend eingestellt. Zusätzlich oder alternativ können das Zylinderabschaltungsmuster und/oder die Betriebsparameter der aktiven Zylinder als Reaktion auf eine Änderung der Katalysatortemperatur und/oder eine Änderung des Drehmomentbedarfs eingestellt werden, wofür ein Beispiel in Bezug auf 22 beschrieben wird.
Wenn die Sekundärluft nicht mehr angefordert wird, geht das Verfahren 500 zu 544 über und beinhaltet Wiederanschalten des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder. Das Wiederanschalten des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder beinhaltet Einstellen der Einlass- und Auslassventile des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder, wie bei 546 angegeben. Zum Beispiel können die Einlass- und Auslassventile jedes Motorzylinders, beinhaltend den/die Zylinder, der/die zuvor zur Abschaltung ausgewählt wurde/wurden, zu vorbestimmten Zeiten während eines Motorzyklus geöffnet und geschlossen werden, um zu ermöglichen, dass Ansaugluft in jeden Zylinder eingesogen wird und Abgas aus jedem Zylinder ausgestoßen wird. Die vorbestimmten Zeiten können auf Grundlage von aktuellen Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel dem Drehmomentbedarf, ausgewählt werden.
Das Wiederanschalten des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder beinhaltet ferner Bereitstellen von Kraftstoff und Zündfunken für jeden Zylinder, wie bei 548 angegeben. Zum Beispiel können der Kraftstoff und Zündfunke in den zuvor abgeschalteten Zylindern wiederaufgenommen werden. Infolgedessen können die wiederangeschalteten Zylinder damit beginnen, Luft und Kraftstoff darin zu verbrennen, um Drehmoment zu produzieren. Daher können jedem Zylinder des Motors Kraftstoff und ein Zündfunke bereitgestellt sein und kann eine Verbrennung in jedem Zylinder des Motors gemäß der Zündreihenfolge stattfinden.
Das Wiederanschalten des abgeschalteten Zylinders/der abgeschalteten Zylinder beinhaltet ferner Einstellen der Motorbetriebsparameter, um den Drehmomentbedarf beizubehalten wie bei 550 angegeben. Da nun alle Zylinder aktiv sind, kann jeder aktive Zylinder mit einer geringeren durchschnittlichen Zylinderlast betrieben werden, um den Drehmomentbedarf relativ dazu zu erfüllen, als die Sekundärluft bereitgestellt wurde. In einigen Beispielen können eines oder mehrere des Luftstroms, des Zündzeitpunkts und der Zylinderventilsteuerung eingestellt werden, um Drehmomentstörungen während des Übergangs zum Betreiben ohne das Bereitstellen von Sekundärluft zu minimieren. Ferner können in einigen Beispielen, wie etwa, wenn das Fahrzeug ein HEV ist, die abgeschalteten Zylinder schrittweise wieder angeschaltet werden, während das Drehmoment von der elektrischen Maschine schrittweise verringert wird, um einen sanfteren Übergang mit reduzierten Drehmomentstörungen bereitzustellen.
Das Verfahren 500 kann dann enden. Somit kann der Übergang zum Betreiben mit allen Zylindern, die aus einem Thermaktormodus aktiv sind, als abgeschlossen betrachtet werden, und kann der Motor weiterhin im Nicht-VDE-Modus betrieben werden, um das angeforderte Drehmoment bereitzustellen. Ferner kann das Verfahren 500 wiederholt werden, sodass die Motorbetriebsbedingungen weiterhin bewertet werden können, wodurch es dem Motor ermöglicht wird, zurück zum Betreiben in dem VDE-Modus überzugehen, und zwar als Reaktion darauf, dass die VDE-Modus-Eintrittsbedingungen erneut erfüllt sind (z. B. aufgrund dessen, dass sich Betriebsbedingungen, wie etwa der Drehmomentbedarf, ändern).
Auf diese Weise kann das Verfahren 500 einem Katalysator Sekundärluft über mindestens einen abgeschalteten Zylinder bereitstellen, um die Katalysatorerwärmung zu beschleunigen. Ferner können die vorstehend beschriebenen Einlass- und Auslassventileinstellungen eine Feinsteuerung der bereitgestellten Menge der Sekundärluft ermöglichen, während das Mischen erhöht wird und NVH reduziert wird. Insgesamt können die Fahrzeugemissionen verringert werden, indem eine Zeitdauer verringert wird, bevor der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht, während der Fahrzeugführerkomfort durch das Reduzieren von Drehmomentstörungen erhöht wird.
Als Nächstes zeigen die 6-21 jeweils ein Diagramm eines beispielhaften Zylinderabschaltungsmusters für einen Viertaktmotor mit acht Zylindern (z. B. V8), der eine Zündreihenfolge von 1-3-7-2-6-5-4-8 aufweist. Zum Beispiel können die Zylinder 1, 2, 3 und 4 auf einer ersten Motorbank beinhaltet sein und können die Zylinder 5, 6, 7 und 8 auf einer zweiten Motorbank beinhaltet sein. Eine vertikale Achse jedes Diagramms stellt die Zylindernummer dar und eine horizontale Achse jedes Diagramms zeigt eine Zyklusnummer (z. B. eine Motorzyklusnummer). Jeder Zylinder ist durch einen nummerierten Kreis in der Zündreihenfolge dargestellt, die auftreten würde, wenn alle Zylinder aktiv wären. Ferner sind die nummerierten Kreise an der entsprechenden Zylindernummer auf der vertikalen Achse ausgerichtet. Somit erfährt jeder der acht Zylinder in jedem Motorzyklus eine Viertakt-Kolbenbewegung, unabhängig davon, ob der Zylinder gezündet (z. B. aktiv) oder übersprungen (z. B. nicht gezündet/abgeschaltet) ist, wobei der Hub in Bezug auf die Nennventil- und Zündsteuerungen benannt ist.
Die nummerierten Kreise weisen unterschiedliche Füllungen auf, um die unterschiedlichen Zylinderzustände zu unterscheiden, wie durch eine Legende 602 angegeben, die in jeder der 6-21 beinhaltet ist. Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bezieht sich „Zylinderzustand“ darauf, ob der Zylinder gezündet (z. B. aktiv) oder nicht gezündet (z. B. übersprungen/abgeschaltet) ist, sowie auf einen Einlassventilzustand (z. B. aktiv oder abgeschaltet) und einen Auslassventilzustand (z. B. aktiv oder abgeschaltet). Zum Beispiel können unterschiedliche Zylinderzustände verwendet werden, um Drehmoment zu produzieren, Sekundärluft bereitzustellen oder Pumpverluste zu reduzieren, wie nachstehend ausgearbeitet. Somit kann jeder Zylinder in jedem Motorzyklus gezündet oder übersprungen werden und können die übersprungenen Zylinder für eine feinere Steuerung der Sekundärluftproduktion und des Mischens (z. B. mit verbranntem Gas aus den gezündeten Zylindern) in unterschiedlichen übersprungenen Zuständen betrieben werden. Gezündete Zylinder sind durch eine erste diagonale Füllung 604 angegeben, übersprungene Zylinder mit vollständig abgeschalteten Einlassventilen (intake valve - IV) und Auslassventilen (exhaust valve - EV) sind durch eine offene Füllung 606 angegeben, übersprungene Zylinder, die zum Produzieren der Sekundärluft betrieben werden und aktive Einlass- und Auslassventile aufweisen, sind durch eine erste Punktfüllung 608 angegeben, übersprungene Zylinder, die nur aktive Einlassventile (und abgeschaltete Auslassventile) aufweisen und zum Bereitstellen von Sekundärluft betrieben werden, sind durch eine zweite diagonale Füllung 610 angegeben, übersprungene Zylinder, die zum Mischen betrieben werden und nur aktive Auslassventile (und abgeschaltete Einlassventile) aufweisen, sind durch eine Rautenfüllung 612 angegeben und übersprungene Zylinder, die zum Produzieren der Sekundärluft betrieben werden und nur aktive Auslassventile aufweisen, sind durch eine zweite Punktfüllung 614 angegeben. Somit werden fünf verschiedene übersprungene Zustände bereitgestellt, die nachstehend ausgearbeitet werden.
Zunächst wird auf 6 Bezug genommen, in der ein erstes Zylinderabschaltungsmuster 600 gezeigt ist, das eine Zünddichte von ½ aufweist. Das erste Zylinderabschaltungsmuster 600 ist ein statisches Zylinderabschaltungsmuster, da in jedem Motorzyklus dieselben Zylinder gezündet und übersprungen werden. Insbesondere werden die Zylinder 1, 4, 6 und 7 in jedem Motorzyklus abgeschaltet und produzieren kein Drehmoment und sind die Zylinder 2, 3, 5 und 8 in jedem Motorzyklus aktiv und produzieren Drehmoment durch Verbrennung. Ferner befinden sich die abgeschalteten Zylinder in einem ersten übersprungenen Zustand, wobei die Einlass- und Auslassventile jedes der Zylinder 1, 4, 6 und 7 während jedes Motorzyklus vollständig abgeschaltet sind und vollständig geschlossen bleiben (z. B. offene Füllung 606). Daher stellen die Zylinder 1, 4, 6 und 7 keine Sekundärluft oder kein Mischen bereit und wird der Motor in einem VDE-Modus anstatt in einem Thermaktormodus betrieben.
Als Nächstes zeigt 7 ein zweites Zylinderabschaltungsmuster 700, das eine Zünddichte von ½ aufweist. Ähnlich wie das erste Zylinderabschaltungsmuster 600, das in 6 gezeigt ist, ist das zweite Zylinderabschaltungsmuster 700 ein statisches Zylinderabschaltungsmuster, das beinhaltet, dass die Zylinder 1, 4, 6 und 7 in jedem Motorzyklus abgeschaltet sind und die Zylinder 2, 3, 5 und 8 in jedem Motorzyklus aktiv sind. Im Gegensatz zu dem ersten Zylinderabschaltungsmuster 600 aus 6 werden die abgeschalteten Zylinder in dem zweiten Zylinderabschaltungsmuster 700 jedoch zwischen zwei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen aufgeteilt. Die abgeschalteten Zylinder 4 und 7 werden im ersten übersprungenen Zustand mit vollständig abgeschalteten Einlass- und Auslassventilen betrieben und produzieren keine Sekundärluft oder unterstützen das Mischen nicht, aber die abgeschalteten Zylinder 1 und 6 werden in einem zweiten übersprungenen Zustand betrieben, der aktive Einlass- und Auslassventile beinhaltet (z. B. die erste Punktfüllung 608). Daher pumpen die Zylinder 1 und 6 die Sekundärluft zu einem Abgaskrümmer des Motors. Zum Beispiel pumpt Zylinder 1 die Sekundärluft zu einem ersten Abgaskrümmer, der an die erste Motorbank gekoppelt ist, während Zylinder 6 die Sekundärluft zu einem zweiten Abgaskrümmer pumpt, der an die zweite Motorbank gekoppelt ist. Jeder Abgaskrümmer kann mindestens in einigen Beispielen seinen eigenen dedizierten Katalysator beinhalten. Da vier Zylinder aktiv sind und zwei Zylinder die Sekundärluft bereitstellen, kann ein Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft ungefähr 2 betragen. Wie vorstehend in Bezug auf die 5A und 5B beschrieben, können die Einstellungen der Einlassventilsteuerung, der -dauer und/oder des -hubs der abgeschalteten Zylinder 1 und 6 relativ zu den aktiven Zylindern 2, 3, 5 und 8 jedoch die eingeschlossene Masse in den übersprungenen Zylindern in dem zweiten übersprungenen Zustand relativ zu den gezündeten Zylindern variieren. Somit kann das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft über die vorstehend beschriebenen Einlassventileinstellungen von 2 variiert werden.
Nun wird auf 8 Bezug genommen, in der ein drittes Zylinderabschaltungsmuster 800 gezeigt ist, das eine Zünddichte von ½ aufweist. Ähnlich wie das erste Zylinderabschaltungsmuster 600, das in 6 gezeigt ist, und das zweite Zylinderabschaltungsmuster 700, das in 7 gezeigt ist, ist das Zylinderabschaltungsmuster 800 ein statisches Zylinderabschaltungsmuster, das beinhaltet, dass die Zylinder 1, 4, 6 und 7 in jedem Motorzyklus abgeschaltet sind und die Zylinder 2, 3, 5 und 8 in jedem Motorzyklus aktiv sind. Die abgeschalteten Zylinder in dem dritten Zylinderabschaltungsmuster 800 sind zwischen zwei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen aufgeteilt, um die Sekundärluft und das Mischen bereitzustellen. Die abgeschalteten Zylinder 4 und 7 werden in einem dritten übersprungenen Zustand mit vollständig abgeschalteten Einlassventilen und aktiven Auslassventilen betrieben und produzieren keine Sekundärluft, sondern stellen das Mischen bereit (z. B. die Rautenfüllung 612). Die abgeschalteten Zylinder 1 und 6 werden im zweiten übersprungenen Zustand betrieben, um den Abgaskrümmern die Sekundärluft bereitzustellen.
Auf diese Weise pumpen die Zylinder 1 und 6 die Sekundärluft zu den Abgaskrümmern des Motors und saugen die Zylinder 4 und 7 beim Öffnen der Auslassventile ein Gemisch aus der Sekundärluft und dem verbrannten Gas aus den Abgaskrümmern an. Zum Beispiel kann Zylinder 4 das Gemisch aus dem ersten Abgaskrümmer ansaugen und kann Zylinder 7 das Gemisch aus dem zweiten Abgaskrümmer ansaugen. Wenn ein Kolben in jedem der Zylinder 4 und 7 in Richtung des OT ansteigt und das entsprechende Auslassventil offen bleibt, wird das Gemisch aus dem entsprechenden Zylinder zurück in den entsprechenden Abgaskrümmer ausgestoßen. Der Rückstrom in die Zylinder 4 und 7 und der anschließende Ausstoß homogenisieren das Gemisch weiter und erzeugen eine zusätzliche Turbulenz in den Abgaskrümmern, insbesondere wenn der Auslassventilhub während des gesamten Ausstoßtakts variiert wird (wie z. B. in Bezug auf 534 aus 5B beschrieben). Da, wie bei dem zweiten Zylinderabschaltungsmuster 700 aus 7, vier Zylinder aktiv sind und zwei Zylinder die Sekundärluft bereitstellen, kann ein Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft ungefähr 2 betragen oder kann von 2 variiert werden, indem die eingeschlossene Masse in den übersprungenen Zylindern in dem zweiten übersprungenen Zustand relativ zu den gezündeten Zylindern über Einlassventileinstellungen eingestellt wird.
Als Nächstes zeigt 9 ein viertes Zylinderabschaltungsmuster 900, das eine Zünddichte von ½ aufweist. Im Gegensatz zu den in den 6-8 gezeigten statischen Zylinderabschaltungsmustern ist das vierte Zylinderabschaltungsmuster 900 jedoch ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster. In dem Beispiel für das vierte Zylinderabschaltungsmuster 900 sind die Zylinder 2, 3, 5 und 8 in jedem Motorzyklus aktiv, wie in den statischen Zylinderabschaltungsmustern, die in den 6-8 gezeigt sind, aber die abgeschalteten Zylinder „rollen“ zwischen zwei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen, um die Thermaktorluft mit Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen. In dem gezeigten Beispiel wechseln die abgeschalteten Zylinder 1, 4, 6 und 7 zwischen einem vierten übersprungenen Zustand, in dem das Einlassventil aktiv ist, um Luft einzusaugen, und das Auslassventil abgeschaltet ist, um die Luft während des gesamten Rests des Motorzyklus einzuschließen (z. B. die zweite diagonale Füllung 610), und einem fünften übersprungenen Zustand, in dem das Auslassventil aktiv ist, um die eingeschlossene Luft abzuführen, und das Einlassventil abgeschaltet ist, um eine zusätzliche Lufteinsaugung während des gesamten Motorzyklus zu verhindern (z. B. die zweite Punktfüllung 614). Es ist anzumerken, dass, obwohl der dritte übersprungene Zustand (z. B. die Rautenfüllung 612) und der fünfte übersprungene Zustand (z. B. die zweite Punktfüllung 614) dieselben oder ähnliche Zylinderventileinstellungen verwenden, der dritte übersprungene Zustand und der fünfte übersprungene Zustand auf Grundlage dessen, ob der abgeschaltete Zylinder verwendet wird, um die Sekundärluft abzuführen oder nicht, voneinander unterschieden werden.
Während eines ersten Motorzyklus (der z.B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) werden die Zylinder 1, 4 und 6 im fünften übersprungenen Zustand betrieben, während der Zylinder 7 im vierten übersprungenen Zustand betrieben wird. Daher saugt der Zylinder 7 Luft ein, die für den Rest des Motorzyklus aufgrund des abgeschalteten und vollständig geschlossenen Auslassventils des Zylinders 7 eingeschlossen ist. Während die Luft eingeschlossen ist, nimmt eine Masse der Luft ab, da ein Abschnitt der Luft zu einem Kurbelgehäuse des Motors entlüftet wird. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) werden die Zylinder 1, 4 und 6 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen und einzuschließen, während der Zylinder 7 im fünften übersprungenen Zustand betrieben wird, um die reduzierte Luftmasse abzuführen. Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) führen die Zylinder 1, 4 und 6 die Luft ab (nachdem z. B. ein Abschnitt während des zweiten Motorzyklus an das Kurbelgehäuse entlüftet wurde) und saugt der Zylinder 7 Luft ein und schließt sie ein. Das Muster wiederholt sich somit, während der Motor weiterhin im vierten Zylinderabschaltungsmuster 900 betrieben wird.
Auf diese Weise wird die Sekundärluft nach jeder zweiten Zündung abgeführt, ähnlich wie bei dem zweiten Zylinderabschaltungsmuster 700 aus 7 und dem dritten Zylinderabschaltungsmuster 800 aus 8, kann aber aufgrund der Kurbelgehäuseentlüftung (z. B. ein Zyklus des Einschließens) eine reduzierte Masse aufweisen, wie vorstehend in Bezug auf 528 aus 5A beschrieben. Somit kann das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft größer als 2 sein, indem die Menge der abgeführten Sekundärluft relativ zur eingesogenen verringert wird.
Nun wird als Nächstes auf 10 Bezug genommen, in der ein fünftes Zylinderabschaltungsmuster 1000 gezeigt ist, das eine Zünddichte von ¼ aufweist. Das fünfte Zylinderabschaltungsmuster 1000 ist ein statisches Zylinderabschaltungsmuster, da in jedem Motorzyklus dieselben Zylinder gezündet und übersprungen werden. Insbesondere werden die Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 in jedem Motorzyklus abgeschaltet und produzieren kein Drehmoment und sind die Zylinder 3 und 5 in jedem Motorzyklus aktiv und produzieren Drehmoment durch Verbrennung. Ferner befinden sich die abgeschalteten Zylinder im ersten übersprungenen Zustand und stellen keine Sekundärluft oder kein Mischen bereit. Daher wird der Motor im VDE-Modus über das fünfte Zylinderabschaltungsmuster 1000 anstelle des Thermaktormodus betrieben.
Als Nächstes zeigt 11 zeigt ein sechstes Zylinderabschaltungsmuster 1100 mit einer Zünddichte von ¼, ähnlich wie das fünfte in 10 gezeigte Zylinderabschaltungsmuster 1000. Das sechste Zylinderabschaltungsmuster 1100 ein statisches Zylinderabschaltungsmuster, das beinhaltet, dass die Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 in jedem Motorzyklus abgeschaltet sind und die Zylinder 3 und 5 in jedem Motorzyklus aktiv sind. Ähnlich wie bei dem zweiten Zylinderabschaltungsmuster 700 aus 7 sind die abgeschalteten Zylinder in dem sechsten Zylinderabschaltungsmuster zwischen zwei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen aufgeteilt. Die abgeschalteten Zylinder 2, 4, 7 und 8 werden im ersten übersprungenen Zustand (z. B. die offene Füllung 606) mit vollständig abgeschalteten Einlass- und Auslassventilen betrieben, während die abgeschalteten Zylinder 1 und 6 im zweiten übersprungenen Zustand mit aktiven Einlass- und Auslassventilen in jedem Motorzyklus betrieben werden (z. B. die erste Punktfüllung 608). Daher pumpen die Zylinder 1 und 6 die Sekundärluft zu den Abgaskrümmern des Motors. Da zwei Zylinder aktiv sind und zwei Zylinder die Sekundärluft bereitstellen, kann das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft ungefähr 1 betragen. Wie vorstehend in Bezug auf die 5A und 5B beschrieben, können die Einstellungen der Einlassventilsteuerung, der -dauer und/oder des -hubs der abgeschalteten Zylinder 1 und 6 relativ zu den aktiven Zylindern 3 und 5 jedoch die eingeschlossene Masse in den übersprungenen Zylindern in dem zweiten übersprungenen Zustand relativ zu den gezündeten Zylindern variieren, wodurch das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft variiert werden kann.
12 zeigt ein siebtes Zylinderabschaltungsmuster 1200. Ähnlich wie das fünfte Zylinderabschaltungsmuster 1000, das in 10 gezeigt ist, und das sechste Zylinderabschaltungsmuster 1100, das in 11 gezeigt ist, ist das siebte Zylinderabschaltungsmuster 1200 ein statisches Zylinderabschaltungsmuster mit einer Zünddichte von ¼. Das heißt, die Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 sind in jedem Motorzyklus abgeschaltet und die Zylinder 3 und 5 sind in jedem Motorzyklus aktiv. Die abgeschalteten Zylinder im siebten Zylinderabschaltungsmuster 1200 sind zwischen zwei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen aufgeteilt, um die Sekundärluft und das Mischen bereitzustellen, ähnlich wie das dritte Zylinderabschaltungsmuster 800 aus 8. Die abgeschalteten Zylinder 2, 4, 7 und 8 werden im dritten übersprungenen Zustand (z. B. die Rautenfüllung 612) mit vollständig abgeschalteten Einlassventilen und aktiven Auslassventilen betrieben und produzieren keine Sekundärluft, aber stellen das Mischen bereit, während die abgeschalteten Zylinder 1 und 6 im zweiten übersprungenen Zustand (z. B. die erste Punktfüllung 608) betrieben werden, um die Sekundärluft bereitzustellen. Auf diese Weise pumpen die Zylinder 1 und 6 die Sekundärluft zu den Abgaskrümmern des Motors und saugen die Zylinder 2, 4, 7 und 8 ein Gemisch aus der Sekundärluft (z. B. aus den Zylindern 1 und 6 abgeführt) und dem verbrannten Gas (z. B. aus den Zylindern 3 und 5 abgeführt) beim Öffnen der Auslassventile an, um das Mischen zu erhöhen.
In einem alternativen Beispiel können, wenn das Abschalten des Einlassventils von nur den Zylindern 2 und 8 ein ausreichendes Mischen bereitstellt, die Zylinder 4 und 7 dann im ersten übersprungenen Zustand (z. B. die offene Füllung 606) betrieben werden, wobei sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil vollständig abgeschaltet sind, um Pumpverluste zu reduzieren.
Als Nächstes zeigt 13 ein achtes Zylinderabschaltungsmuster 1300, das eine Zünddichte von ¼ aufweist. Im Gegensatz zu den in den 10-12 gezeigten statischen Zylinderabschaltungsmustern ist das achte Zylinderabschaltungsmuster 1300 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster mit Kurbelgehäuseentlüftung, ähnlich wie das vierte Zylinderabschaltungsmuster 900 aus 9. In dem Beispiel für das achte Zylinderabschaltungsmuster 1300 sind die Zylinder 3 und 5 in jedem Motorzyklus aktiv, wie in den in den 10-12 gezeigten statischen Zylinderabschaltungsmustern, aber die abgeschalteten Zylinder „rollen“ zwischen drei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen, um die Thermaktorluft mit Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen. Der Darstellung nach zyklieren die abgeschalteten Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 zwischen dem ersten übersprungenen Zustand, in dem das Einlassventil und das Auslassventil vollständig geschlossen sind (z. B. die offene Füllung 606), dem vierten übersprungenen Zustand, in dem das Einlassventil aktiv ist, um Luft einzusaugen, und das Auslassventil abgeschaltet ist, um die Luft während des gesamten Rests des Motorzyklus einzuschließen (z. B. die zweite diagonale Füllung 610), und dem fünften übersprungenen Zustand, in dem das Auslassventil aktiv ist, um die eingeschlossene Luft abzuführen, und das Einlassventil abgeschaltet ist, um eine zusätzliche Lufteinsaugung während des gesamten Motorzyklus zu verhindern (z. B. die zweite Punktfüllung 614).
Während eines ersten Motorzyklus (der z.B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) wird der Zylinder 4 im ersten übersprungenen Zustand betrieben, werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im fünften übersprungenen Zustand betrieben und wird der Zylinder 7 im vierten übersprungenen Zustand betrieben. Daher saugt der Zylinder 7 Luft ein, die für den Rest des Motorzyklus aufgrund des abgeschalteten und vollständig geschlossenen Auslassventils des Zylinders 7 eingeschlossen ist. Während die Luft eingeschlossen ist, nimmt eine Masse der Luft ab, da sie zu einem Kurbelgehäuse des Motors entlüftet wird. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) wird der Zylinder 7 im ersten übersprungenen Zustand betrieben, wird der Zylinder 4 im fünften übersprungenen Zustand betrieben und werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen und einzuschließen. Daher wird die Luft, die während des ersten Motorzyklus durch den Zylinder 7 eingesogen wird, während des gesamten zweiten Motorzyklus eingeschlossen, wodurch ihre Masse aufgrund von Kurbelgehäuseentlüftung weiter reduziert wird.
Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im ersten übersprungenen Zustand betrieben, sodass die während des zweiten Motorzyklus eingesogene Luft während des gesamten dritten Motorzyklus eingeschlossen bleibt. Der Zylinder 4 wird im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen und einzuschließen, und der Zylinder 7 wird im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die während des ersten Motorzyklus eingeschlossene Luft schließlich abzuführen. Somit wird ein Abschnitt der durch den Zylinder 7 eingesogenen Luft während des ersten und zweiten Motorzyklus an das Kurbelgehäuse entlüftet, bevor sie abgeführt wird. Das Muster wiederholt sich somit, während der Motor weiterhin im achten Zylinderabschaltungsmuster 1300 betrieben wird.
Auf diese Weise wird der erste übersprungene Zustand zwischen dem vierten übersprungenen Zustand und dem fünften übersprungenen Zustand für eine zusätzliche Kurbelgehäuseentlüftung verwendet. Infolgedessen kann die Masse der Sekundärluft, die in jedem abgeschalteten Zylinder eingeschlossen ist, aufgrund der Kurbelgehäuseentlüftung über zwei Motorzyklen (z. B. zwei Zyklen des Einschließens) weiter reduziert werden. Ferner wird Sekundärluft zwischen jeder Zündung eines aktiven Zylinders (z. B. zwischen der Zündung von Zylinder 3 und der Zündung von Zylinder 5) für ein vorteilhaftes Mischen abgeführt.
14 zeigt ein neuntes Zylinderabschaltungsmuster 1400. Ähnlich wie das achte Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13 ist das neunte Zylinderabschaltungsmuster 1400 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster mit Kurbelgehäuseentlüftung und weist eine Zünddichte von ¼ auf. In dem Beispiel für das neunte Zylinderabschaltungsmuster 1400 sind die Zylinder 3 und 5 in jedem Motorzyklus aktiv, wie in den statischen Zylinderabschaltungsmustern, die in den 10-12 gezeigt sind, aber die abgeschalteten Zylinder „rollen“ zwischen drei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen, um die Thermaktorluft mit Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen. Ähnlich wie bei dem achten Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13 zyklieren die abgeschalteten Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 zwischen dem ersten übersprungenen Zustand (z. B. die offene Füllung 606), in dem das Einlassventil und das Auslassventil vollständig geschlossen sind, dem vierten übersprungenen Zustand (z. B. die zweite diagonale Füllung 610), in dem das Einlassventil aktiv ist, um Luft einzusaugen, und das Auslassventil abgeschaltet ist, um die Luft während des gesamten Rests des Motorzyklus einzuschließen, und dem fünften übersprungenen Zustand (z. B. die zweite Punktfüllung 614), in dem das Auslassventil aktiv ist, um die eingeschlossene Luft abzuführen, und das Einlassventil abgeschaltet ist, um eine zusätzliche Lufteinsaugung während des gesamten Motorzyklus zu verhindern. Die Reihenfolge der unterschiedlichen übersprungenen Zustände variiert jedoch zwischen dem achten Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13 und dem neunte Zylinderabschaltungsmuster 1400, um die Menge der auftretenden Kurbelgehäuseentlüftung zu variieren. Insbesondere beinhaltet das neunte Zylinderabschaltungsmuster 1400 ein Einschließen über einen Zyklus (gegenüber dem Einschließen über zwei Zyklen des achten Zylinderabschaltungsmusters 1300 aus 13), wie nachstehend ausgearbeitet.
Während eines ersten Motorzyklus (der z.B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) wird der Zylinder 7 im ersten übersprungenen Zustand betrieben, werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im fünften übersprungenen Zustand betrieben und wird der Zylinder 4 im vierten übersprungenen Zustand betrieben. Daher saugt der Zylinder 4 Luft ein, die für den Rest des Motorzyklus aufgrund des abgeschalteten und vollständig geschlossenen Auslassventils des Zylinders 4 eingeschlossen ist. Während die Luft eingeschlossen ist, nimmt eine Masse der Luft ab, da sie zu einem Kurbelgehäuse des Motors entlüftet wird. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) wird der Zylinder 4 im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die eingeschlossene Luft abzuführen, wird der Zylinder 7 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen, und werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im ersten übersprungenen Zustand betrieben, um Pumpverluste zu reduzieren.
Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen und einzuschließen. Der Zylinder 4 wird im ersten übersprungenen Zustand betrieben, um Pumpverluste zu reduzieren, und der Zylinder 7 wird im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die während des zweiten Motorzyklus eingeschlossene Luft abzuführen. Das Muster wiederholt sich somit, während der Motor weiterhin im neunten Zylinderabschaltungsmuster 1400 betrieben wird.
Auf diese Weise kann die Kurbelgehäuseentlüftung die Menge der Luft, die in einem gegebenen abgeschalteten Zylinder eingeschlossen ist, reduzieren, jedoch in einem geringeren Grad als im Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13. Anstatt den ersten übersprungenen Zustand zwischen dem vierten übersprungenen Zustand und dem fünften übersprungenen Zustand für die zusätzliche Kurbelgehäuseentlüftung zu verwenden, tritt der fünfte übersprungene Zustand während des Motorzyklus unmittelbar im Anschluss an den vierten übersprungenen Zustand auf und tritt der erste übersprungene Zustand während des Motorzyklus unmittelbar im Anschluss an den fünften übersprungenen Zustand auf. Daher stellt der erste übersprungene Zustand reduzierte Pumpverluste bereit, ohne die eingeschlossene Luftmasse zu beeinflussen, und wird die Sekundärluft nach jeder Zündung eines aktiven Zylinders (z. B. zwischen der Zündung von Zylinder 3 und der Zündung von Zylinder 5) abgeführt.
Übergehend zu 15 ist ein zehntes Zylinderabschaltungsmuster 1500 gezeigt. Ähnlich wie das achte Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13 und das neunte Zylinderabschaltungsmuster 1400 aus 14 ist das zehnte Zylinderabschaltungsmuster 1500 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster mit Kurbelgehäuseentlüftung und weist eine Zünddichte von ¼ auf. Das zehnte Zylinderabschaltungsmuster 1500 beinhaltet jedoch ein erhöhtes Mischen relativ zu dem achten Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13 und dem neunten Zylinderabschaltungsmuster 1400 aus 14. In dem in 15 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 3 und 5 in jedem Motorzyklus aktiv, wie in den statischen Zylinderabschaltungsmustern, die in den 10-12 gezeigt sind, aber die abgeschalteten Zylinder „rollen“ zwischen drei unterschiedlichen übersprungenen Zuständen, um die Thermaktorluft mit Kurbelgehäuseentlüftung und das Mischen bereitzustellen. Insbesondere zyklieren die abgeschalteten Zylinder 1, 2, 4, 6, 7 und 8 zwischen dem dritten übersprungenen Zustand (z. B. die Rautenfüllung 612), in dem das Auslassventil zum Mischen aktiv ist und das Einlassventil abgeschaltet ist, dem vierten übersprungenen Zustand (z. B. die zweite diagonale Füllung 610), in dem das Einlassventil aktiv ist, um Luft einzusaugen, und das Auslassventil abgeschaltet ist, um die Luft während des gesamten Rests des Motorzyklus einzuschließen, und dem fünften übersprungenen Zustand (z. B. die zweite Punktfüllung 614), in dem das Auslassventil aktiv ist, um die eingeschlossene Luft abzuführen, und das Einlassventil abgeschaltet ist, um eine zusätzliche Lufteinsaugung während des gesamten Motorzyklus zu verhindern. Ferner beinhaltet das zehnte Zylinderabschaltungsmuster 1500 ein Einschließen über einen Zyklus, wie nachstehend ausgearbeitet.
Während eines ersten Motorzyklus (der z.B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) wird der Zylinder 7 im dritten übersprungenen Zustand betrieben, werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im fünften übersprungenen Zustand betrieben und wird der Zylinder 4 im vierten übersprungenen Zustand betrieben. Daher saugt der Zylinder 4 Luft ein, die für den Rest des Motorzyklus aufgrund des abgeschalteten und vollständig geschlossenen Auslassventils des Zylinders 4 eingeschlossen ist. Während die Luft eingeschlossen ist, nimmt eine Masse der Luft ab, da sie zu einem Kurbelgehäuse des Motors entlüftet wird. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) wird der Zylinder 4 im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die eingeschlossene Luft abzuführen, wird der Zylinder 7 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen, und werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im dritten übersprungenen Zustand betrieben. Beim Öffnen des Auslassventils jedes der Zylinder 1, 2, 6 und 8 wird ein Gemisch aus der Sekundärluft (z. B. aus den Zylindern 1, 2, 6 und 8 während des ersten Motorzyklus und dem Zylinder 4 im zweiten Motorzyklus abgeführt) und dem verbrannten Gas (z. B. aus den Zylindern 3 und 5 in jedem Motorzyklus abgeführt) in den entsprechenden Zylinder gezogen, bevor es erneut herausgedrückt wird, wenn ein Kolben in dem entsprechenden Zylinder ansteigt. Durch den Rückstrom und den Vorwärtsstroms wird das Mischen der Sekundärluft und des verbrannten Gases erhöht.
Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) werden die Zylinder 1, 2, 6 und 8 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um Luft einzusaugen und einzuschließen. Der Zylinder 4 wird im dritten übersprungenen Zustand betrieben, um das Mischen bereitzustellen, und der Zylinder 7 wird im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die während des zweiten Motorzyklus eingeschlossene Luft abzuführen. Das Muster wiederholt sich somit, während der Motor weiterhin im zehnten Zylinderabschaltungsmuster 1500 betrieben wird.
Auf diese Weise kann die Kurbelgehäuseentlüftung die Menge der Luft, die in einem gegebenen abgeschalteten Zylinder eingeschlossen ist, reduzieren, jedoch in einem geringeren Grad als im Zylinderabschaltungsmuster 1300 aus 13. Anstatt den ersten übersprungenen Zustand unmittelbar im Anschluss an den fünften übersprungenen Zustand zu verwenden, wie im neunten Zylinderabschaltungsmuster 1400 aus 14, wird durch das Verwenden des dritten übersprungenen Zustands im Motorzyklus unmittelbar im Anschluss an den fünften übersprungenen Zustand und unmittelbar vor dem vierten übersprungenen Zustand das Mischen erhöht, ohne die eingeschlossene Luftmasse oder eine Häufigkeit des Bereitstellens der Sekundärluft für den Abgaskrümmer zu beeinflussen.
Nun wird auf 16 Bezug genommen, in der ein elftes Zylinderabschaltungsmuster 1600 gezeigt wird, das eine Zünddichte von 1/3 aufweist. Das elfte Zylinderabschaltungsmuster 1600 ist ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster, da in jedem Motorzyklus unterschiedliche Zylinder gezündet und übersprungen werden. Insbesondere wird jeder Zylinder für zwei aufeinanderfolgende Motorzyklen übersprungen, nachdem er einmal gezündet wurde. Ferner befinden sich die abgeschalteten Zylinder im ersten übersprungenen Zustand und stellen keine Sekundärluft oder kein Mischen bereit. Daher wird der Motor im VDE-Modus anstelle des Thermaktormodus betrieben.
Zum Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv (z. B. die erste diagonale Füllung 604) und während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) und während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet (z. B. die offene Füllung 606), bevor sie während eines vierten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 3 und Zyklus Nummer 4 auftritt) erneut gezündet werden. Die Zylinder 3, 6 und 8 sind während des ersten Motorzyklus im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet, werden während des zweiten Motorzyklus gezündet und sind sowohl während des dritten Motorzyklus als auch des vierten Motorzyklus im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet. Die Zylinder 5 und 7 sind während des ersten und zweiten Motorzyklus im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet und werden während des dritten Motorzyklus gezündet, bevor sie während des vierten Motorzyklus erneut abgeschaltet sind (z. B. im ersten übersprungenen Zustand). Daher gibt es drei Drehmoment produzierende Verbrennungsereignisse während jedes von zwei Motorzyklen, gefolgt von einem Motorzyklus, der zwei Verbrennungsereignisse beinhaltet. Das Muster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im elften Zylinderabschaltungsmuster 1600 betrieben wird.
Als Nächstes zeigt 17 ein zwölftes Zylinderabschaltungsmuster 1700. Das zwölfte Zylinderabschaltungsmuster 1700 weist eine Zünddichte von 1/3 auf, ähnlich wie das elfte in 16 gezeigte Zylinderabschaltungsmuster 1600. Das zwölfte Zylinderabschaltungsmuster 1700 ist ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem sich der Zylinderzustand in jedem Motorzyklus oder jeder Nummer der Motorzyklen ändert. Ferner wird während eines gegebenen Motorzyklus nur ein Abschnitt (z. B. ein Teilsatz) der abgeschalteten Zylinder verwendet, um die Sekundärluft bereitzustellen, während sich die verbleibenden abgeschalteten Zylinder in dem ersten übersprungenen Zustand (z. B. die offene Füllung 606) mit vollständig abgeschalteten Einlass- und Auslassventilen für verringerte Pumpverluste befinden. Somit folgen sowohl Zündungen als auch übersprungene Zustände einem rollenden Muster.
In dem in 17 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv, während der Zylinder 3 im zweiten übersprungenen Zustand (z. B. die erste Punktfüllung 608) betrieben wird, um die Sekundärluft bereitzustellen. Ferner sind die Zylinder 5, 6, 7 und 8 im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Pumpverluste zu reduzieren, ohne das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft oder das Mischen zu beeinflussen. Somit stellt nur der Zylinder 3 während des ersten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 1, 2 und 4 abgeführt wird. Da sich der Zylinder 3 auf derselben Motorbank (z. B. der ersten Motorbank) befindet wie die Zylinder 1, 2 und 4, kann das Mischen der Sekundärluft und des verbrannten Gases erhöht sein.
Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) sind die Zylinder 3, 6 und 8 aktiv, sind die Zylinder 1 und 5 im zweiten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Sekundärluft bereitzustellen, und sind die Zylinder 2, 4 und 7 im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Pumpverluste zu verringern. Somit stellen beide Zylinder 1 und 5 während des zweiten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 3, 6 und 8 abgeführt wird. Insbesondere kann sich die Sekundärluft aus dem Zylinder 1 anfänglich mit dem verbrannten Gas aus dem Zylinder 3 mischen, da sich beide auf der ersten Motorbank befinden, und kann sich die Sekundärluft aus dem Zylinder 5 aufgrund ihrer Positionierung auf der zweiten Motorbank anfänglich mit dem verbrannten Gas aus den Zylindern 6 und 8 mischen. Ferner kann sich die Sekundärluft aus dem Zylinder 1 zudem anfänglich mit dem verbrannten Gas aus dem Zylinder 4 aus dem vorhergehenden Motorzyklus (z. B. dem ersten Motorzyklus) mischen. Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) sind die Zylinder 5 und 7 aktiv, während der Zylinder 6 im zweiten übersprungenen Zustand betrieben wird, um die Sekundärluft bereitzustellen. Ferner sind die Zylinder 1, 2, 3, 4 und 8 im ersten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Pumpverluste zu reduzieren, ohne das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft oder das Mischen zu beeinflussen. Somit stellt nur der Zylinder 6 während des dritten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 5 und 7 abgeführt wird. Da sich der Zylinder 6 auf der zweiten Motorbank mit den Zylindern 5 und 7 befindet, kann das Mischen der Sekundärluft und des verbrannten Gases erhöht sein. Das Muster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 betrieben wird.
Wie in 17 gesehen werden kann, werden die Zustände eines ersten Abschnitts der Zylinder jeden Motorzyklus umgeschaltet, während ein zweiter, verbleibender Abschnitt der Zylinder die Zustände weniger häufig ändert. Zum Beispiel zyklieren die Zylinder 1, 3, 5 und 6 jeweils zwischen dem ersten übersprungenen Zustand, dem zweiten übersprungenen Zustand und dem aktiven Zustand (in variierender Reihenfolge), wohingegen die Zylinder 2, 4, 7 und 8 für zwei aufeinanderfolgende Motorzyklen jeweils im ersten übersprungenen Zustand gehalten werden, gefolgt von einem Motorzyklus im aktiven Zustand. Daher produzieren im zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 nur die Zylinder 1, 3, 5 und 6 die Sekundärluft (z. B. während der Hälfte ihrer Überspringungen), während jeder der Zylinder nach zwei aufeinanderfolgenden Abschaltungszyklen verwendet wird, um Drehmoment zu produzieren. Es kann angemerkt werden, dass auf jeder Motorbank auf einen zündenden Zylinder entweder ein übersprungener Zylinder im zweiten übersprungenen Zustand folgt oder diesem vorausgeht. Zum Beispiel folgt während des ersten Motorzyklus dem aktiven Zylinder 1 der übersprungene (z. B. der zweite übersprungene Zustand) Zylinder 3, der dem aktiven Zylinder 2 vorausgeht. Ferner folgt dem während des ersten Motorzyklus aktiven Zylinder 4 der während des zweiten Motorzyklus übersprungene (z. B. der zweiter übersprungene Zustand) Zylinder 1, der während des zweiten Motorzyklus dem aktiven Zylinder 3 vorausgeht.
18 zeigt ein dreizehntes Zylinderabschaltungsmuster 1800, das eine Zünddichte von 1/3 aufweist. Das dreizehnte Zylinderabschaltungsmuster 1800 ähnelt dem zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 aus 17 dahingehend, dass das dreizehnte Zylinderabschaltungsmuster 1800 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster ist, bei dem sich der Zylinderzustand in jedem Motorzyklus oder jeder Nummer der Motorzyklen ändert. Das dreizehnte Zylinderabschaltungsmuster 1800 unterscheidet sich jedoch von dem zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 darin, dass die abgeschalteten Zylinder, die nicht zum Bereitstellen von Sekundärluft verwendet werden, in dem dritten übersprungenen Zustand (z. B. Rautenfüllung 612) zum Mischen betrieben werden.
In dem in 18 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv, während der Zylinder 3 im zweiten übersprungenen Zustand (z. B. die erste Punktfüllung 608) betrieben wird, um die Sekundärluft bereitzustellen. Ferner werden die Zylinder 5, 6, 7 und 8 im dritten übersprungenen Zustand betrieben, um das verbrannte Gas und die Sekundärluft beim Öffnen der Auslassventile anzusaugen, wodurch das Mischen erhöht wird. Somit stellt nur der Zylinder 3 während des ersten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 1, 2 und 4 abgeführt wird.
Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) sind die Zylinder 3, 6 und 8 aktiv, sind die Zylinder 1 und 5 im zweiten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Sekundärluft bereitzustellen, und sind die Zylinder 2, 4 und 7 im dritten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um das Mischen zu erhöhen. Somit stellen beide Zylinder 1 und 5 während des zweiten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 3, 6 und 8 abgeführt wird. Insbesondere können die Sekundärluft aus dem Zylinder 1 und das verbrannte Gas aus dem Zylinder 3 nach dem Öffnen der Auslassventile in die Zylinder 2 und 4 angesaugt werden, da sich alle auf der ersten Motorbank befinden, und können die Sekundärluft aus dem Zylinder 5 und das verbrannte Gas aus den Zylindern 6 und 8 in den Zylinder 7 angesaugt werden, da sie sich auf der zweiten Motorbank befinden.
Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) sind die Zylinder 5 und 7 aktiv, während der Zylinder 6 im zweiten übersprungenen Zustand betrieben wird, um die Sekundärluft bereitzustellen. Ferner sind die Zylinder 1, 2, 3, 4 und 8 im dritten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um das Mischen bereitzustellen. Somit stellt nur der Zylinder 6 während des dritten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 5 und 7 abgeführt wird. Da sich die Zylinder 5, 6, 7 und 8 alle auf der zweiten Motorbank befinden, kann das Mischen der Sekundärluft und des verbrannten Gases erhöht sein. Das Muster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im dreizehnten Zylinderabschaltungsmuster 1800 betrieben wird.
Ähnlich wie beim zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 aus 17 werden die Zustände eines ersten Abschnitts der Zylinder jeden Motorzyklus umgeschaltet, während ein zweiter, verbleibender Abschnitt der Zylinder die Zustände weniger häufig ändert. Zum Beispiel zyklieren die Zylinder 1, 3, 5 und 6 jeweils zwischen dem zweiten übersprungenen Zustand, dem dritten übersprungenen Zustand und dem aktiven Zustand (in variierender Reihenfolge), wohingegen die Zylinder 2, 4, 7 und 8 für zwei aufeinanderfolgende Motorzyklen jeweils im zweiten übersprungenen Zustand gehalten werden, gefolgt von einem Motorzyklus im aktiven Zustand. Daher produzieren im dreizehnten Zylinderabschaltungsmuster 1800 nur die Zylinder 1, 3, 5 und 6 die Sekundärluft, während jeder der Zylinder nach zwei aufeinanderfolgenden Abschaltungszyklen verwendet wird, um Drehmoment zu produzieren.
Ferner kann in einigen Beispielen eine Auslassventilsteuerung zwischen der Zündung und dem Mischen eingestellt werden, wenn ein Auslassventilbetätigungssystem, wie etwa ein VCT-System, nicht schnell genug ist, um die Steuerung von Ereignis zu Ereignis zu variieren. Zum Beispiel kann die Auslassventilsteuerung der Zylinder auf der ersten Motorbank während des zweiten Motorzyklus, nachdem der Zylinder 3 gezündet wurde, in eine erste Richtung eingestellt werden (um z. B. weniger vom UT verzögert zu sein), und dann in eine zweite Richtung (z. B. entgegengesetzt zur ersten Richtung, um weiter vom UT verzögert sein) am Ende des dritten Motorzyklus, bevor der Zylinder 1 gezündet wird, eingestellt werden. Die Auslassventilsteuerung der Zylinder auf der zweiten Motorbank kann ähnlichen Einstellungen unterzogen werden. Zum Beispiel kann die Auslassventilsteuerung in die zweite Richtung während des zweiten Motorzyklus, bevor der Zylinder 6 gezündet wird, und dann in die erste Richtung während des dritten Motorzyklus, nachdem der Zylinder 5 gezündet wurde, eingestellt werden. Auf diese Weise können die gezündeten Zylinder aufgrund des weiter verzögerten Auslassventilöffnungszeitpunkts einen größeren Abblasimpuls abführen und können die abgeschalteten Zylinder im dritten übersprungenen Zustand aufgrund des weniger verzögerten Auslassventilöffnungszeitpunkts ein erhöhtes Vakuum aufweisen. Dadurch kann das Mischen erhöht werden.
In einem alternativen Beispiel kann, wenn das Betreiben einer ersten Anzahl der Zylinder im dritten übersprungenen Zustand ausreichendes Mischen bereitstellt, dann eine verbleibende Anzahl der übersprungenen Zylinder, die keine Sekundärluft bereitstellt, im ersten übersprungenen Zustand (z. B. die offene Füllung 606) betrieben werden, wobei sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil vollständig abgeschaltet sind, um Pumpverluste zu reduzieren.
Als Nächstes zeigt 19 ein vierzehntes Zylinderabschaltungsmuster 1900, das eine Zünddichte von 1/3 aufweist. Das vierzehnte Zylinderabschaltungsmuster 1900 ähnelt dem dreizehnten Zylinderabschaltungsmuster 1800 aus 18 und dem zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 aus 17 dahingehend, dass das vierzehnte Zylinderabschaltungsmuster 1900 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster ist, bei dem sich der Zylinderzustand in jedem Motorzyklus oder jeder Nummer der Motorzyklen ändert. Das vierzehnte Zylinderabschaltungsmuster 1900 unterscheidet sich jedoch von dem dreizehnten Zylinderabschaltungsmuster 1800 und dem zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1700 dahingehend, dass in einem Abschnitt der Zylinder, welche die Sekundärluft bereitstellen, Kurbelgehäuseentlüftung verwendet wird, um eine Gesamtmasse der bereitgestellten Sekundärluft zu reduzieren.
In dem in 19 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv, während der Zylinder 3 im fünften übersprungenen Zustand (z. B. die zweite Punktfüllung 614) betrieben wird, um die während eines vorhergehenden Motorzyklus eingeschlossene Sekundärluft abzuführen. Da die Sekundärluft für einen Motorzyklus eingeschlossen war, ist die Masse der Sekundärluft aufgrund der Kurbelgehäuseentlüftung reduziert. Ferner werden die Zylinder 6, 7 und 8 im dritten übersprungenen Zustand (z. B. die Rautenfüllung 612) betrieben, um das verbranntes Gas und die Sekundärluft beim Öffnen der Auslassventile anzusaugen, während der Zylinder 5 im vierten übersprungenen Zustand (z. B. die zweite diagonale Füllung 610) betrieben wird, um eine Luftladung einzusaugen und einzuschließen. Somit wird, während die Zylinder 3, 6, 7 und 8 alle übersprungene Zylinder mit aktiven Auslassventilen und abgeschalteten Einlassventilen sind, nur der Zylinder 3 verwendet, um die Sekundärluft während des ersten Motorzyklus bereitzustellen.
Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) sind die Zylinder 3, 6 und 8 aktiv, ist der Zylinder 1 im zweiten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um die Sekundärluft ohne Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen (z. B. die erste Punktfüllung 608), wird der Zylinder 5 im fünften übersprungenen Zustand betrieben, um die während des ersten Motorzyklus eingesogene und eingeschlossene Sekundärluft abzuführen, und sind die Zylinder 2, 4 und 7 im dritten übersprungenen Zustand abgeschaltet, um das Mischen zu erhöhen. Somit stellen beide Zylinder 1 und 5 während des zweiten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbranntem Gas mischt, das aus den Zylindern 3, 6 und 8 abgeführt wird. Die Masse der Sekundärluft, die aus dem Zylinder 5 abgeführt wird, kann jedoch geringer sein als diejenige, die aus dem Zylinder 1 abgeführt wird, da die Sekundärluft für einen Zyklus im Zylinder 5 eingeschlossen ist, gegenüber dem Einsaugen und Abführen in demselben Zyklus von Zylinder 1.
Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) sind die Zylinder 5 und 7 aktiv, während der Zylinder 6 im zweiten übersprungenen Zustand betrieben wird, um die Sekundärluft bereitzustellen. Ferner wird der Zylinder 3 im vierten übersprungenen Zustand betrieben, um die Sekundärluft einzusaugen und einzuschließen, während die Zylinder 1, 2, 4 und 8 im dritten übersprungenen Zustand abgeschaltet sind, um das Mischen bereitzustellen. Somit stellt nur der Zylinder 6 während des dritten Motorzyklus die Sekundärluft bereit, die sich mit dem verbrannten Gas mischt, das aus den Zylindern 5 und 7 abgeführt wird. Da sich die Zylinder 5, 6, 7 und 8 alle auf der zweiten Motorbank befinden, kann das Mischen der Sekundärluft und des verbrannten Gases erhöht sein. Das Muster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im zwölften Zylinderabschaltungsmuster 1900 betrieben wird.
Auf diese Weise wird eine Vielzahl von unterschiedlichen rollenden Mustern in dem vierzehnten Zylinderabschaltungsmuster 1900 kombiniert. Zum Beispiel folgen die Zylinder 2, 4, 7 und 8 jeweils einem ersten Muster, das einen aktiven Motorzyklus beinhaltet, gefolgt von zwei aufeinanderfolgenden Motorzyklen im dritten übersprungenen Zustand zum Mischen. Das Muster ist jedoch zwischen den Zylindern versetzt, sodass der Zylinder 8 im Motorzyklus gezündet wird, nachdem die Zylinder 2 und 4 gezündet wurden, und der Zylinder 7 im Motorzyklus im Anschluss an den Zylinder 8 gezündet wird. Als ein anderes Beispiel folgen die Zylinder 1 und 6 jeweils einem zweiten Muster, das einen aktiven Zyklus, gefolgt von einem abgeschalteten Zyklus im zweiten übersprungenen Zustand, beinhaltet, dem ferner ein abgeschalteter Zyklus im dritten übersprungenen Zustand folgt. Wie bei den Zylindern 4 und 8 ist das Muster versetzt, sodass der Zylinder 6 im Motorzyklus gezündet wird, nachdem der Zylinder 1 gezündet wurde. Als noch ein anderes Beispiel folgen die Zylinder 3 und 5 jeweils einem dritten Muster, das einen aktiven Motorzyklus beinhaltet, gefolgt von einem abgeschalteten Zyklus im vierten übersprungenen Zustand, dem ferner ein abgeschalteter Zyklus im fünften übersprungenen Zustand folgt. Ferner sind die Muster der Zylinder 3 und 5 versetzt, sodass der Zylinder 5 im Motorzyklus gezündet wird, nachdem der Zylinder 3 gezündet wurde. Daher beinhalten das zweite Muster und das dritte Muster das Bereitstellen der Sekundärluft in einem von drei Motorzyklen, obwohl das zweite Muster aufgrund des Effekts der Kurbelgehäuseentlüftung in dem dritten Muster eine größere Sekundärluftmasse als das dritte Muster bereitstellen kann.
In einigen Beispielen kann es jedoch vorteilhaft sein, stattdessen alle Zylinder in demselben rollenden Muster zu betreiben. Somit zeigt 20 ein fünfzehntes Zylinderabschaltungsmuster 2000, das eine Zünddichte von 1/3 aufweist. Das fünfzehnte Zylinderabschaltungsmuster 2000 ist ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem sich der Zylinderzustand in jedem Motorzyklus und in derselben Reihenfolge für jeden Zylinder ändert, wobei unterschiedliche Zylinder in unterschiedlichen Zuständen innerhalb des Musters beginnen, um die Produktion des verbrannten Gases und der Sekundärluft abzustufen. Das heißt, jeder Zylinder weist einen aktiven Motorzyklus (z. B. die erste diagonale Füllung 604) auf, dem unmittelbar ein abgeschalteter Zyklus im ersten übersprungenen Zustand folgt (z. B. die offene Füllung 606), dem unmittelbar ein abgeschalteter Zyklus im zweiten übersprungenen Zustand folgt (z. B. die erste Punktfüllung 608).
In dem in 20 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv. Die Zylinder 5 und 7 sind im ersten übersprungenen Zustand mit vollständig abgeschalteten Einlass- und Auslassventilen abgeschaltet, um Pumpverluste zu reduzieren, ohne die Sekundärluft bereitzustellen. Die Zylinder 3, 6 und 8 werden im zweiten übersprungenen Zustand betrieben, um die Sekundärluft ohne Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) sind die Zylinder 3, 6 und 8 aktiv und produzieren Drehmoment, während die Zylinder 1, 2, 4 umgeschaltet werden, um im ersten abgeschalteten Zustand vollständig abgeschaltet zu sein. Die Zylinder 5 und 7, die sich während des ersten Motorzyklus im ersten übersprungenen Zustand befanden, werden in den zweiten übersprungenen Zustand umgeschaltet, um die Sekundärluft bereitzustellen. Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) stellen die Zylinder 1, 2 und 4 die Sekundärluft im zweiten übersprungenen Zustand bereit, produzieren die Zylinder 5 und 7 Drehmoment im aktiven Zustand und reduzieren die Zylinder 3, 6 und 8 die Pumpverluste im ersten übersprungenen Zustand. Das Muster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im fünfzehnten Zylinderabschaltungsmuster 2000 betrieben wird.
Auf diese Weise kann das Mischen innerhalb einer Abgasöffnung jedes Zylinders anstatt des Abgaskrümmers erhöht werden, da dem Zündereignis jedes einzelnen Zylinders unmittelbar ein Ereignis der Sekundärluftproduktion vorausgeht. Somit kann sich abgeführte Sekundärluft, die in dem Abgaskrümmerrohr verbleibt, mit dem verbrannten Gas mischen, das im nachfolgenden Motorzyklus abgeführt wird.
Noch andere Muster sind möglich, die das gleiche rollende Muster für jeden Zylinder verwenden. Zum Beispiel zeigt 21 zeigt ein sechzehntes Zylinderabschaltungsmuster 2100. Ähnlich wie das fünfzehnte Zylinderabschaltungsmuster 2000 aus 20 ist das sechzehnte Zylinderabschaltungsmuster 2100 ein rollendes Zylinderabschaltungsmuster, bei dem sich der Zylinderzustand in jedem Motorzyklus und in derselben Reihenfolge für jeden Motorzyklus ändert und das eine Zünddichte von 1/3 aufweist. Anstelle des ersten übersprungenen Zustands ist jedoch der dritte übersprungene Zustand (z. B. die Rautenfüllung 612) für weiter erhöhtes Mischen beinhaltet. In dem gezeigten Beispiel weist jeder Zylinder weist einen aktiven Motorzyklus (z. B. die erste diagonale Füllung 604) auf, dem unmittelbar ein abgeschalteter Zyklus im dritten übersprungenen Zustand folgt, dem unmittelbar ein abgeschalteter Zyklus im zweiten übersprungenen Zustand folgt (z. B. die erste Punktfüllung 608), um die Sekundärluft bereitzustellen.
In dem in 21 gezeigten Beispiel sind die Zylinder 1, 2 und 4 während eines ersten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 0 und Zyklus Nummer 1 auftritt) aktiv. Die Zylinder 5 und 7 sind im dritten übersprungenen Zustand mit vollständig abgeschalteten Einlassventilen und aktiven Auslassventilen abgeschaltet, um das Mischen bereitzustellen, ohne die Sekundärluft bereitzustellen. Die Zylinder 3, 6 und 8 werden ferner im zweiten übersprungenen Zustand betrieben, um die Sekundärluft ohne Kurbelgehäuseentlüftung bereitzustellen. Während eines zweiten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 1 und Zyklus Nummer 2 auftritt) sind die Zylinder 3, 6 und 8 aktiv und produzieren Drehmoment, während die Zylinder 1, 2, 4 umgeschaltet werden, um im dritten abgeschalteten Zustand das Mischen bereitzustellen. Die Zylinder 5 und 7, die sich während des ersten Motorzyklus im dritten übersprungenen Zustand befanden, werden in den zweiten übersprungenen Zustand umgeschaltet, um die Sekundärluft bereitzustellen. Während eines dritten Motorzyklus (der z. B. zwischen Zyklus Nummer 2 und Zyklus Nummer 3 auftritt) stellen die Zylinder 1, 2 und 4 die Sekundärluft im zweiten übersprungenen Zustand bereit, produzieren die Zylinder 5 und 7 Drehmoment im aktiven Zustand und erhöhen die Zylinder 3, 6 und 8 das Mischen im dritten übersprungenen Zustand. Das Zylinderabschaltungsmuster kann sich somit wiederholen, während der Motor weiterhin im sechzehnten Zylinderabschaltungsmuster 2100 betrieben wird.
Auf diese Weise kann das Mischen innerhalb einer Abgasöffnung jedes Zylinders aufgrund des Vakuums, das beim Öffnen der Auslassventile auftritt, während der Zylinder im dritten übersprungenen Zustand abgeschaltet ist, weiter erhöht werden. Durch das Mischen kann eine Zeitspanne, bevor ein Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht, reduziert werden.
Es ist zu anzumerken, dass die 6-21 beispielhafte Zylinderabschaltungsmuster bereitstellen, die unterschiedliche Zünddichten, übersprungene Zustände und rollende gegenüber statischen Mustern nutzen (sowohl für aktive gegenüber abgeschalteten Zylindern als auch unterschiedliche übersprungene Zustände für abgeschaltete Zylinder). Es sind jedoch zudem andere Zylinderabschaltungsmuster möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, die unterschiedliche Motorkonfigurationen, unterschiedliche Zünddichten und unterschiedliche Muster der hierin beschriebenen Zylinderzustände und Ventileinstellungen nutzen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 22 zeigt eine beispielhafte Zeitachse 2200 Einstellungen des Motorbetriebs während eines Kaltstarts, bevor ein Katalysator, der in einem Abgassystem des Motors gekoppelt ist, seine Anspringtemperatur erreicht. Zum Beispiel kann der Motor der in 1 gezeigte Motor 10 sein und kann einen Ventilbetätigungsmechanismus beinhalten, der es ermöglicht, dass Einlass- und/oder Auslassventile für jeden Zylinder oder Zylindergruppen unterschiedlich eingestellt werden. Insbesondere wird eine variierende Anzahl von Zylindern während des Kaltstarts abgeschaltet und produziert kein Motordrehmoment über Verbrennung, während eine verbleibende Anzahl von Zylindern das gesamte Motordrehmoment produziert, und mindestens einige der abgeschalteten Zylinder stellen dem Abgassystem Sekundärluft bereit. Eine Zünddichte des Motors ist in einem Verlauf 2202 gezeigt, eine Katalysatortemperatur ist in einem Verlauf 2204 gezeigt, ein Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft ist in einem Verlauf 2206 gezeigt, eine Menge der Spätzündung der aktiven Zylinder ist in einem Verlauf 2208 gezeigt, ein Einlassventilhub, der für die aktiven Zylinder verwendet wird, ist in einem Verlauf 2210 gezeigt, ein Einlassventilhub, der für abgeschaltete Zylinder verwendet wird, welche die Sekundärluft bereitstellen, ist in einem gestrichelten Verlauf 2212 gezeigt, ein Einlassventilhub, der für abgeschaltete Zylinder verwendet wird, die keine Sekundärluft bereitstellen, ist in einem gepunkteten Verlauf 2214 gezeigt, eine Einlassventildauer, die für die aktiven Zylinder verwendet wird, ist in einem Verlauf 2216 gezeigt, eine Einlassventildauer, die für die abgeschalteten Zylinder verwendet wird, welche die Sekundärluft bereitstellen, ist in einem gestrichelten Verlauf 2216 gezeigt, eine Einlassventildauer, die für die abgeschalteten Zylinder verwendet wird, die keine Sekundärluft bereitstellen, ist in einem gepunkteten Verlauf 2216 gezeigt, ein Auslassventilöffnungs(EVO)-Zeitpunkt, der für die aktiven Zylinder verwendet wird, ist in einem Verlauf 2222 gezeigt und ein EVO-Zeitpunkt, der für die abgeschalteten Zylinder verwendet wird, welche die Sekundärluft bereitstellen, ist in einem gestrichelten Verlauf 2224 gezeigt.
Für alle der vorstehende Verläufe stellt die horizontale Achse die Zeit dar, wobei sich die Zeit entlang der horizontalen Achse von links nach rechts erhöht. Die vertikale Achse jedes Verlaufs stellt den gekennzeichneten Parameter dar. Für den Verlauf 2202 zeigt die vertikale Achse die Zünddichte relativ zu 1, wobei 1 dem Betreiben des Motors entspricht, wenn alle Zylinder aktiv sind. Zünddichten von weniger als 1 entsprechen dem Betreiben des Motors mit einer Anzahl von abgeschalteten Zylindern. Wie hierin angemerkt, ist die Zünddichte als eine Anzahl von aktiven Zylindern geteilt durch eine Gesamtanzahl von Zylindern des Motors definiert. Für den Verlauf 2204 erhöht sich die Katalysatortemperatur entlang der vertikalen Achse nach oben (z. B. in die Richtung des Pfeils) und ist relativ zur Umgebungstemperatur und einer Schwellenkatalysatortemperatur gezeigt, die durch eine gestrichelte Linie 2205 dargestellt ist. In dem vorliegenden Beispiel ist die Schwellenkatalysatortemperatur die Anspringtemperatur des Katalysators. Für die Verläufe 2206, 2208, 2210, 2212, 2214, 2216, 2218 und 2220 erhöht sich ein Betrag des gekennzeichneten vertikalen Parameters entlang der vertikalen Achse in der Richtung des Pfeils nach oben. Ferner bezieht sich der Einlassventilhub für die Verläufe 2210, 2212 und 2214 auf eine maximale Höhe während der Ventilöffnung, die für eine Dauer (z. B. die in den Verläufen 2216, 2218 und 2220 gezeigten relativen Dauern) während eines Zylinderzyklus (z. B. während eines Ansaugtakts des entsprechenden Zylinders) auftreten kann. Daher stellen ein Einlassventilhub und eine Einlassventildauer von null ein Einlassventil dar, das vollständig abgeschaltet ist und in jedem Zylinderzyklus vollständig geschlossen bleibt (z. B. öffnet sich das Einlassventil nicht). Für die Verläufe 2222 und 2224 ist der EVO-Zeitpunkt relativ zum Zeitpunkt des unteren Totpunkts (UT) gezeigt. Werte unter dem (z. B. kleiner als der) UT sind vom UT verzögert und Werte über dem (z. B. größer als der) UT sind vom UT vorgezogen.
Vor dem Zeitpunkt t1 ist der Motor ausgeschaltet und findet keine Verbrennung in einem beliebigen Zylinder des Motors statt (z. B. ist die Zünddichte null). Ferner ist die Katalysatortemperatur (Verlauf 2204) ungefähr gleich der Umgebungstemperatur. Der Motor wird zum Zeitpunkt t1 gestartet und die Verbrennung erfolgt anfänglich in jedem Zylinder als Reaktion auf den Motorstart (Verlauf 2202). Da jedoch die Katalysatortemperatur (Verlauf 2204) geringer als die Schwellenkatalysatortemperatur (gestrichelte Linie 2205) ist, liegt eine Kaltstartbedingung vor und ist eine Katalysatorerwärmung gewünscht.
Als Reaktion darauf geht der Motor zum Zeitpunkt t2 zum Betreiben in einem Thermaktormodus über und wird die Zünddichte des Motors (Verlauf 2202) reduziert, um dem Abgassystem Thermaktorluft bereitzustellen. Es ist anzumerken, dass in anderen Beispielen eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) den Motorkaltstart erwarten kann und der Motor im Thermaktormodus gestartet werden kann (z. B. zum Zeitpunkt t1), anstatt im Anschluss an den Motorstart in den Thermaktormodus überzugehen. In dem gezeigten Beispiel wird die Zünddichte zum Zeitpunkt t2 auf 2/3 reduziert (z. B. zwei aktive, gezündete Zylinder für jeweils drei Zylinder) und wird ein Zylinderabschaltungsmuster von F-F-S-F-F-S verwendet, um das Mischen zu erhöhen. Ferner werden alle der abgeschalteten Zylinder verwendet, um die Sekundärluft bereitzustellen, und beträgt ein gewünschtes Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft, dargestellt durch eine gestrichelte Linie 2207, 4, um eine Abkühlung des Abgassystems zu verhindern. Um das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft von vier bereitzustellen, wird der Einlassventilhub der abgeschalteten Zylinder (gestrichelter Verlauf 2212) relativ zu dem Einlassventilhub der aktiven Zylinder (Verlauf 2210) verringert und wird die Einlassventildauer der abgeschalteten Zylinder (gestrichelter Verlauf 2218) relativ zu der Einlassventildauer der aktiven Zylinder (Verlauf 2216) reduziert. Da es doppelt so viele aktive Zylinder wie abgeschaltete Zylinder gibt, führen der verringerte Einlassventilhub und die verringerte Einlassventildauer der abgeschalteten Zylinder zu einer eingeschlossenen Masse für einen abgeschalteten Zylinder, die halb so groß wie diejenige eines aktiven Zylinders ist. Infolgedessen beträgt eine Masse des verbrannten Gases, die von allen aktiven Zylindern abgeführt wird, ungefähr das Vierfache einer Masse der Sekundärluft, die von allen abgeschalteten Zylindern abgeführt wird, wodurch das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft von ungefähr vier produziert wird (Verlauf 2206).
Es ist zu anzumerken, dass in anderen Beispielen eines von dem Einlassventilhub und der Einlassventildauer in den abgeschalteten Zylindern relativ zu den aktiven Zylindern reduziert werden kann (anstelle von beiden). Ferner kann in anderen Beispielen ein Einlassventilöffnungszeitpunkt in den abgeschalteten Zylindern relativ zu den aktiven Zylindern zusätzlich oder alternativ zu Einlassventilhub- und/oder -dauereinstellungen verspätet werden. Somit stellt die Zeitachse 2200 ein Beispiel für Einlassventileinstellungen bereit, die verwendet werden können, um die eingeschlossene Masse in den abgeschalteten Zylindern relativ zu derjenigen in den aktiven Zylindern zu reduzieren, und andere Ventileinstellungen sind möglich, wie etwa die in dieser Schrift in Bezug auf das Verfahren 500 aus den 5A und 5B beschriebenen Ventileinstellungen und die in Bezug auf die 6-21 beschrieben beispielhaften Zylinderabschaltungsmuster.
Zudem wird zum Zeitpunkt t2 der EVO-Zeitpunkt der aktiven Zylinder (Verlauf 2222) weiter vom UT-Zeitpunkt verzögert, während der EVO-Zeitpunkt der abgeschalteten Zylinder, welche die Sekundärluft bereitstellen, in Richtung des UT-Zeitpunkts (Verlauf 2224) vorgezogen wird. Daher und zusätzlich aufgrund der reduzierten eingeschlossenen Masse in den abgeschalteten Zylindern wird das Zylinderinnenvakuum bei EVO in den abgeschalteten Zylindern erhöht, wodurch ein größeres Mischen zwischen der Sekundärluft und dem verbrannten Gas aus den aktiven Zylindern produziert wird. Ferner wird jeder aktive Zylinder zum Zeitpunkt t2 mit einem fetten AFR betrieben, um dem Abgassystem Kraftstoff bereitzustellen, der mit der Sekundärluft reagiert, wodurch exotherme Reaktionen erzeugt werden, die den Katalysator erwärmen. Noch ferner werden die aktiven Zylinder mit aggressiver Spätzündung betrieben, um dem Abgas zusätzliche Abwärme bereitzustellen. Infolgedessen erhöht sich die Katalysatortemperatur zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t3 (Verlauf 2204).
Zum Zeitpunkt t3 erhöht sich die Katalysatortemperatur (Verlauf 2204), bleibt jedoch unter der Schwellenkatalysatortemperatur (gestrichelte Linie 2205). Da die Katalysatortemperatur erhöht wird, kann eine weniger aggressive Spätzündung verwendet werden, wodurch jeder aktive Zylinder mehr Drehmoment produzieren kann. Daher kann der Motor mit weniger aktiven Zylindern betrieben werden, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, und zum Zeitpunkt t3 wird die Zünddichte verringert (Verlauf 2202) und wird die Spätzündung verringert (Verlauf 2208). Die Zünddichte wird auf 1/2 reduziert, wodurch die Verwendung eines Zündungsüberspringungsmusters von F-S-F-S-F-S ermöglicht wird, wobei alle der abgeschalteten Zylinder weiterhin die Sekundärluft für das Abgassystem bereitstellen.
Das F-S-F-S-F-S weist im Vergleich zu dem zum Zeitpunkt t2 verwendeten F-F-S-F-F-S-Muster ein erhöhtes Mischen auf. Das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft (gestrichelte Linie 2207) bleibt jedoch bei vier und da sich die Anzahl der abgeschalteten Zylinder erhöht hat, werden zum Zeitpunkt t3 zusätzliche Einlassventileinstellungen durchgeführt, um die eingeschlossene Masse jedes abgeschalteten Zylinders auf ¼ von derjenigen eines aktiven Zylinders zu reduzieren. In dem vorliegenden Beispiel wird der Einlassventilhub der abgeschalteten Zylinder (gestrichelter Verlauf 2212) relativ zu dem Einlassventilhub der aktiven Zylinder (Verlauf 2210) weiter verringert und wird die Einlassventildauer der abgeschalteten Zylinder (gestrichelter Verlauf 2218) relativ zu der Einlassventildauer der aktiven Zylinder (Verlauf 2216) weiter verringert. Infolgedessen bleibt das Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft bei ungefähr vier (Verlauf 2206). Ferner werden die verbleibenden aktiven Zylinder zum Zeitpunkt t3 weiterhin mit dem verzögerten EVO-Zeitpunkt (Verlauf 2222) betrieben, während die abgeschalteten Zylinder weiterhin mit dem EVO-Zeitpunkt nahe dem UT-Zeitpunkt betrieben werden (gestrichelter Verlauf 2224).
Zum Zeitpunkt t4 erhöht sich die Katalysatortemperatur (Verlauf 2204) weiter, bleibt jedoch unter der Schwellenkatalysatortemperatur (gestrichelte Linie 2205). Die Zünddichte wird auf 1/3 reduziert (Verlauf 2202) und die Spätzündung wird dementsprechend weiter reduziert (Verlauf 2208), um über jeden verbleibenden aktiven Zylinder mehr Drehmoment zu produzieren. Ferner wird ein Zylinderabschaltungsmuster von F-S-s-F-S-s verwendet, bei dem die Hälfte der abgeschalteten Zylinder dem Abgassystem keine Sekundärluft bereitstellt. Daher wird der Einlassventilhub der abgeschalteten Zylinder, die keine Sekundärluft bereitstellen, auf null reduziert (gepunkteter Verlauf 2214), ebenso wie die Einlassventildauer der abgeschalteten Zylinder, die keine Sekundärluft bereitstellen (gepunkteter Verlauf 2220). Da es weiterhin eine gleiche Anzahl an aktiven Zylindern und abgeschalteten Zylindern gibt, die Sekundärluft bereitstellen, bleibt der Einlassventilhub der abgeschalteten Zylinder, welche die Sekundärluft bereitstellen (gestrichelter Verlauf 2212), gleich, wie auch die Einlassventildauer der abgeschalteten Zylinder, welche die Sekundärluft bereitstellen (gestrichelter Verlauf 2220).
Zum Zeitpunkt t5 erreicht die Katalysatortemperatur (Verlauf 2204) die Schwellenkatalysatortemperatur (gestrichelte Linie 2205). Wenn jedoch der Motor nicht im Thermaktormodus betrieben werden würde und nur Spätzündung verwendet werden würde, um dem Abgassystem Wärme bereitzustellen, würde sich die Katalysatortemperatur langsamer erhöhen und würde sie die Schwellenkatalysatortemperatur nicht bis zum Zeitpunkt t5 erreichen, wie durch ein gestricheltes Segment 2203 dargestellt. Als Reaktion auf das Erreichen der Schwellenkatalysatortemperatur werden die abgeschalteten Zylinder wieder angeschaltet und wird die Zünddichte auf eins erhöht (Verlauf 2202). Ferner wird die Spätzündung (Verlauf 2208) anfänglich erhöht, um Drehmomentstörungen zu reduzieren, da alle Zylinder des Motors Drehmoment produzieren, aber dann wird die Spätzündung verringert, wenn zusätzliche Motorparameter, wie etwa der Luftstrom, eingestellt werden, um die erhöhte Anzahl von aktiven Zylindern zu kompensieren. Ferner werden in dem gezeigten Beispiel die Zylinder mit einem EVO-Zeitpunkt betrieben, der leicht von dem UT-Zeitpunkt (Verlauf 2222) vorgezogen ist, um die Pumpverluste zu reduzieren.
Auf diese Weise können die Kohlenwasserstoffemissionen während des Aufwärmens des Katalysators reduziert werden, indem exotherme Reaktionen im Abgas unter Verwendung der Sekundärluft erzeugt werden, die durch die übersprungenen (z. B. abgeschalteten) Zylinder bereitgestellt wird. Durch das Bereitstellen der Sekundärluft über die übersprungenen Zylinder anstelle einer separaten, dedizierten Thermaktorluftquelle können die Kosten für das System reduziert werden. Ferner können unter Verwendung von Einlass- und Auslassventileinstellungen zum Steuern der Sekundärluftproduktion und des Mischens mit dem verbrannten Abgas Zünddichten verwendet werden, die NVH reduzieren und das Mischen weiter erhöhen und die ansonsten zu viel oder zu wenig Sekundärluft produzieren würden. Durch das Reduzieren oder Verhindern eines übermäßigen Sekundärluftstroms kann das Abkühlen des Abgassystems reduziert oder verhindert werden, wodurch das Aufwärmen des Katalysators weiter beschleunigt wird und die Fahrzeugemissionen weiter reduziert werden.
Der technische Effekt des Steuerns einer Menge der Sekundärluft, die von den nicht gezündeten Zylindern bereitgestellt wird, relativ zu dem verbrannten Gas aus den gezündeten Zylindern über die Zylinderventileinstellungen besteht darin, dass das Aufwärmen des Katalysators mit verringerten Fahrzeugemissionen beschleunigt werden kann.
Der technische Effekt des Einstellens eines Einlassventils eines nicht gezündeten Zylinders relativ zu demjenigen eines gezündeten Zylinders, während die Sekundärluft über einen oder mehrere nicht gezündete Zylinder bereitgestellt wird, besteht darin, dass das Abkühlen des Abgassystems verringert werden kann.
Der technische Effekt des Einstellens eines Auslassventils eines nicht gezündeten Zylinders relativ zu demjenigen eines gezündeten Zylinders, während die Sekundärluft über einen oder mehrere nicht gezündete Zylinder bereitgestellt wird, besteht darin, dass die Erzeugung von exothermen Reaktionen in einem Abgassystems erhöht werden kann.
Der technische Effekt des Betreibens eines nicht gezündeten Zylinders eines Viertaktmotors in einem Zweitaktmodus während der Katalysatorerwärmung besteht darin, dass die Sekundärluft während jedes Motorzyklus zweimal bereitgestellt werden kann, um das Mischen und die Erzeugung von exothermen Reaktionen in einem Abgassystem des Motors zu erhöhen.
Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: Betreiben eines Motors in einem Thermaktormodus als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung, wobei der Thermaktormodus selektives Abschalten einer ersten Anzahl von Motorzylindern und Produzieren von Drehmoment über eine verbleibende Anzahl der Motorzylinder beinhaltet, und unterschiedliches Einstellen eines Zylinderventils von mindestens einem der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus. In einem ersten Beispiel für das Verfahren umfasst das selektive Abschalten der ersten Anzahl der Motorzylinder Auswählen, welche Motorzylinder in die erste Anzahl der Motorzylinder aufzunehmen sind, auf Grundlage einer gewünschten Zusammensetzung eines Gasstroms in einem Abgassystem des Motors. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, basiert das Auswählen, welche Motorzylinder in die erste Anzahl der Motorzylinder aufzunehmen sind, ferner auf mindestens einem von einem Drehmomentbedarf und Geräusch, Vibration und Rauigkeit (NVH) des Betreibens des Motors während des selektiven Abschaltens der ersten Anzahl der Motorzylinder. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, umfasst die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms ein gewünschtes Verhältnis von verbranntem Gas zu Sekundärluft, wobei das verbrannte Gas durch die verbleibende Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird und die Sekundärluft durch einen oder mehrere der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Verzögern eines Einlassventilöffnungszeitpunkts des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren eines Einlassventilhubs des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren einer Einlassventildauer des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern. In einem siebten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, umfasst die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms ferner einen gewünschten Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft In einem achten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem ersten Auslassventilöffnungszeitpunkt, der sich näher an einem unteren Totpunkt als ein zweiter Auslassventilöffnungszeitpunkt der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder befindet, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht, wobei der erste Auslassventilöffnungszeitpunkt weiter in Richtung des unteren Totpunkts eingestellt wird, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht. In einem neunten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, umfasst das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem geringeren Auslassventilhub als die verbleibende Anzahl der Motorzylinder, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht.
Als ein anderes Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Motor Folgendes: während eines Kaltstarts, Betreiben des Motors mit einer ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern und einer zweiten, verbleibenden Anzahl von aktiven Zylindern in jedem Motorzyklus, Bereitstellen von Sekundärluft für ein Abgassystem des Motors über mindestens einen der ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern und Bereitstellen von verbranntem Gas für das Abgassystem über jeden der zweiten Anzahl von aktiven Zylindern in jedem Motorzyklus, und unterschiedliches Einstellen eines ersten Zylinderventils und eines zweiten Zylinderventils auf Grundlage einer gewünschten Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft. In einem ersten Beispiel für das Verfahren sind eine Quantität und eine Identität von Zylindern, die in der ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern beinhaltet sind, in jedem Motorzyklus konstant. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, variieren eine oder beide einer Quantität und einer Identität von Zylindern, die in der ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern beinhaltet sind, zwischen Motorzyklen. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, umfasst die gewünschte Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft ein gewünschtes Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, wird das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft auf Grundlage einer Temperatur eines Katalysators in dem Abgassystem des Motors relativ zu einer Anspringtemperatur des Katalysators bestimmt. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, ist das erste Zylinderventil ein erstes Einlassventil, das an den mindestens einen der ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern gekoppelt ist, und ist das zweite Zylinderventil ein zweites Einlassventil, das an einen der zweiten Anzahl von aktiven Zylindern gekoppelt ist, und wobei das unterschiedliche Einstellen des ersten Zylinderventils und des zweiten Zylinderventils auf Grundlage der gewünschten Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft mindestens eines von weiterem Verzögern eines Öffnungszeitpunkts des ersten Einlassventils relativ zu dem zweiten Einlassventil, weiterem Verringern einer Dauer des ersten Einlassventils relativ zu dem zweiten Einlassventil und weiterem Verringern eines Hubs des ersten Einlassventils relativ zu dem zweiten Einlassventil umfasst, wenn sich das gewünschte Verhältnis des verbrannten Gases zu der Sekundärluft erhöht. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, umfasst die gewünschte Steuerung des verbrannten Gases und der Sekundärluft ein gewünschtes Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft, ist das erste Zylinderventil ein erstes Auslassventil, das an den mindestens einen der ersten Anzahl von abgeschalteten Zylindern gekoppelt ist, und ist das zweite Zylinderventil ein zweites Auslassventil, das an einen der zweiten Anzahl von aktiven Zylindern gekoppelt ist, und wobei das unterschiedliche Einstellen des ersten Zylinderventils und des zweiten Zylinderventils auf Grundlage der gewünschten Steuerung des verbrannten Gases zu der Sekundärluft Öffnen des ersten Auslassventils zu einem ersten Zeitpunkt, der sich näher bei einem unteren Totpunkt befindet, und Öffnen des zweiten Auslassventils zu einem zweiten Zeitpunkt, der weiter vom unteren Totpunkt entfernt ist, umfasst, wenn sich das gewünschte Mischen des verbrannten Gases und der Sekundärluft erhöht.
In noch einem anderen Beispiel umfasst ein System Folgendes: einen Motor mit variablem Hubraum, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder der Vielzahl von Zylindern ein Zylinderventil beinhaltet, und eine Steuerung, die Anweisungen auf nicht transitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Auswählen eines Zylinderabschaltungsmusters zum Betreiben des Motors mit variablem Hubraum während eines Kaltstarts, wobei das Zylinderabschaltungsmuster Betreiben einer ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern ohne Zündung und einer zweiten, verbleibenden Anzahl der Vielzahl von Zylindern mit Zündung in jedem Motorzyklus beinhaltet, und unterschiedliches Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und einer gewünschten Menge von Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu einer gewünschten Menge einer Produktion von verbranntem Gas durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern. In einem ersten Beispiel für das System umfasst das System ferner Folgendes: einen Aktor zur variablen Nockensteuerung (VCT), der an eine Einlassnockenwelle gekoppelt ist, die das Zylinderventil von jedem der Vielzahl von Zylindern steuert, und wobei zum unterschiedlichen Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und der gewünschten Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Verzögern der Einlassnockenwelle über den VCT-Aktor, während das Zylinderventil von jedem der ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern offen ist, und Vorziehen der Einlassnockenwelle über den VCT-Aktor, während das Zylinderventil von jedem der zweiten Anzahl der Vielzahl von Zylindern offen ist, um die gewünschte Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern zu verringern. In einem zweiten Beispiel für das System, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst das System ferner Folgendes: einen Aktor zum stufenlos variablen Ventilhub (CVVL), der an das Zylinderventil von jedem der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist, wobei das Zylinderventil ein Einlassventil ist, und wobei zum unterschiedlichen Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und der gewünschten Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Verringern des Ventilhubs des Einlassventils von jedem der ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der zweiten Anzahl der Vielzahl von Zylindern über den CVVL-Aktor, um die gewünschte Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern zu verringern.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht transitorischem Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das die Steuerung beinhaltet, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die spezifischen in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge, parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der auf 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 spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Darüber hinaus sollen die Ausdrücke „erste“, „zweite“, „dritte“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, keine Reihenfolge, Position, Quantität oder Bedeutung bezeichnen, sondern werden lediglich als Bezeichnungen zum Unterscheiden 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.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ als plus oder minus fünf Prozent des Bereichs aufzufassen, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche 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 beinhalten 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 beinhaltet betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9708993 B2 [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: Betreiben eines Motors in einem Thermaktormodus als Reaktion auf eine Kaltstartbedingung, wobei der Thermaktormodus selektives Abschalten einer ersten Anzahl von Motorzylindern und Produzieren von Drehmoment über eine verbleibende Anzahl der Motorzylinder beinhaltet; und unterschiedliches Einstellen eines Zylinderventils von mindestens einem der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Abschalten der ersten Anzahl der Motorzylinder Auswählen, welche Motorzylinder in die erste Anzahl der Motorzylinder aufzunehmen sind, auf Grundlage einer gewünschten Zusammensetzung eines Gasstroms in einem Abgassystem des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auswählen, welche Motorzylinder in die erste Anzahl der Motorzylinder aufzunehmen sind, ferner auf mindestens einem von einem Drehmomentbedarf und Geräusch, Vibration und Rauigkeit (NVH) des Betreibens des Motors während des selektiven Abschaltens der ersten Anzahl der Motorzylinder basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms ein gewünschtes Verhältnis von verbranntem Gas zu Sekundärluft umfasst, wobei das verbrannte Gas durch die verbleibende Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird und die Sekundärluft durch einen oder mehrere der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Verzögern eines Einlassventilöffnungszeitpunkts des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder umfasst, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren eines Einlassventilhubs des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder umfasst, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Reduzieren einer Einlassventildauer des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder umfasst, um eine Menge der Sekundärluft, die dem Abgassystem durch jeden des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, relativ zu einer Menge des verbrannten Gases, die dem Abgassystem durch jeden der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder bereitgestellt wird, zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die gewünschte Zusammensetzung des Gasstroms ferner einen gewünschten Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem ersten Auslassventilöffnungszeitpunkt, der sich näher an einem unteren Totpunkt als ein zweiter Auslassventilöffnungszeitpunkt der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder befindet, umfasst, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht, wobei der erste Auslassventilöffnungszeitpunkt weiter in Richtung des unteren Totpunkts eingestellt wird, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das unterschiedliche Einstellen des Zylinderventils des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder relativ zu der verbleibenden Anzahl der Motorzylinder während des Betreibens im Thermaktormodus Betreiben des mindestens einen der ersten Anzahl der Motorzylinder mit einem geringeren Auslassventilhub als die verbleibende Anzahl der Motorzylinder umfasst, wenn sich der gewünschte Mischungsgrad zwischen dem verbrannten Gas und der Sekundärluft erhöht.
System, umfassend: einen Motor mit variablem Hubraum, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder der Vielzahl von Zylindern ein Zylinderventil beinhaltet; und eine Steuerung, die Anweisungen auf nicht transitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Auswählen eines Zylinderabschaltungsmusters zum Betreiben des Motors mit variablem Hubraum während eines Kaltstarts, wobei das Zylinderabschaltungsmuster Betreiben einer ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern ohne Zündung und einer zweiten, verbleibenden Anzahl der Vielzahl von Zylindern mit Zündung in jedem Motorzyklus beinhaltet; und unterschiedliches Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und einer gewünschten Menge von Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu einer gewünschten Menge einer Produktion von verbranntem Gas durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Aktor zur variablen Nockensteuerung (VCT), der an eine Einlassnockenwelle gekoppelt ist, die das Zylinderventil von jedem der Vielzahl von Zylindern steuert, zum unterschiedlichen Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und der gewünschten Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Verzögern der Einlassnockenwelle über den VCT-Aktor, während das Zylinderventil von jedem der ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern offen ist, und Vorziehen der Einlassnockenwelle über den VCT-Aktor, während das Zylinderventil von jedem der zweiten Anzahl der Vielzahl von Zylindern offen ist, um die gewünschte Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern zu verringern.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Aktor zum stufenlos variablen Ventilhub (CVVL), der an das Zylinderventil von jedem der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist, wobei das Zylinderventil ein Einlassventil ist, zum unterschiedlichen Einstellen des Zylinderventils auf Grundlage des ausgewählten Zylinderabschaltungsmusters und der gewünschten Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern.
System nach Anspruch 14, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die auf dem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Verringern des Ventilhubs des Einlassventils von jedem der ersten Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der zweiten Anzahl der Vielzahl von Zylindern über den CVVL-Aktor, um die gewünschte Menge der Sekundärluftproduktion durch die erste Anzahl der Vielzahl von Zylindern relativ zu der gewünschten Menge der Produktion des verbrannten Gases durch die zweite Anzahl der Vielzahl von Zylindern zu verringern.