DE102004058942B4

DE102004058942B4 - System zur Regelung der Ventilzeiteinstellung eines Motors mit Zylinderabschaltung

Info

Publication number: DE102004058942B4
Application number: DE102004058942.9A
Authority: DE
Inventors: David Karl Bidner; Gopichandra Surnilla; Jeff Allen Doering
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: DE102004058942A1; AU2005220833B2; AU2005220833A1; WO2005086762A2; WO2005086762A3

Abstract

Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und mit einem mit der ersten und der zweiten Zylindergruppe verbundenen variablen Ventilsteller, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: – Betrieb des Ventilstellers in einer ersten Position, wenn beide Zylindergruppen angesaugte Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen, und – Betrieb des Ventilstellers in einer zweiten Position, wenn eine Zylindergruppe eine Verbrennung ausführt und die andere Zylindergruppe ohne eingespritzten Kraftstoff, jedoch mit angesaugter Luft arbeitet.

Description

Hintergrund und Zusammenfassung
Gewöhnlich werden Motoren so entworfen, dass sie eine Spitzenleistung abgeben können, obwohl der Motorbetrieb meistens unter diesem Spitzenwert stattfindet. Dabei kann es vorteilhaft sein, einige der Zylinder nur mit Luft ohne Kraftstoffeinspritzung zu versorgen, während andere Zylinder Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen, wie US 6 568 177 B1 beschreibt.
Die vorliegenden Erfinder haben jedoch erkannt, dass, wenn in einem solchen System eine Abgasrückführung verwendet wird, zwei EGR-Systeme (eines für jede Zylindergruppe) benötigt werden, so dass den Zylindern, die die Verbrennung nicht in Verbindung mit einem Katalysator, wie z. B. einem Dreiwegekatalysator, ausführen, kein Abgas rückgeführt wird. Dies liegt daran, dass Emissionen in dem EGR, wenn dieses den Zylindern ohne Verbrennung zugeführt wird, je nach Art des Abgassystems unbehandelt austreten können, z. B. in dem Fall, wo jede Zylindergruppe einen separaten Abgasweg zur umgebenden Atmosphäre hat. Wenn somit nur ein EGR-Ventil vorgesehen ist, lässt sich in manchen Fällen nur eine Zylindergruppe im abgeschalteten Zustand betreiben, es sei denn, dass besondere Abgasrohre verwendet werden.
Zur Überwindung dieses Nachteils haben die Erfinder hier erkannt, dass sich als Ersatz oder als Zusatz zum EGR-System eine variable Ventilzeiteinstellung verwenden lässt. Z. B. wird bei einem Weg ein Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe verwendet, und dieser Motor hat einen ersten mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten variablen Ventilsteller und einen zweiten mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten variablen Ventilsteller. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: die erste Zylindergruppe wird zur Verbrennung von Luft und eingespritztem Kraftstoff mit einem ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, wobei der erste Steller auf Grund des ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abgeglichen ist; und die zweite Zylindergruppe pumpt Luft ohne jede wesentliche Kraftstoffeinspritzung, und dabei ist der zweite Steller so abgeglichen, dass er die zweite Zylindergruppe mit einem gegenüber der ersten Zylindergruppe verschiedenen Ventilhub oder mit einer anderen Ventilzeiteinstellung betreibt.
Auf diese Weise wird durch die Anwendung unterschiedlicher Ventilzeiteinstellungen und/oder Ventilhübe für Zylinder, die eine Verbrennung ausführen, gegenüber den Zylindern ohne Kraftstoffeinspritzung vorteilhafterweise eine ausreichende NO_x-Verringerung und ein sparsamer Kraftstoffverbrauch als Ersatz oder als Zusatz einer externen Abgasrückführung ermöglicht. Da außerdem jede Zylindergruppe einen eigenen Ventilsteller hat, lassen sich die abgeschalteten Zylindergruppen abwechseln, womit ein gleichmäßigerer Verschleiß ohne die Notwendigkeit von zwei Abgasventilsystemen erreicht wird.
Die vorliegenden Erfinder haben außerdem andere Nachteile bei früheren variablen Nockenwellenzeiteinstellungen erkannt, wenn diese in einem System eingesetzt sind, das die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder abschaltet. Genauer traten nachteilige Wirkungen auf, wenn für Zylinder, die ohne Kraftstoffeinspritzung arbeiten und für Zylinder, die eine Verbrennung von eingespritztem Kraftstoff ausführen, derselbe variable Wert für die Nockenzeiteinstellung verwendet wird. Genauer können, wenn ein Übergang von einem Betrieb, bei dem einige Zylinder verbrennen und andere Luft pumpen (ohne eingespritztem Kraftstoff) zu einem Betrieb, bei dem alle Zylinder verbrennen, sich die Ventilzustände, die die beste Verbrennung in den Zylindern erzielen, die bereits in Betrieb waren, von den Ventilzuständen unterscheiden, die den besten Wiederbeginn der Verbrennung in den Zylindern erzielen, die Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpten.
DE 198 37 098 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, die mit zwei Zylindergruppen betrieben wird, von denen eine ständig befeuert und eine zweite zu- und abschaltbar betrieben wird. Dabei erfolgt die Zu- und Abschaltung der zweiten Zylindergruppe durch Umschaltung des Ventilhubes der zugeordneten Gaswechselventile. Unabhängig davon ist auch der Ventilhub der ständig befeuerten Zylindergruppe variabel, so dass in beiden Betriebszuständen der zweiten Zylindergruppe verbrauchsoptimiert Ventilhübe der ersten Zylindergruppe geschaltet werden können. Die Abschaltung der zweiten Zylindergruppe erfolgt jedoch zusätzlich durch eine Ventildeaktivierung.
Die obigen Nachteile werden beispielsweise durch ein Verfahren zur Regelung eines Motors beseitigt, der eine erste und zweite Zylindergruppe und einen ersten mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten variablen Ventilsteller und einen zweiten mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten variablen Ventilsteller hat. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
die erste Zylindergruppe wird zur Verbrennung von Luft und eingespritztem Kraftstoff mit einem ersten Luft/Kraftstoffmischungsverhältnis betrieben, wobei der erste Steller auf der Basis des ersten Luft/Kraftstoffmischungsverhältnisses eingestellt wird; und
die zweite Zylindergruppe wird zum Pumpen von Luft ohne eingespritzten Kraftstoff betrieben, wobei der zweite Steller abhängig davon abgeglichen wird, ob die Kraftstoffeinspritzung in die zweite Zylindergruppe wieder freigegeben ist.
Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässigere Zylinderreaktivierung erzielen, indem die wieder freigegebenen Zylinder mit einem Ventilbetrieb betrieben werden, der zu einem korrekten Neustart der Verbrennung bestimmt ist.
Schließlich haben die Erfinder erkannt, dass, wenn man einen variablen Nockenzeiteinstellungswert für beide Zylindergruppen verwenden muss (in dem Fall, wo ein gemeinsamer Steller eingesetzt ist), sich der optimale Stellerzustand abhängig davon verändert, ob beide Zylindergruppen eine Verbrennung ausführen oder ob die Verbrennung in einer Gruppe stattfindet und in der anderen nur Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff angesaugt wird. Außerdem können, wie oben beschrieben, die Ventilbedingungen, die die beste Verbrennung in den Zylindern erzielen, die bereits in Betrieb waren, sich von den Ventilbedingungen unterscheiden, die die beste Neustartverbrennung in den Zylindern erzielen, die Luft ohne eingespritzten Kraftstoff gepumpt haben.
Der oben geschilderte Nachteil kann durch ein Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und einer zweiten Zylindergruppe und mit einem variablen Ventileinstellmechanismus zur Einstellung von Zylinderventilen beider Zylindergruppen überwunden werden, wobei ein Beispiel des Verfahrens aufweist:
eine Ermittlung, ob wenigstens eine der Zylindergruppen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet und wenigstens Luft pumpt; und
eine Einstellung des Ventileinstellmechanismus für beide Zylindergruppen auf Grund des Ermittlungsergebnisses.
Ein Vorteil dieses Betriebweise liegt darin, dass die Systemgesamtleistung gesteigert werden kann, da der Zylinderventilbetrieb auf Grund von mehr Kriterien als das Erzielen einer effizienten Kraftstoffnutzung und geringer Emissionen für die verbrennenden Zylinder gewählt werden kann. Z. B. kann der Zylinderventilbetrieb auch unter Einbeziehung der abgeschalteten Zylinder gewählt werden, wie z. B. des Pumpverlustes der keine Verbrennung ausführenden abgeschalteten Zylinder. Anders gesagt wird der Gesamtbetrieb des Motors verbessert, da die erste und zweite Zylindergruppe durch denselben Zylinderventilsteller beeinflusst werden (in einem Beispiel haben sie dieselbe Nockeneinstellung, z. B. bei einem V8-Motor, wo zumindest einige der Zylinder in den beiden Gruppen in einer einzelnen Bank liegen).
Auf diese Weise ist es bei einem Beispiel möglich, im stationären Zustand die Position für optimalen Kraftstoffverbrauch und Emissionsleistung von der kombinierten Zylindergruppe einzustellen, da für beide Gruppen ein einziger Steller verwendet wird. Weiterhin lässt sich in dem Fall, wo es eine dritte und vierte Zylindergruppe mit einem zweiten Steller gibt (wie z. B. in einem V8-Motor), ein Wechsel der deaktivierten Zylindergruppen ausführen, ohne dass zwei EGR-Ventile notwendig sind. Auf diese Weise ergibt sich eine Anzahl von Vorteilen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen noch leichter verständlich. Außerdem werden diese Merkmale und Vorteile auch aus den folgenden Zeichnungen noch deutlicher.
1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das verschiedene Komponenten des Kraftübertragungssystems zeigt;
1A und 1B zeigen eine Teilansicht eines Motors;
2A–2T zeigen schematisch verschiedene Systemkonfigurationen;
3A1–3A2 zeigen grafisch verschiedene Motorbetriebsarten in verschiedenen Geschwindigkeits-Drehzahlbereichen;
3B–3C, 4–5, 7–11, 12A–12B, 13A, 13C1–C2 und 16–20 und 34 sind Flussdiagramme auf hohem Niveau, die Beispiele von Routinen und Verfahren zeigen;
6A–D, 13B1–13B2 und 13D1–13D2 zeigen grafisch Betriebsbeispiele;
14 und 15 zeigen einen verzweigten Katalysator;
21 enthält Kurven, die eine Verlangsamungsdrehmomentanforderung zeigen, die über ein Drehmomentwandlermodell geschnitten ist, um die Motordrehzahl oberhalb eines erlaubten Mindestwerts zu halten;
22–27 zeigen ein Motordrehmoment über einem Motorzyklus während eines Übergangs zwischen verschiedenen Zylinderabschaltbetriebsarten;
28–33 zeigen Fourier-Diagramme für Motordrehmomentanregungen über unterschiedlichen Frequenzen für verschiedene Betriebsarten und wenn ein Übergang zwischen den Betriebsarten stattfindet.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
Bezogen auf 1 ist ein hier weiter mit besonderem Bezug auf die 1A und 1B beschriebener Innenbrennkraftmotor 10 und seine Verbindung mit einem Drehmomentwandler 11 durch eine Kurbelwelle 13 gezeigt. Der Drehmomentwandler 11 ist durch eine Turbinenwelle 17 auch mit einem Getriebe 15 verbunden. Der Drehmomentwandler 11 hat einen Bypass oder eine formschlüssige Kupplung 14, die eingerückt, ausgerückt oder teilweise eingerückt werden kann. Wenn die Kupplung entweder ausgerückt oder teilweise eingerückt ist, heißt dies, dass der Drehmomentwandler in einem unverriegelten Zustand ist. Die formschlüssige Kupplung 14 kann z. B. elektrisch oder hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigt werden. Die formschlüssige Kupplung 14 empfängt von dem Regler ein (nicht gezeigtes) Regel- oder Steuersignal, das nachstehend mehr im Einzelnen beschrieben wird. Das Steuer/Regelsignal kann ein pulsdauermoduliertes Signal sein, mit dem die Kupplung eingerückt, teilweise eingerückt und ausgerückt wird und zwar auf Grund eines Motor-, Fahrzeug- und/oder Getriebebetriebszustands. Außerdem ist die Turbinenwelle 17 auch als Getriebeeingangswelle bekannt. Das Getriebe 15 weist ein elektronisch geregeltes Getriebe mit mehreren wählbaren diskreten Übersetzungsverhältnissen auf. Das Getriebe 15 kann auch verschiedene andere Übersetzungen, wie z. B. ein Endantriebsübersetzungsverhältnis (nicht gezeigt) aufweisen. Das Getriebe 15 ist durch eine Achse 21 auch mit einem Reifen 19 gekoppelt. Der Reifen 19 bildet die Schnittstelle zwischen dem (nicht gezeigten) Fahrzeug und der Straße 23. Hier ist zu bemerken, dass in einer beispielhaften Ausführungsart dieser Triebstrang in einem auf der Straße fahrenden Personenfahrzeug eingesetzt ist.
Die 1A und 1B zeigen einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und auch den mit diesem Zylinder verbundenen Einlass- und Auslassweg. Wie nachstehend besonders bezogen auf 2 beschrieben wird, gibt es verschiedene Konfigurationen der Zylinder und des Abgassystems als auch verschiedene Konfigurationen des Kraftstoffdampfspülsystems und der Orte des Abgassauerstofffühlers.
Weiterhin weist bezogen auf 1A der Innenbrennkraftmotor mit Fremdzündung und Direkteinspritzung mehrere Brennkammern auf und wird durch eine elektronische Steuer/Regeleinheit 12 geregelt bzw. gesteuert. Die gezeigte Brennkammer 30 des Motors 10 enthält Brennkammerwände 32 mit einem darin liegenden Kolben 36, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein Anlassermotor (nicht gezeigt) ist über ein (nicht gezeigtes) Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt. In diesem besonderen Beispiel enthält der Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparung oder Schale, die die Ausbildung geschichteter Ladungen von Luft und Kraftstoff unterstützt. Die Brennkammer oder der Zylinder 30 kommuniziert durch jeweilige Einlassventile 52a und 52b (nicht gezeigt) mit einem Einlasskrümmer 44 und durch Auslassventile 54a und 54b (nicht gezeigt) mit einem Auslasskrümmer 48. Ein Kraftstoffinjektor 66A ist direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt und spritzt Kraftstoff direkt in die Brennkammer proportional zu der Pulsdauer eines von der Steuer/Regeleinheit 12 über einen herkömmlichen elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals fpw. Dem Kraftstoffinjektor 66A wird Kraftstoff durch ein übliches (nicht gezeigtes) Hochdruckkraftstoffsystem zugeführt, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffschiene enthält.
Der Einlasskrümmer 44 steht, wie gezeigt, mit einem Drosselkörper 58 über eine Drosselklappe 62 in Verbindung. In diesem besonderen Beispiel ist die Drosselklappe 62 mit einem elektrischen Motor 94 so gekoppelt, dass die Position der Drosselklappe 62 von der Steuer/Regeleinheit 12 durch einen elektrischen Motor 94 gesteuert bzw. geregelt wird. Gewöhnlich wird diese Konfiguration als elektronische Drosselregelung (ETC) bezeichnet und auch während der Leerlaufdrehzahlregelung verwendet. In einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform, die den Fachleuten auf diesem technischen Gebiet gut bekannt ist, liegt ein Bypassluftkanal parallel zur Drosselklappe 62 und regelt den angesaugten Luftstrom während der Leerlaufdrehzahlregelung durch ein in dem Bypassluftkanal angeordnetes Drosselregelventil.
Ein Abgasfühler 76 ist, wie gezeigt, mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts eines Katalysators 70 verbunden (es soll bemerkt werden, dass für den Fühler 76 eine Anzahl verschiedener Fühler in Frage kommt, und zwar abhängig von der Konfiguration des nachstehenden anhand der 2 beschriebenen Abgassystems). Der Fühler 76 kann einer von vielen bekannten Fühlern sein, die eine Angabe des im Abgas vorhandenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liefern, wie z. B. ein linearer Sauerstofffühler, ein UEGO-, ein Zweizustands-Sauerstofffühler, ein EGO-, ein HEGO- oder ein HC- oder CO-Fühler. In diesem besonderen Beispiel ist der Fühler 76 ein Sauerstofffühler mit zwei Zuständen, der ein Signal EGO der Steuer/Regeleinheit 12 liefert, die das Signal EGO in ein zweistufiges Signal EGOS umsetzt. Das EGOS-Signal gibt im Zustand hoher Spannung an, dass das Abgas gegenüber dem stöchiometrischen Gleichgewicht fett ist, und im Zustand niedriger Spannung, dass das Abgas gegenüber dem stöchiometrischen Gleichgewicht mager ist. Das Signal EGOS wird außerdem vorteilhafterweise während der Luft/Kraftstoff-Rückkopplungsregelung in bekannter Weise verwendet, um das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis während der stöchiometrischen homogenen Betriebsweise am stöchiometrischen Gleichgewicht zu halten.
Ein herkömmliches unterbrecherloses Zündsystem 88 erzeugt durch eine Zündkerze 92 einen Zündfunken in der Verbrennungskammer 30 in Reaktion auf ein Zündzeitpunktvorverlegungssignal SA von der Steuer/Regeleinheit 12.
Die Steuer/Regeleinheit 12 lässt die Brennkammer 30 entweder in einer homogenen Luft/Kraftstoff-Betriebsart oder in einer geschichteten Luft/Kraftstoffbetriebsart arbeiten, indem sie die Einspritzzeit steuert/regelt. In der geschichteten Betriebsart aktiviert die Steuer/Regeleinheit 12 den Kraftstoffinjektor 66A während des Kompressionshubs des Motors, so dass Kraftstoff direkt in die Schale des Kolbens 36 gesprüht wird. Dadurch werden geschichtete Luft/Kraftstofflagen gebildet. Die der Zündkerze nächste Schicht enthält ein stöchiometrisches Gemisch oder ein gegenüber dem stöchiometrischen Gleichgewicht leicht angereichertes Gemisch, und die nachfolgenden Schichten enthalten progressiv magerere Gemische. In der homogenen Betriebsart aktiviert die Steuer/Regeleinheit 12 den Kraftstoffinjektor 66A während des Ansaughubs, so dass ein im Wesentlichen homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, wenn die Zündkerze 92 des Zündsystems 88 den Zündfunken erzeugt. Die Steuer/Regeleinheit 12 regelt die Menge des durch den Kraftstoffinjektor 66A gelieferten Kraftstoffs so, dass das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Kammer 30 wahlweise stöchiometrisch oder gegenüber dem stöchiometrischen Wert fett oder mager sein kann. Die geschichtete Luft/Kraftstoff-Mischung ist gegenüber der Stöchiometrie immer mager und das exakte Luft/Kraftstoff-Gemisch ist eine Funktion der Menge des der Brennkammer 30 gelieferten Kraftstoffs. Außerdem ist eine zusätzliche geteilte Betriebsart möglich, bei der zusätzlicher Kraftstoff während des Auslasshubs eingespritzt wird, während die Brennkammer in der geschichteten Betriebsart arbeitet.
Ein Stickoxid(NO_x)-Adsorber oder -Falle 72 liegt, wie gezeigt, stromabwärts des Katalysators 70. Die NO_x-Falle 72 ist ein Dreiwegekatalysator, der NO_x adsorbiert, wenn der Motor 10 auf der mageren Seite der Stöchiometrie arbeitet. Das adsorbierte NO_x reagiert daraufhin mit HC und CO und wird katalytisch umgesetzt, wenn der Regler 12 den Motor 10 entweder in der fetten homogenen Betriebsweise oder in der Nähe der stöchiometrischen homogenen Betriebsart arbeiten lässt, wobei diese Betriebsweise während eines NO_x-Reinigungszyklus, wenn die NO_x-Falle 72 von eingelagertem NO_x gereinigt werden soll oder während eines Kraftstoffdampfspülzyklus, der den Kraftstoffdampf vom Kraftstofftank 160 und vom Kraftstoffdampfspeicherkanister 164 durch ein Spülsteuerventil 168 zurückgewinnt, während Betriebsarten, die mehr Motorleistung erfordern oder während Betriebsarten ausgeführt wird, die die Temperatur der Abgasregeleinrichtungen, wie z. B. des Katalysators 70 oder der NO_x-Falle 72 regeln (wieder ist zu bemerken, dass die Abgasregeleinrichtungen 70 und 72 verschiedenen in den 2A–R dargestellten Einrichtungen entsprechen können). Es ist auch zu bemerken, dass verschiedenartige Spülsysteme verwendet werden können, wie sie nachstehend mehr im Einzelnen bezogen auf die 2A–R beschrieben werden.
Die Steuer/Regeleinheit 12 ist in 1A als ein herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und für Abgleichwerte, das in diesem besonderen Beispiel als Nur-Lese-Speicherbaustein 106 gezeigt ist, einen Speicher 108 mit wahlfreiem Zugriff, einen Überlebensspeicher 110 und einen üblichen Datenbus enthält. Die Steuer/Regeleinheit 12 empfängt, wie gezeigt, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Fühlern, einschließlich eines Messwerts für einen angesaugten Luftmassenstrom (MAF) von einem mit dem Drosselkörper 58 gekoppelten Luftmassenströmungsfühler 100, eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlrohr 114 gekoppelten Temperaturfühler 112; ein Profilzünd-Aufnahmesignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Halleffekt-Fühler 118, eine Drosselposition TP von einem Drosselpositionsfühler 120 und ein Krümmerdruckabsolutwertsignal MAP von einem Fühler 122. Das Motordrehzahlsignal wird von der Steuer/Regeleinheit 12 aus dem Signal PIP in üblicher Weise erzeugt, und das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor erzeugt eine Angabe des Drucks oder Unterdrucks im Ansaugkrümmer. Während des stöchiometrischen Betriebs kann dieser Fühler eine Anzeige der Motorlast liefern. Außerdem kann dieser Fühler zusammen mit der Motordrehzahl einen Schätzwert für die in den Zylinder gesaugte Ladung (einschließlich Luft) erzeugen. In einem Beispiel erzeugt der Fühler 118, der auch als Motordrehzahlfühler verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleich beabstandeten Pulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle.
In diesem besonderen Beispiel werden die Temperatur Tcat1 des Katalysators 70 und die Temperatur Tcat2 der Abgasregelvorrichtung 72 (die eine NO_x-Falle sein kann) aus Motorbetriebszuständen abgeleitet, wie es im US-Patent 5 414 994 A beschrieben ist, auf dessen Beschreibung hier Bezug genommen wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur Tcat1 durch einen Temperaturfühler 124 und die Temperatur Tcat2 durch einen Temperaturfühler 126 erzeugt.
Weiterhin bezogen auf 1A ist eine Nockenwelle 130 des Motors 10 gezeigt, die mit Kipphebelarmen 132 und 134 für die Betätigung der Einlassventile 52a, 52b und der Auslassventile 54a, 54b in Verbindung steht. Die Nockenwelle ist direkt mit dem Gehäuse 136 gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit einer Vielzahl von Zähnen 138. Das Gehäuse 136 ist hydraulisch mit einer (nicht gezeigten) inneren Welle gekoppelt, die ihrerseits direkt mit der Nockenwelle 130 über eine (nicht gezeigte) Steuerkette verbunden ist. Deshalb drehen sich das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit einer Drehzahl, die im Wesentlichen der der inneren Nockenwelle äquivalent ist. Die innere Nockenwelle dreht sich bezogen auf die Kurbelwelle 40 mit konstantem Drehzahlverhältnis.
Wie nachstehend beschrieben, lässt sich jedoch durch Betätigung der hydraulischen Kupplung die relative Stellung der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch hydraulischen Druck in einer Vorstellkammer 142 und einer Rückstellkammer 144 variieren. Wenn Hydraulikfluid hohen Drucks in die Vorstellkammer 142 eintritt, wird die Relation zwischen Nockenwelle 130 und Kurbelwelle 40 vorverlegt, deshalb öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b relativ zur Kurbelwelle 40 zu einer früheren Zeit als gewöhnlich. Gleichermaßen wird, wenn in die Rückstellkammer 144 Hochdruckhydraulikfluid eintritt, die Relation zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 zurück verstellt. Deshalb öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b relativ zur Kurbelwelle 40 zu einem späteren Zeitpunkt als gewöhnlich.
Zähne 138, die mit dem Gehäuse 136 und der Nockenwelle 130 verbunden sind, ergeben ein Maß der relativen Nockenposition durch einen Nockenzeitgabefühler 150, der ein Signal VCT an die Steuer/Regeleinheit 12 liefert. Zähne 1, 2, 3 und 4 dienen bevorzugt zur Messung der Nockenzeit und sind gleich voneinander beabstandet (z. B. haben in einem V8-Motor mit zwei Bänken die Zähne gegenseitig einen Abstand von 90°), während ein weiterer Zahn 5 bevorzugt für die Zylinderkennung verwendet wird, wie dies nachstehend beschrieben ist. Zusätzlich sendet die Steuer/Regeleinheit 12 Regelsignale (LACT, RACT) an übliche Magnetventile (nicht gezeigt), um den Strom von Hydraulikfluid entweder in die Vorstellkammer 142 oder in die Rückstellkammer 144 oder in keine der Kammern zu regeln.
Die relative Nockenzeit wird unter Verwendung des im US-Patent 5 548 995 A beschriebenen Verfahrens gemessen, auf die hier Bezug genommen wird. Allgemein ausgedrückt ergibt die Zeit oder der Drehwinkel zwischen der Vorderflanke des PIP-Signals und dem Empfang eines Signals von einem von den mehreren Zähnen 138 am Gehäuse 136 ein Maß für die relative Nockenzeiteinstellung. Für das besondere Beispiel eines zwei Zylinderbänke und ein mit fünf Zähnen versehenes Rad aufweisenden V8-Motors wird ein Maß für die Nockenwellenzeiteinstellung für eine bestimmte Bank vier mal pro Umdrehung empfangen. Das Extrasignal dient zur Zylindererkennung.
Der Fühler 160 stellt eine Angabe sowohl der Sauerstoffkonzentration im Abgas als auch der NO_x-Konzentration zur Verfügung. Das Signal 162 liefert der Steuer/Regeleinheit eine Spannung, die die O₂-Konzentration angibt, während das Signal 164 eine die NO_x-Konzentration angebende Spannung liefert. Alternativ kann der Fühler 160 ein HEGO-, UEGO-, EGO- oder ein andersartiger Abgasfühler sein. Wie zuvor bereits hinsichtlich des Fühlers 76 beschrieben wurde, kann der Fühler 160 abhängig von der Systemkonfiguration verschiedenartigen Fühlern entsprechen, wie dies mehr im Einzelnen nachstehend bezogen auf 2 beschrieben wird.
Wie oben beschrieben, zeigen 1A (und 1B) lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, wobei jeder Zylinder seinen eigenen Satz Einlass/Auslassventile, Kraftstoffinjektoren, Zündkerzen u. s. w. hat.
Bezogen auf 1B ist eine Port-Kraftstoffinjektionskonfiguration dargestellt, wo der Kraftstoffinjektor 66B mit dem Ansaugkrümmer 44 anstatt direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelt ist.
Außerdem ist in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Motor mit einem (nicht gezeigten) Anlassermotor zum Anlassen des Motors gekoppelt. Der Anlassermotor wird z. B. in Betrieb gesetzt, sobald der Fahrer einen Schlüssel in dem Zündschalter der Steuersäule dreht. Nachdem der Motor gestartet ist, wird der Anlasser ausgerückt, z. B. wenn der Motor 10 nach einer vorbestimmten Zeit eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat. Außerdem wird in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine gewünschte Menge Abgas vom Abgaskrümmer 48 zum Ansaugkrümmer 44 durch ein (nicht gezeigtes) EGR-Ventil in einem Abgasrückführ-(EGR)-System geführt. Alternativ kann durch Steuerung/Regelung der Abgasventilzeiteinstellung ein Teil des Verbrennungsabgases in der Brennkammer zurückgehalten werden.
Der Motor 10 arbeitet in verschiedenen Betriebsarten, die einen Magerbetrieb, einen fetten Betrieb und einen Betrieb „in der Nähe des stöchiometrischen Gleichgewichts” einschließen. „In der Nähe des stöchiometrischen Gleichgewichts” bezieht sich auf eine Betriebsart, die, um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oszilliert. Typischerweise wird diese oszillierende Betriebsart durch eine Rückkopplung von Abgassauerstofffühlern geregelt. In dieser Betriebsart in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses wird der Motor annähernd innerhalb 1 a/f (Luft/Kraftstoff-Verhältniss) des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses betrieben. Dieser oszillierende Betrieb geschieht typischerweise in der Größenordnung von 1 Hz, kann aber auch schneller oder langsamer als 1 Hz oszillieren. Außerdem liegt die Schwingungsamplitude typischerweise innerhalb 1 a/f-Verhältnis der Stöchiometrie, kann jedoch auch größer als 1 a/f-Verhältnis bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen sein. Es ist zu bemerken, dass diese Oszillation in Amplitude oder Zeit nicht symmetrisch sein muss. Außerdem ist hervorzuheben, dass ein Luft/Kraftstoff-Vorhalt enthalten sein kann, wo dieser Vorhalt auf leicht mager oder fett von der Stöchiometrie eingestellt ist (z. B. innerhalb 1 a/f der Stöchiometrie). Außerdem ist hervorzuheben, dass dieser Vorhalt und die Mager- und Fettoszillationen durch einen Schätzwert, der in einem stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoffmenge bestimmt sein kann.
Wie nachstehend beschrieben, wird eine rückkoppelnde Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung zum Erzielen der Betriebsart in der Nähe der Stöchiometrie verwendet. Außerdem kann eine Rückkopplung von einem Abgassauerstofffühler zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während des mageren und des fetten Betriebs verwendet werden. Genauer kann ein schaltender, geheizter Abgassauerstofffühler (HEGO) für eine stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung durch Regelung des eingespritzten Kraftstoffs (oder zusätzlich von Luft durch eine Drossel oder VCT) auf der Basis einer Rückkopplung von dem HEGO-Fühler und dem Luft/Kraftstoff-Sollverhältnis verwendet werden. Weiterhin kann ein UEGO-Fühler (der ein im Wesentlichen lineares Ausgangssignal abhängig vom Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis liefert) zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während des mageren, fetten und stöchiometrischen Betriebs dienen. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzung (oder von zusätzlicher Luft durch eine Drossel oder VCT) auf der Basis eines Luft/Kraftstoff-Sollverhältnisses und des vom Fühler erzeugten Luft/Kraftstoff-Verhältniswerts eingestellt. Darüber hinaus können, wenn gewünscht, auch individuelle Zylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungen eingesetzt werden.
Es soll hier auch bemerkt werden, dass verschiedene Verfahren dazu dienen können, ein gewünschtes Drehmoment einzuhalten, wie z. B. durch die Einstellung der Einspritzzeit, der Drosselposition, Variation der Position der Nockenwellenzeiteinstellung, die Abgasrückführmenge und die Anzahl der die Verbrennung ausführenden Zylinder. Diese Variablen können auch individuell für jeden Zylinder eingestellt werden, um unter allen Zylindergruppen ein Zylindergleichgewicht beizubehalten.
2A zeigt eine erste beispielhafte Konfiguration eines V8-Motors, obwohl dies einfach ein Beispiel ist, da ebenfalls ein V10-, V12-, 14-, 16- u. s. w. -Motor verwendet werden kann. Zu bemerken ist, dass, während eine Vielzahl von Abgassauerstofffühlern dargestellt ist, auch nur ein Teil dieser Sensoren verwendet werden kann. Außerdem kann nur ein Teil der Abgasregelvorrichtungen eingesetzt sein und eine Konfiguration ohne Y-Rohrführung kann auch verwendet werden. Gemäß 2A sind einige Zylinder einer ersten Brennkammergruppe 210 mit dem ersten Katalysator 220 verbunden, während die restlichen Zylinder mit einem Katalysator 222 verbunden sind. Stromaufwärts des Katalysators 220 und stromabwärts der ersten Zylindergruppe 210 liegt ein zweiter Abgasfühler 232. In diesem Fall hat jede Gruppe 210 und 212 vier Zylinder. Jedoch könnte jede Gruppe 210 oder 212 in weitere Gruppen unterteilt werden, z. B. pro Zylinderbank. Dies würde zu vier Zylindergruppen führen (zwei auf jeder Bank, jede mit zwei Zylindern in der Gruppe). Auf diese Weise können zwei verschiedene Zylindergruppen mit demselben Abgasweg auf einer Seite der Motorbank gekoppelt sein.
Gleichermaßen sind einige Zylinder der zweiten Brennkammergruppe 212 mit einem zweiten Katalysator 222 verbunden, wohingegen die übrigen mit dem Katalysator 220 verbunden sind. Stromaufwärts und stromabwärts sind jeweils Abgassauerstofffühler 234 und 236 angeordnet. Aus dem ersten und zweiten Katalysator 220 und 222 ausströmendes Abgas vermischt sich in einem Y-Rohrteil, bevor es stromabwärts in einen Unterbodenkatalysator 224 eintritt. Außerdem sind Abgassauerstofffühler 238 und 240 jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators 224 angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Katalysatoren 220 und 222 Platin- und Rhodiumkatalysatoren, die im Magerbetrieb Oxidanzien zurückhalten und im fetten Betrieb die zurückgehaltenen Oxidanzien freigeben und reduzieren. Außerdem können diese Katalysatoren mehrere Blöcke (Monolithe) haben und weiterhin mehrere separate Abgasregelvorrichtung repräsentieren.
Gleichermaßen hält der stromabwärts liegende Unterbodenkatalysator 224 im Magerbetrieb Oxidanzien zurück und gibt diese im fetten Betrieb frei und reduziert sie. Gemäß der obigen Beschreibung kann der stromabwärts liegende Katalysator 224 eine Gruppe von Blöcken haben oder mehrere Abgasregelvorrichtungen repräsentieren. Der stromabwärts liegende Katalysator 224 ist typischerweise einer, der Edelmetall und Erdalkali- sowie Alkalimetall und Oxide unedlen Metalls enthält. In diesem besonderen Beispiel enthält der stromabwärts liegende Katalysator 224 Platin und Barium.
Es ist zu bemerken, dass verschiedene andere Abgasregelvorrichtungen verwendet werden können, z. B. Palladium oder Perovskite enthaltende Katalysatoren. Außerdem können für die Abgassauerstofffühler 230 bis 240 verschiedenartige Fühler verwendet werden. Z. B. kann ein linearer Sauerstofffühler eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über einen breiten Bereich liefern. Außerdem kann ein schaltender Abgassauerstofffühler am stöchiometrischen Punkt einen Schaltpunkt im Fühlerausgangssignal erzeugen. Weiterhin kann das System auch weniger als alle Sensoren 230 bis 240 vorsehen, z. B. nur die Sensoren 230, 234 und 240. In einem anderen Beispiel können nur die Fühler 230, 234 nur mit den Abgasregeleinrichtungen 220 und 222 verwendet werden. Weiterhin können auch andere Zylinderzahlen verwendet werden, obwohl 2A einen V8-Motor zeigt. Beispielsweise kann ein I4-Motor verwendet werden, bei dem es zwei Zylindergruppen gibt, die zu einem gemeinsamen Abgasweg mit einer stromaufwärts und stromabwärts liegenden Abgasregelvorrichtung führen.
Wenn das in 2A gezeigte System in einem LUFT/MAGER-Betrieb arbeitet, wird die erste Brennkammergruppe 210 mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis (typischerweise magerer als etwa 18:1) und die zweite Brennkammergruppe 212 ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben. Somit ist in diesem Fall und während dieses Betriebs das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas ein Gemisch aus Luft aus den ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitenden Zylindern und eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von den ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennenden Zylindern. Auf diese Weise kann Kraftstoffdampf vom Ventil 168 in den Zylindern der Gruppe 210 auch während des LUFT/MAGER-Betriebs verbrannt werden. Hier soll bemerkt werden, dass der Motor auch in jeder der fünf weiter unten bezogen auf 3A1 beschriebenen unterschiedlichen Betriebsarten arbeiten kann. Bemerkt werden soll, dass wie nachstehend mehr im Einzelnen beschrieben wird, die gewählte Betriebsweise auf dem gewünschten Motorausgangsdrehmoment, darauf, ob die Leerlaufdrehzahlregelung aktiviert ist, auf der Abgastemperatur und auf verschiedenen anderen Betriebsbedingungen beruhen kann.
Nun wird in Bezug auf 2B ein ähnliches System wie in 2A beschrieben, bei dem jedoch ein zweifaches Kraftstoffdampfspülsystem mit einem ersten und zweiten Spülventil 168A und 168B eingesetzt ist. Deshalb ist bei jeder Zylindergruppe 210 und 212 eine unabhängige Regelung des Kraftstoffdampfes vorgesehen. Wenn das System von 2B in einem Luft/Magermodus betrieben wird, arbeitet die erste Brennkammergruppe 210 mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (typischerweise magerer als etwa 18:1) und die zweite Brennkammergruppe 212 ohne Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffdampfspülung für die Gruppe 210 mittels des Ventils 168A eingeschaltet (und die Gruppe 212 über das Ventil 168B ausgeschaltet) ist. Alternativ wird die erste Zylindergruppe 210 ohne Kraftstoffeinspritzung und die zweite Zylindergruppe 212 mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, wobei die Kraftstoffdampfspülung zur Gruppe 212 über das Ventil 1686 eingeschaltet (und die zur Gruppe 210 über das Ventil 168A ausgeschaltet) ist. Auf diese Weise kann der LUFT/MAGER-Betrieb in dem System in verschiedenen Zylindergruppen abhängig von den Betriebsbedingungen oder eine Umschaltung zwischen den Zylindergruppen, um einen gleichmäßigen Verschleiß zu erzielen, ausgeführt werden.
2C zeigt einen V6-Motor mit einer ersten Brennkammergruppe 250 auf einer Bank und einer zweiten Gruppe 252 auf einer zweiten Bank. Das restliche Abgassystem ist dasselbe, wie es bezogen auf die 2A und 2B beschrieben wurde. Das Kraftstoffdampfspülsystem hat ein einzelnes Regelventil 168, das zu den Zylindern der Gruppe 250 führt.
Wenn das System der 2C im LUFT/MAGER-Betrieb arbeitet, wird die erste Brennkammergruppe 250 mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (typischerweise magerer als etwa 18:1) und die zweite Brennkammergruppe 252 ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben. Deshalb ist in diesem Fall und während dieses Betriebs das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas ein Gemisch der Luft aus den Zylindern ohne eingespritzten Kraftstoff und eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von den eine Magerverbrennung ausführenden Zylindern. Auf diese Weise kann Kraftstoffdampf vom Ventil 168 in der Zylindergruppe 250 auch während des LUFT/MAGER-Betriebs verbrannt werden. Zu bemerken ist, dass der Motor auch in jeder der fünf verschiedenen weiter unten bezogen auf die 3A1 beschriebenen Betriebsarten arbeiten kann.
2D zeigt ein System, das dem in 2C ähnelt, jedoch ein zweifaches Kraftstoffdampfspülsystem mit einem ersten und zweiten Spülventil 168A und 168B hat. Mit dieser Konfiguration ist eine unabhängige Regelung der Kraftstoffdämpfe zwischen jeder Zylindergruppe 250 und 252 erreicht. Wenn das System der 2D im Luft/Magermodus arbeitet, wird die erste Brennkammergruppe 250 mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (typischerweise magerer als etwa 18:1) und die zweite Brennkammergruppe 252 ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben, und die Kraftstoffdampfspülung kann über das Ventil 168A für die Gruppe 250 freigegeben werden (und für die Gruppe 212 über das Ventil 168B abgeschaltet werden). Alternativ wird die erste Brennkammergruppe 250 mit Kraftstoffeinspritzung und die zweite Brennkammergruppe 252 mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben und die Kraftstoffdampfspülung für die Gruppe 252 über das Ventil 168B freigegeben (und für die Gruppe 250 über das Ventil 168A abgeschaltet). Auf diese Weise kann das System den LUFT/MAGER-Betrieb abhängig von den Betriebsbedingungen in verschiedenen Zylindergruppen ausführen oder zwischen den Zylindergruppen umschalten, um den Verschleiß auszugleichen. Zu bemerken ist, dass der Motor auch in jeder der weiter unten bezogen auf 3A1 gezeigten fünf verschiedenen Betriebsarten betrieben werden kann.
2E zeigt einen V6-Motor ähnlich wie der in 2C, jedoch mit dem Zusatz eines Abgasrückführsystems (EGR-System) und eines Ventils 178. Gemäß 2E nimmt das EGR-System von den Zylindern in der Zylindergruppe 250 ausgelassene Abgase und führt sie zum Einlasskrümmer (stromabwärts der Drosselklappe) zurück. Über den Einlasskrümmer gehen die EGR-Gase zu beiden Zylindergruppen 250 und 252. Der restliche Teil des Abgassystems ist ähnlich dem in 2A und 2B beschriebenen. Wie zuvor beschrieben, kann der Motor in jeder der fünf verschiedenen Betriebsarten arbeiten, die weiter unten bezogen auf die 3A1 beschrieben sind.
2F zeigt ein System, das ähnlich dem in 2E ist, jedoch ein zweifaches Kraftstoffdampfspülsystem mit einem ersten und zweiten Spülventil 168A und 168B hat. Außerdem werden die EGR-Gase statt der Gruppe 250 der Gruppe 252 entnommen. Wieder kann der Motor in jeder der in 3A1 gezeigten fünf verschiedenen Betriebsarten arbeiten.
2G zeigt ein System, das ähnlich dem in 2A ist, jedoch ein Abgasrückführsystem und ein Ventil 178 hat, um die Abgase, die von einigen Zylindern in der Gruppe 210 und von einigen Zylindern in der Gruppe 212 stammen, in den Ansaugkrümmerstrom abwärts des Drosselventils zu leiten. Wieder kann dieser Motor in jeder der fünf weiter unten bezogen auf 3A1 beschriebenen verschiedenen Betriebsarten arbeiten.
2H zeigt ein System ähnlich dem in 2G, jedoch mit einem zweifachen Kraftstoffdampfspülsystem mit einem ersten und zweiten Spülventil 168A und 168B. Wieder kann dieser Motor in jeder der fünf weiter unten bezogen auf die 3A1 beschriebenen verschiedenen Betriebsarten arbeiten.
2I zeigt einen V6-Motor mit einer ersten Zylindergruppe 250 auf einer ersten Bank und einer zweiten Zylindergruppe 252 auf einer zweiten Bank. Allerdings ist ein erster Abgasweg einschließlich einer stromaufwärts gelegenen Abgasregeleinrichtung 220 und einer stromabwärts gelegenen Abgasregeleinrichtung 226 mit der Zylindergruppe 250 verbunden. Außerdem sind ein Abgaskrümmerfühler 230, ein Zwischenfühler 232 zwischen den Einrichtungen 220 und 226 und ein stromabwärts gelegener Fühler 239 vorgesehen, um die verschiedenen Luft/Kraftstoff-Verhältniswerte im Abgas zu messen. In einem Beispiel sind die Einrichtungen 220 und 226 Dreiwegekatalysatoren mit einem oder mehreren darin enthaltenen Blöcken. Gleichermaßen ist ein zweiter Abgasweg gezeigt, der mit der Zylindergruppe 252 gekoppelt ist und eine stromaufwärts gelegene Abgasregeleinrichtung 222 und eine stromabwärts gelegene Abgasregeleinrichtung 228 enthält. Weiterhin sind ein Abgaskrümmerfühler 234, ein Zwischenfühler 236 zwischen den Einrichtungen 222 und 228 sowie ein stromabwärts gelegener Fühler 241 gezeigt, um die verschiedenen Luft/Kraftstoff-Verhältniswerte im Abgas zu messen. In einem Beispiel sind die Einrichtungen 222 und 228 Dreiwegekatalysatoren mit einem oder mehreren darin enthaltenen Blöcken.
Weiterhin haben bezogen auf 2I beide Gruppen 250 und 252 einen mit ihnen verbundenen variablen Ventilsteller (jeweils 270 und 272), mit dem die Zylindereinlass- und/oder -auslassventile im Betrieb eingestellt werden. In einem Beispiel bestehen diese aus variablen Nockenzeitstellelementen, wie sie oben anhand der 1A und 1B beschrieben sind. Allerdings können auch alternativ Steller, z. B. variable Ventilhubsteller oder schaltende Nockensysteme, verwendet werden. Außerdem können individuelle Stellelemente mit jedem Zylinder verbunden sein, wie dies bei elektronischen Ventilstellsystemen der Fall ist. Bemerkt werden soll, dass 2I und auch der Rest der Figuren in 2 schematische Darstellungen sind. Beispielsweise können die gespülten Dämpfe vom Ventil 168 über Ansaugöffnungen mit angesaugter Luft wie in 2J zugeführt werden, statt über individuelle Wege zu jedem Zylinder in der Gruppe wie in 2I. Wie zuvor kann auch dieser Motor in verschiedenen Motorbetriebsarten arbeiten, wie sie in 3A1 oder in den verschiedenen nachstehend beschriebenen Routinen gezeigt sind.
Nun zeigt 2J ein System ähnlich dem in 2I, jedoch mit einer anderen Zufuhr des Spülkraftstoffdampfs in den Ansaugkrümmer vom Ventil 168. Zu bemerken ist, dass ein derartiges System an die verschiedenen in 2 zuvor und nachstehend beschriebenen Systeme angepasst werden kann, wie bereits hinsichtlich bereits 2I bemerkt wurde, obwohl ein Verfahren abhängig von den in Betracht kommenden Betriebsarten gegenüber den anderen Verfahren Vorteile bringen kann.
2K zeigt einen V8-Motor mit einer ersten Zylindergruppe 210, die über beide Zylinderbänke reicht, und einer zweiten Zylindergruppe 212, die ebenfalls beide Zylinderbänke umfasst. Außerdem ist eine Abgassystemkonfiguration gezeigt, die Abgase von der Gruppe 212 zusammenführt, bevor sie zu einer Abgasregeleinrichtung 260 strömen. Gleichermaßen werden die von der Einrichtung 260 ausgelassenen Gase mit den von der Gruppe 210 stammenden unbehandelten Abgasen gemischt, bevor sie in die Abgasregeleinrichtung 262 strömen. Dies wird in diesem Beispiel durch einen über Kreuz geführten Abgaskrümmer erreicht. Genauer sind ein Abgaskrümmer 256 mit den inneren beiden Zylindern der oberen Bank der Gruppe 212, ein Abgaskrümmer 257 mit den äußeren beiden Zylindern der oberen Bank der Gruppe 210, ein Abgaskrümmer 258 mit den inneren beiden Zylindern der unteren Zylinderbank der Gruppe 210 und ein Abgaskrümmer 259 mit den äußeren beiden Zylindern der unteren Bank der Gruppe 212 verbunden. Dann sind die Krümmer 257 und 258 zusammengeführt und die so zusammengeführten Abgase werden anschließend mit den von den Einrichtung 260 ausgelassenen Abgase gemischt (bevor sie in die Einrichtung 262 eintreten), und die Krümmer 256 und 259 sind zusammengeführt und führen zur Einrichtung 260. Ein Luft/Kraftstoff-Fühler 271 liegt im Abgasweg stromaufwärts von der Einrichtung 260 (nach der Verbindung der Krümmer 256 und 259). Ein Luft/Kraftstoff-Fühler 273 liegt im Abgasweg stromaufwärts der Einrichtung 262 vor der Zusammenführung der Gase von den Gruppen 210 und 212. Ein Luft/Kraftstoff-Fühler 274 liegt im Abgasweg stromaufwärts der Einrichtung 262 nach der Zusammenführung der Gase von den Gruppen 210 und 212. Ein Luft/Kraftstoff-Fühler 276 liegt im Abgasweg stromabwärts der Einrichtung 262.
In einem besonderen Beispiel sind die Einrichtungen 260 und 262 Dreiwegekatalysatoren, und wenn der Motor in einem Betrieb mit teilweise geschalteter Kraftstoffzufuhr arbeitet, wird in der Gruppe 212 eine um den stöchiometrischen Wert oszillierende Verbrennung ausgeführt (behandelt in der Einrichtung 260), wohingegen die Gruppe 210 Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt. In diesem Fall wird die Einrichtung 262 mit Sauerstoff gesättigt. Alternativ können, wenn beide Zylindergruppen verbrennen, beide Einrichtungen 260 und 262 die Abgasemission bei einer Verbrennung um den stöchiometrischen Wert behandeln. Auf diese Weise lässt sich ein Betrieb, bei dem ein Teil der Zylinder abgeschaltet ist, in einem V8-Motor ungerader Zündfolge mit reduziertem Motorgeräusch und verringerter Vibration ausführen. Zu bemerken ist, dass auch (nicht gezeigte) zusätzliche Abgasregeleinrichtungen vorhanden sein können, die ausschließlich mit der Gruppe 210 stromaufwärts der Einrichtung 262 gekoppelt sind.
2L zeigt einen weiteren V8-Motor mit einer beide Zylinderbänke umfassenden ersten Zylindergruppe 210 und einer beide Zylinderbänke umfassenden zweiten Zylindergruppe 212. In diesem Beispiel ist jedoch eine erste Abgasregeleinrichtung 280 mit zwei Zylindern in der oberen Bank (von der Gruppe 212) und eine zweite Abgasregeleinrichtung 282 mit zwei Zylindern der unteren Bank (von der Gruppe 212) gekoppelt. Stromabwärts der Einrichtung 280 führt ein Krümmer 257 die Abgase von den restlichen beiden Zylindern in der oberen Bank (von der Gruppe 210) zusammen. Gleichermaßen führt stromabwärts von der Einrichtung 282 ein Krümmer 258 Abgase von den restlichen beiden Zylindern in der unteren Bank (von der Gruppe 210) zusammen. Dann werden diese beiden Abgasströme vereinigt, bevor sie in eine stromabwärts gelegene Einrichtung 284 eintreten.
In einem besonderen Beispiel sind die Einrichtungen 280, 282 und 284 Dreiwegekatalysatoren, und wenn der Motor mit teilweise abgeschalteter Kraftstoffzufuhr arbeitet, führt die Gruppe 212 eine um den stöchiometrischen Wert oszillierende Verbrennung aus (die Behandlung findet in den Einrichtungen 280 und 282 statt), wohingegen die Gruppe 210 Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt. In diesem Fall wird die Einrichtung 284 mit Sauerstoff gesättigt. Alternativ können die Einrichtungen 280, 282 und 284, wenn beide Zylindergruppen Eine Verbrennung um den stöchiometrischen Wert ausführen, die Abgasemissionen mit Verbrennung behandeln. In dieser Weise kann ein Betrieb mit teilweise abgeschalteten Zylindern in einem V8-Motor mit ungerader Zündfolge bei reduziertem Motorgeräusch und verringerter Vibration ausgeführt werden.
Es ist zu bemerken, dass die beiden 2K und 2L ein Kraftstoffdampfspülsystem und ein Ventil 168 zeigen, durch das der Gruppe 210 Kraftstoffdämpfe zugeführt werden.
2M zeigt einen V8-Motor mit zwei Bänken. Der mit ungerader Zündfolge verbrennene V8-Motor arbeitet, indem in jeder Bank zwei Zylinder um den stöchiometrischen Wert verbrennen und zwei Zylinder Luft pumpen. Die stöchiometrischen Abgase und Luft werden dann durch ein verzweigtes Abgasrohr einem verzweigten Metallsubstratkatalysator zugeführt, der weiter unten bezogen auf die 14 und 15 näher beschrieben wird. Die stöchiometrische Seite des Katalysators reduziert die Emission ungestört von der Luftseite des Abgases. Die Wärme von der stöchiometrischen Seite des Abgases hält den gesamten Katalysator während den Betriebszuständen über einer Abbrandtemperatur. Wenn der Motor dann im 8-Zylinderbetrieb arbeitet, befindet sich die Luftseite des Katalysators im Abbrandzustand und kann die Emissionen verringern. Eine fette Regeneration der Luftseite des Katalysators kann auch beim Wechsel von der 4- zur 8-Zylinderbetriebsart ausgeführt werden, bei der die zwei Zylinder, die Luft pumpen, momentan mit fettem Gemisch arbeiten, um das im Katalysator vor der Rückkehr zum stöchiometrischen Betrieb angesammelte Sauerstoffmaterial zu reduzieren, wie dies noch im Einzelnen nachstehend beschrieben wird. Diese Regeneration kann zwei Ziele erreichen: 1) der Katalysator wird im Dreiwegebetrieb funktionieren, wenn die Zylinder zur stöchiometrischen Betriebsweise zurückgeführt werden, und 2) die Regeneration des angesammelten Sauerstoffmaterials wird im Ergebnis die Verbrennung des überschüssigen CO/H₂ im fetten Abgas erreichen und außerdem die Temperatur des Katalysators anheben, wenn dieser während der Zeit, wo nur Luft durch die deaktivierten Zylinder gepumpt wurde, abgekühlt ist.
Weiterhin zeigt 2M einen Abgaskrümmer 302, der mit den inneren beiden Zylindern der oberen Bank (von der Gruppe 212) verbunden ist. Ein Abgaskrümmer 304 ist mit den äußeren beiden Zylindern der oberen Bank (von der Gruppe 210) verbunden. Ein Abgaskrümmer 308 ist mit den inneren beiden Zylindern der unteren Bank verbunden (von der Gruppe 210). Ein Abgaskrümmer 306 ist mit den äußeren beiden Zylindern der unteren Bank (von der Gruppe 212) verbunden. Wie gezeigt, führen die Abgaskrümmer 302 und 304 zu einem Einlassrohr (305) einer Einrichtung 300. Gleichermaßen führen die Abgaskrümmer 306 und 308 zu einem Einlassrohr (307) einer Einrichtung 302, die, wie oben bemerkt, weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. Die Abgase aus den Einrichtungen 300 und 302 werden einzeln gemischt und dann vereinigt, bevor sie in eine Einrichtung 295 strömen. Außerdem sind ein Kraftstoffdampfspülsystem und ein Regelventil 168 gezeigt, die der Gruppe 212 Kraftstoffdämpfe zuführen.
Wiederum kann, wie oben beschrieben, auch ein I4-Motor verwendet werden, der eine gleichartige Abgas-Einlasskonfiguration zu einer Bank, wie bei der oben beschriebenen Konfiguration des V8-Motors und bei den nachstehend beschriebenen Figuren hat.
Die Konfigurationen in den 2N, 2O und 2P ähneln jeweils denen in den 2A, 2L und 2M mit der Ausnahme, dass eine erste und zweite variable Ventilstellereinheit, in diesem besonderen Beispiel variable Nockenzeitstellelemente 270 und 272 zugefügt sind.
2Q zeigt ein Beispiel eines V6-Motors mit Abgasemissionsregeleinrichtungen 222 un 224. In diesem Beispiel ist eine Abgasemissionsregeleinrichtung 222 ausschließlich mit einer Zylindergruppe 252 und keine Abgasemissionsregeleinrichtung mit der Gruppe 250 verbunden. Stromabwärts kann eine dritte (nicht gezeigte) Abgasemissionsregeleinrichtung hinzugefügt werden. Obwohl 2Q als Beispiel einen V6-Motor zeigt, können in dieser Konfiguration auch andere Motoren, wie ein V10-, V12-Motor u. s. w. eingesetzt sein.
2R zeigt ein beispielhaftes System, wo alle Zylinder Kraftstoffdämpfe zugeführt bekommen, und im Fall der Betriebsweise mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr ist eine Kraftstoffdampfspüloperation überflüssig.
Die 2S und 2T zeigen jeweils noch ein anderes beispielhaftes System für einen Motor mit variabler Ventilstellung (z. B. eine variable Nockenzeiteinstellung von Einrichtungen 270 und 272) zusammen mit einem Kraftstoffdampfspülsystem, das ein einzelnes Ventil 168 in 2S und doppelte Spülventile 168A und 168B in 2T hat.
Für die in den 2A–2T gezeigten Motorkonfigurationen gibt es verschiedene Kraftstoffdampfbetriebsweisen, von denen einige nachstehend aufgelistet sind:

– die erste Zylindergruppe arbeitet mit Magerverbrennung und Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe saugt Gase ohne eingespritzten Kraftstoff an;
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe saugt Gase ohne eingespritzten Kraftstoff an;
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe saugt Gase ohne eingespritzten Kraftstoff an;
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch ohne Kraftstoffdampf;
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett ohne Kraftstoffdämpfe;
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt mager mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff);
– die erste Zylindergruppe verbrennt fett mit Kraftstoffdampfspülung (und eingespritztem Kraftstoff) und die andere Zylindergruppe verbrennt stöchiometrisch mit Kraftstoffdämpfen (und eingespritztem Kraftstoff).

Jede dieser Betriebsarten kann weitere Variationen, z. B. eine unterschiedliche VCT-Zeiteinstellung zwischen den Zylinderbänken u. s. w., enthalten. Außerdem ist zu bemerken, dass die Betriebsweise mit Zylinderabschaltung ein praktisch unendlich großes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzielt, da solchen Zylindern im Wesentlichen kein Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird (obwohl im Einlassport und um die Einlassventile etwas Kraftstoff vorhanden sein kann, der sich gegebenenfalls abbaut). An sich ist das effektive Luft/Kraftstoff-Verhältnis z. B. wesentlich größer als etwa 100:1. Allerdings kann es abhängig von den Motorkonfigurationen zwischen 60:1 und einem praktisch unendlichen Wert variieren. Im Hinblick auf die verschiedenen in den 2A–2R gezeigten Systeme können verschiedene Systemkonfigurationen eine Herausforderung stellen, die hier angeführt sind. Beispielsweise kann ein V8-Motor, wie er in 2A gezeigt ist, eine ungerade Zündfolge haben, so dass, wenn es erwünscht ist, eine Gruppe von vier Zylindern abzuschalten, zwei Zylinder auf jeder Bank abgeschaltet werden, damit die Vibration im akzeptablen Bereich bleibt. Dadurch ergeben sich Probleme, da, wie in 2A gezeigt ist, einige Abgassystemkonfigurationen die Emissionen von der gesamten Bank gemeinsam behandeln. Außerdem kann, wie die 2S–2T zeigen, ein einzelner Ventilsteller zur Einstellung sämtlicher Ventile der Zylinder in einer Bank verwendet werden, obwohl einige Zylinder in der Bank abgeschaltet sind, wohingegen andere arbeiten. Abgesehen von derartigen V8-Motoren können einige V6-Motoren mit einer abgeschalteten Zylinderbank arbeiten und ermöglichen, dass eine ganze Zylinderbank, eine Zylindergruppe bildet, die ohne Kraftstoffeinspritzung arbeitet. Jede dieser verschiedenen Systemarten hat deshalb ihre eigenen potenziellen Ergebnisse und Probleme wie auch Vorteile, wie sie anhand der nachstehend beschriebenen Routinen mehr im Einzelnen beschrieben werden.
Es ist auch zu bemerken, dass ein verzweigtes Ansaugsystem (gemäß den Zündfolgegruppen) für die Zufuhr von Frischluft verwendet werden kann. Ein solches System ähnelt dem in 2T mit der Ausnahme, dass die Ventile 168A und 168B durch elektronisch geregelte Drosseln ersetzt würden. In diesem Fall kann den beiden Zweigen des Ansaugsystems Spülkraftstoffdampf zusammen mit dem Luftstrom so zugeführt werden, dass eine separate Regelung der Kraftstoffdampfspülung und des Luftstroms zwischen den Gruppen 210 und 212 erreicht werden kann. Wie jedoch oben bezogen auf die 2I und 2J beschrieben wurde, kann der Einsatz z. B. von VCT-Stellern zu unterschiedlichen Luftströmen (oder Luftladungen) in die Zylinder der Gruppen 250 und 252 führen, ohne dass ein geteiltes Ansaugsystem nötig ist.
Mehrere Regelstrategien lassen sich verwenden, um verschiedenen Zylindergruppen unterschiedliche Luftmengen zuzuführen, wie nachstehend mehr im Einzelnen beschrieben wird. Als ein Beispiel kann eine getrennte Regelung des Luftstroms zu verschiedenen Zylindergruppen (z. B. über VCT-Steller 270, 272 in den 2I und 2J) mit einem geteilten Zündbetrieb verwendet werden, um einer Zylindergruppe mehr (oder weniger) Luft zuströmen zu lassen. Außerdem kann es bei manchen Betriebsbedingungen keine Luftmenge geben, die die Anforderungen hinsichtlich der Stabilität der Verbrennung, der Wärmeerzeugung und der Nettoleistung/des Nettodrehmoments erfüllt. Z. B. kann die Leistung erzeugende Zylindergruppe eine minimale Zündvorverlegung für die Stabilisierung haben, oder die Wärme erzeugende Zylindergruppe kann einen maximalen Wärmestrom auf Grund von Materialbeschränkungen haben. Zylinderbank-VCT und/oder verzweigtes Luftansaugen können dazu dienen, diese Anforderungen mit für verschiedene Zylindergruppen gewählten unterschiedlichen Luftmengen zu erfüllen.
Ein anderes Beispiel einer Regelstrategie, das einen verzweigten Einlass (oder VCT in einem V6- oder V10-Motor) verwendet, würde einen kleineren Pumpverlust im Zylinderabschaltbetrieb dadurch ermöglichen, dass der Luftstrom zu dieser Gruppe verändert wird, wo VCT nicht nur einer Zündgruppe zugeordnet ist.
Die nachstehend angeführten weiteren Einzelheiten der Steuerroutinen können bei verschiedenen Motorkonfigurationen eingesetzt werden, wie sie anhand der 2A–2T beschrieben wurden. Die hier einschlägigen Fachleute werden erkennen, dass die in den Flussdiagrammen nachstehend beschriebenen speziellen Routinen eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien realisieren können, wie z. B. ereignisaktiviert, unterbrechungsaktiviert, Multitaskverarbeitung, Mehrpfadverarbeitung und dergleichen. Verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen können in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder auch in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung notwendig, sondern dient zur leichteren Beschreibung und zum leichteren Verständnis. Obwohl dies nicht explizit dargestellt ist, wird ein Fachmann erkennen, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen abhängig von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden können. Außerdem stellen diese Figuren grafisch einen in ein computerlesbares Speichermedium in der Steuer/Regeleinheit 12 zu programmierenden Code dar.
3A1 veranschaulicht grafisch das abgegebene Drehmoment über der Drehzahl des Motors. Obwohl in dieser Beschreibung die abgegebene Leistung des Motors durch dessen Drehmoment dargestellt ist, können auch verschiedene andere Parameter verwendet werden, z. B. das Raddrehmoment, die Motorleistung, die Motorlast oder andere. Die grafische Darstellung zeigt das maximale erreichbare Drehmoment, das in jeder der fünf Betriebsarten erzeugt werden kann. Es ist zu bemerken, dass ein Prozentsatz der erreichbaren Drehmoments oder eines anderen geeigneten Parameters statt des maximalen zur Verfügung gestellten Drehmoments verwendet werden kann. Außerdem muss die horizontale Linie nicht notwendigerweise dem Nulldrehmoment des gebremsten Motors entsprechen. Die fünf Betriebsarten in diesem Ausführungsbeispiel enthalten:

– alle Zylinder werden mit durchgepumpter Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff betrieben (es sei bemerkt, dass in dieser Betriebsart die Drossel im Wesentlichen geöffnet oder geschlossen sein kann) und diese Betriebsart ist als Linie 3A1-8 in dem in 3A1 dargestellten Beispiel veranschaulicht;
– Betrieb einiger Zylinder auf der mageren Seite des stöchiometrischen Werts und der verbleibenden Zylinder mit durchgepumpter Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff (Bemerkung: die Drossel kann während dieser Betriebsart im Wesentlichen geöffnet sein), und dies ist durch die Linie 3A1-6 in dem in 3A1 dargestellten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
– Betrieb einiger Zylinder am stöchiometrischen Wert und der restlichen Zylinder mit gepumpter Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff (Bemerkung: die Drossel kann bei dieser Betriebsart im Wesentlichen geöffnet sein), was in dem in 3A1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Linie 3A1-4 gezeigt ist;
– Betrieb aller Zylinder auf der mageren Seite des stöchiometrischen Werts (Bemerkung: die Drossel kann bei dieser Betriebsart im Wesentlichen geöffnet sein), was in dem in 3A1 dargestellten Beispiel als Linie 3A1-2 gezeigt ist;
– Betrieb aller Zylinder im Wesentlichen am stöchiometrischen Wert (oder etwas auf der fetten Seite des stöchiometrischen Werts) für das höchste erreichbare Motordrehmoment, wie dies in dem in 3A1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Linie 3A1-0 veranschaulicht ist.

Oben ist ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Achtzylindermotors beschrieben, bei dem die Zylinder in zwei gleiche Gruppen unterteilt sind. Wie zuvor und auch nachstehend beschrieben, können auch verschiedene andere Motorkonfigurationen verwendet werden. Besonders können Motoren mit unterschiedlicher Zylinderzahl eingesetzt werden, und die Zylinder können in Gruppen mit ungleichen Zylinderzahlen und auch noch weiter unterteilt sein für zusätzliche Betriebsarten. Für das in 3A1 dargestellte Beispiel, das einen V8-Motor einsetzt, stellt die Linie 3A1-16 eine Betriebsweise dar, bei der vier Zylinder mit Luft und im Wesentlichen ohne Kraftstoff arbeiten, die Linie 3A1-14 eine Betriebsweise, bei der vier Zylinder am stöchiometrischen Wert und vier Zylinder mit Luft betrieben werden. Die Linie 3A1-12 zeigt acht im Magerbetrieb arbeitende Zylinder, Linie 3A1-10 zeigt acht beim stöchiometrischen Wert arbeitende Zylinder und die Linie 3A1-18 zeigt, dass alle Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten.
Die oben beschriebene grafische Darstellung stellt den Bereich des verfügbaren Drehmoments in jeder beschriebenen Betriebsart dar. Genauer kann das verfügbare Motorausgangsdrehmoment für jede der beschriebenen Betriebsarten jedes Drehmoment sein, das kleiner als das durch die grafische Darstellung veranschaulichte maximale Drehmoment ist. Es ist auch festzustellen, dass in jeder Betriebsart, wo das gesamte Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf der mageren Seite des stöchiometrischen Werts liegt, der Motor periodisch zu einem Betrieb umschalten kann, bei dem alle Zylinder beim stöchiometrischen Wert oder mit fettem Gemisch arbeiten. Dies wird zur Reduktion der in den Abgasemissionsregeleinrichtungen eingelagerten Oxidanzien (z. B. NO_x) ausgeführt. Beispielsweise kann dieser Übergang auf Grund der Menge von in den Abgasemissionsregeleinrichtungen eingelagertem NO_x oder auf Grund der Menge von die Abgasemissionsregeleinrichtungen verlassendem NO_x oder auf Grund der Menge von NO_x im hintersten Abgasrohr pro zurückgelegter Distanz (Meilen) des Fahrzeugs ausgeführt werden.
Zur Veranschaulichung der Übergangs zwischen den verschiedenen Betriebsarten werden verschiedene Operationen beschrieben. Das Folgende ist einfach eine beispielhafte Beschreibung der möglichen Übergänge und stellt nicht nur Betriebsarten dar. Als erstes Beispiel wird ein Motorbetrieb entlang des Pfads A betrachtet. In diesem Fall wird der Motor anfänglich betrieben, indem alle Zylinder abgeschaltet sind. Dann wird in Reaktion auf Betriebsbedingungen eine Änderung des Motorbetriebs entlang des Pfads A gefordert. In diesem Fall ist es erwünscht, dass der Motor mit vier Zylindern auf der Magerseite des stöchiometrischen Werts und mit vier nur Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff arbeitenden Zylindern betrieben wird. In diesem Fall wird den verbrennenden Zylindern zusätzlich Luft zugeführt, um die Verbrennung zu beginnen und dementsprechend das Motordrehmoment zu erhöhen. Gleichermaßen kann dieser Pfad auch umgekehrt in Reaktion auf eine gewünschte Verringerung der Motorausgangsleistung bzw. des abgegebenen Drehmoments gegangen werden.
Als zweites Beispiel betrachten wir den mit B bezeichneten Pfad. In diesem Beispiel verbrennen alle Motorzylinder im Wesentlichen beim stöchiometrischen Wert. In Reaktion auf eine Verringerung des geforderten Motordrehmoments werden acht Zylinder in dem Zustand mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr betrieben und erzeugen ein negatives Motordrehmoment.
Als drittes Beispiel betrachten wir den mit C bezeichneten Pfad. In diesem Fall verbrennen alle Zylinder des Motors ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch. In Reaktion auf eine Verringerung des geforderten Motordrehmoments werden acht Zylinder abgeschaltet und erzeugen ein negatives Motorausgangsdrehmoment. Diesem folgend wird gefordert, den Motorbetrieb auf vier auf der Magerseite der Stöchiometrie verbrennende Zylinder und auf vier Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff pumpende Zylinder umzustellen. Schließlich wird der Motor erneut in die Betriebsart überführt, bei der alle Zylinder ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen.
Als viertes Beispiel betrachten wir den mit D bezeichneten Pfad. Dabei verbrennt der Motor zunächst in allen Zylindern ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch. In Reaktion auf eine Verringerung des geforderten Drehmoments werden acht Zylinder abgeschaltet und erzeugen ein negatives Motorausgangsdrehmoment. Gleichermaßen kann dieser Pfad auch umgekehrt gegangen werden, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erhöhen.
Weiter geben in 3A1 die Linien 3A1-10 bis 3A1-18 für die Motorausgangsleistung oder das Ausgangsdrehmoment eine exemplarische Betriebsweise an. Z. B. zeigt bei der Motordrehzahl N1 die Linie 3A1-10 das verfügbare Motorausgangsdrehmoment, wenn in den acht Zylindern eine Verbrennung am stöchiometrischen Wert stattfindet. Als weiteres Beispiel gibt die Linie 3A1-12 das verfügbare Motorausgangsdrehmoment an, wenn bei der Drehzahl N2 die acht Zylinder des Motors im Magerbetrieb arbeiten. Wenn der Motor mit vier Zylindern ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis verbrennt und mit vier Zylindern Luft pumpt, gibt die Linie 3A1-14 das verfügbare Motorausgangsdrehmoment an, wenn der Motor mit der Drehzahl N3 arbeitet. Die Linie 3A1-16 gibt bei der Motordrehzahl N4 das verfügbare Motorausgangsdrehmoment an, wenn vier seiner Zylinder mager verbrennen und vier seiner Zylinder Luft pumpen. Schließlich gibt die Linie 3A1-18 das verfügbare Motordrehmoment bei der Drehzahl N5 an, wenn seine acht Zylinder Luft pumpen.
3A2 zeigt eine andere grafische Darstellung der Motorausgangsleistung bzw. des Motorausgangsdrehmoments über der Drehzahl. Diese alternative grafische Darstellung zeigt in jeder Betriebsart das erzeugbare Maximaldrehmoment. Hinsichtlich 3A1 ist zu bemerken, dass die horizontale Linie nicht notwendigerweise dem Motorbremsdrehmoment entspricht. Die drei Betriebsarten enthalten in diesem Ausführungsbeispiel:

– alle Zylinder pumpen Luft und erhalten im Wesentlichen keinen Kraftstoff eingespritzt (Bemerkung: die Drossel kann im Wesentlichen geöffnet oder geschlossen sein), und dieser Zustand ist in dem in 3A2 gezeigten Beispiel als Linie 3A2-6 veranschaulicht;
– Betrieb einiger Zylinder am stöchiometrischen Wert, während die restlichen Zylinder Luft im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff pumpen (Bemerkung: die Drossel kann während dieser Betriebsweise im Wesentlichen geöffnet sein), wie die Linie 3A2-4 in dem in 3A2 bezeichneten Beispiel zeigt;
– alle Zylinder verbrennen im Wesentlichen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis (oder gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis etwas angereichert) für ein maximales erreichbares Motordrehmoment, wie dies Linie 3A2-2 in dem in 3A2 dargestellten Beispiel angibt.

3B zeigt eine Routine zur Regelung der Kraftstoffdampfspülung. Allgemein ausgedrückt stellt die Routine das Ventil 168 ein, um die Spülung der Zylindergruppe 210 mit Kraftstoffdampf zu steuern, der darin verbrannt wird. Wie 2A zeigt, können die Zylinder in der Gruppe 210 mit Kraftstoffdampf gespült werden, während sie eine stöchiometrische, fette oder Magerverbrennung ausführen. Außerdem können die Zylinder in der Gruppe 212 eine stöchiometrische, fette oder Magerverbrennung ausführen oder nur mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten. In dieser Weise kann eine Spülung mit Kraftstoffdampf während des Betriebs im Luft/Mager-Modus stattfinden. Außerdem kann eine Kraftstoffdampfspülung während des Betriebs im stöchiometrischen/Luftbetrieb stattfinden.
Bezugnehmend auf 3B ermittelt die Routine im Schritt 310, ob eine Kraftstoffdampfspülung erforderlich ist. Diese Ermittlung kann auf verschiedenen Parametern beruhen, wie z. B. ob der Motor im angewärmten Zustand ist, ob die Fühler und Stellelemente ohne Verschlechterung arbeiten und/oder ob die Zylinder in der Gruppe 210 unter einer rückkoppelnden Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung arbeiten. Wenn im Schritt 310 die Antwort ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 312 fort und aktiviert das Ventil 168. Dann schätzt im Schritt 314 die Routine die Menge des Spülkraftstoffdampfs in den durch das Ventil 168 strömenden Kraftstoffdämpfen ab. Es ist zu bemerken, dass es verschiedene Wege zur Abschätzung der Spülkraftstoffdampfmenge auf Grund der Ventilposition, der Motorbetriebsbedingungen, des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas, der eingespritzten Kraftstoffmenge und verschiedener anderer Parameter gibt. Ein beispielhafter Weg wird nachstehend in Bezug auf 4 beschrieben. Danach stellt die Routine im Schritt 316 die Öffnung des Ventils 168 auf Grund der abgeschätzten Spülmenge ein, um eine gewünschte Spülmenge zur Verfügung zu stellen. Wieder gibt es verschiedene Wege, die zur Erzeugung dieser Regeltätigkeit verwendet werden können, wie z. B.: eine Rückkopplungsregelung, eine Vorwärtsregelung oder Kombinationen davon. Außerdem kann die geforderte Spülmenge auf verschiedenen Parametern beruhen, wie z. B. auf der Motordrehzahl und der Motorlast und auf dem Zustand des Aktivkohlebehälters im Kraftstoffdampfspülsystem. Weiterhin kann die geforderte Spülmenge auf der zur Vervollständigung der Spülung nötigen Zeitdauer beruhen.
Vom Schritt 316 fährt die Routine mit Schritt 318 fort und ermittelt, ob die geschätzte Spülmenge kleiner als eine maximale Spülmenge (min_prg) ist. Eine weitere Angabe, ob die Kraftstoffdampfspülung im Wesentlichen beendet ist, besteht darin, ob das Spülventil 168 für eine vorbestimmte Betriebsdauer vollständig geöffnet worden ist. Wenn im Schritt 318 die Antwort nein lautet, wird die Routine beendet. Alternativ fährt die Routine, wenn die Antwort in Schritt 318 ja lautet, mit Schritt 320 fort und schaltet die Kraftstoffdampfspülung ab und schließt das Ventil 168. Außerdem fährt die Routine, wenn die Antwort im Schritt 310 nein lautet, mit Schritt 322 fort, um die Kraftstoffdampfspülung abzuschalten.
Auf diese Weise kann die Spülung eines Teils der Motorzylinder mit Kraftstoffdampf kontrolliert werden, was unterschiedliche Betriebsarten zwischen den Zylindergruppen gestattet.
Bezugnehmend auf 3C wird ein Beispiel einer Routine zur Regelung des Systems beschrieben, wie es in 2B gezeigt ist. Allgemein regelt die Routine die Kraftstoffdampfspülventile 168A und 168B, um eine Spülung mit Kraftstoffdampf selektiv in den Zylindergruppen 210 oder 212 oder in beiden Zylindergruppen zu regeln. Auf diese Weise können unterschiedliche Zylindersätze in verschiedenen Betriebsarten mit Kraftstoffdampfspülung arbeiten, so dass zwischen den Zylindergruppen ein ausgeglichenerer Betrieb erreicht wird.
In 3C ermittelt die Routine im Schritt 322, ob eine Kraftstoffdampfspülung erforderlich ist, wie es oben bezogen auf Schritt 310 von 3B erläutert wurde. Wenn die Antwort in Schritt 322 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 324 fort und trifft eine Auswahl der Zylindergruppe oder Zylindergruppen zur Spülung zusammen mit der Auswahl des Spülventils oder der zu betätigenden Spülventile. Die Wahl der Zylindergruppen, die mit Kraftstoffdampf gespült werden sollen, ist eine Funktion mehrerer Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen. Beispielsweise kann die Routine auf Grund der für die Zylinder notwendigen Kraftstoffdampfspülmenge entweder eine Zylindergruppe oder beide Zylindergruppen wählen. In anderen Worten können beide Zylindergruppen gewählt werden, wenn eine größere Kraftstoffdampfspülung erforderlich ist. Alternativ kann die Routine eine der Zylindergruppen 210 und 212 wählen, wenn eine kleinere Kraftstoffdampfspülmenge erforderlich ist. Wenn z. B. auf Grund geringer Kraftstoffdampfspülanforderungen entschieden ist, nur eine der beiden Zylindergruppen zu wählen, wählt die Routine aus den beiden Gruppen basierend auf verschiedenen Bedingungen aus. Z. B. kann die Entscheidung, welche Gruppe gewählt wird, darauf beruhen, dass für die beiden Gruppen eine gleiche Spülkraftstoffdampfoperation erreicht werden soll. Alternativ können diejenigen Zylinder, die mit einem magereren Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis arbeiten, zur Ausführung der Kraftstoffdampfspülung gewählt werden, um so eine verbesserte Verbrennungsstabilität für den Magerbetrieb zu erreichen. Noch andere Auswahlkriterien können dazu dienen, die Anzahl der Gruppen zu bestimmen und welche Gruppen der Kraftstoffdampfspülung unterworfen werden. Ein weiteres Beispiel ist, falls nur eine einzelne Zylindergruppe gewählt wird, dass die Routine bei der Wahl zwischen den Gruppen abwechselt, um einen gleichmäßigeren Verschleiß der beiden Gruppen zu erzielen. Z. B. kann die Auswahl versuchen, immer die gleiche Anzahl von Motorzyklen bei den Gruppen zu erzielen. Alternativ kann die Auswahl versuchen, immer die gleiche Betriebszeitdauer bei den Gruppen zu erzielen.
Die Routine fährt, wenn die erste Gruppe gewählt ist, mit Schritt 326 fort und betätigt das Ventil 168A. Alternativ fährt die Routine, wenn die zweite Gruppe gewählt ist, mit Schritt 328 fort und betätigt das Ventil 168B. Schließlich fährt die Routine, wenn sowohl die erste als auch die zweite Gruppe gewählt werden, mit Schritt 330 fort und betätigt beide Ventile 168A und 168B.
Von jedem der Schritte 326, 328 oder 330 geht die Routine mit Schritt 332 weiter, um die Kraftstoffdampfspülmenge zu schätzen. Wie oben beschrieben, gibt es verschiedene Wege, die Kraftstoffdampfspülmenge zu schätzen, wie sie nachstehend bezogen auf 4 beschrieben werden. Danach fährt die Routine im Schritt 334 fort mit der Einstellung des gewählten Spülventils (oder der Spülventile) auf Grund der geschätzten Spülmenge, um die geforderte Spülmenge zur Verfügung zu stellen. Wie oben beschrieben, gibt es unterschiedliche Wege zur Ausführung einer rückkoppelnden und/oder Vorwärtsregelung zur Erzeugung der geforderten Spülmenge. Außerdem kann die geforderte Spülmenge auf Grund verschiedener Betriebsbedingungen, wie z. B. der Motordrehzahl und der Motorlast gewählt werden.
Weiter mit 3C ermittelt die Routine im Schritt 336, ob die geschätzte Spülmenge kleiner als eine minimale Spülmenge (min_prg) ist. Wie oben bereits bezogen auf Schritt 318 von 3B beschrieben, endet die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 336 nein lautet. Andernfalls fährt die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 336 ja lautet, mit Schritt 338 fort und unterbindet die Kraftstoffdampfspülung. Wenn die Antwort auf Schritt 336 nein lautet, geht die Routine zum Ende.
Auf diese Weise erhalten beiden Zylindergruppen die Fähigkeit, in der Luft/Mager- oder in der Luft/stöchiometrischen Betriebsart zu arbeiten und Kraftstoffdämpfe zu verbrennen, oder die andere Gruppe pumpt nur Luft ohne Wesentlichen eingespritzten Kraftstoff.
Es ist auch zu bemerken, dass die Routinen der 3B und 3C modifiziert werden können, um mit den Motorkonfigurationen der 2C–2T zu arbeiten.
Bezogen auf 4 wird eine Routine zur Abschätzung der Kraftstoffdampfspülmengen beschrieben. Hier ist anzumerken, dass die Berechnungen für einen V8-Motor mit vier Zylindern pro Bank und mit zwei gespülten Zylindern und zwei nicht gespülten Zylindern auf einer Bank gelten, wie er beispielsweise in 2A veranschaulicht ist. Jedoch kann der allgemeine Weg auf andere Systemkonfigurationen erweitert werden, wie dies nachstehend erläutert wird. Die folgenden Gleichungen beschreiben diese beispielhafte Konfiguration.
Das gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ_meas) im Auspuffkrümmer lässt sich wie folgt angeben: λ_meas = (.5 dm_aprg/dt + .5 dm_air/dt)/(.5 dm_fprg/dt + dm_finj1/dt + dm_finj2/dt + dm_finj3/dt + dm_finj4/dt) worin:

dm_aprg/dt: die Luftmassenströmungsrate in dem gesamten Kraftstoffdampfspülstrom ist;
dm_air/dt: die Strömungsrate der durch den Drosselkörper strömenden Luftmasse gemessen durch einen Luftmassenströmungsfühler ist;
dm_fprg/dt: die Kraftstoffströmungsrate im Gesamtkraftstoffdampfspülfluss ist;
dm_finj1/d: tdie Kraftstoffeinspritzmenge in den ersten Zylinder der Bank ist, die mit dem Luft/Kraftstoff-Fühler der λ_meas gekoppelt ist;
dm_finj2/dt: die Kraftstoffeinspritzmenge in den zweiten Zylinder der Bank ist, die mit dem λ_meas messenden Luft/Kraftstoff-Fühler gekoppelt ist;
dm_finj3/dt: die eingespritzte Kraftstoffmenge in den dritten Zylinder der Bank ist, die mit dem λ_meas messenden Luft/Kraftstoff-Fühler gekoppelt ist;
dm_finj4/dt: die eingespritzte Kraftstoffmenge in den vierten Zylinder der Bank ist, die mit dem λ_meas messenden Luft/Kraftstoff-Fühler gekoppeltt ist;

Beim Betrieb, bei dem zwei Zylinder Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff ansaugen und nur zwei Zylindern Kraftstoffdämpfe zur Ausführung einer Verbrennung in dieser Bank zugeführt werden, reduziert sich das obige auf: λ_meas(.5 dm_aprg/dt + .5 dm_air/dt)/(.5 dm_fprg/dt + dm_finj2/dt + dm_finj3/dt)
Dann lässt sich unter Verwendung eines Schätzwerts von dm_aprg/dt auf Grund des Krümmerdrucks und der Spülventilposition, der Befehlswerte für dm_finj2/dt und dm_finj3/dt, des gemessenden Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom Fühler für λ_meas und des Messwerts für die Luftströmung vom Luftmassenströmungsfühler für dm_air/dt ein Schätzwert für dm_fprg/dt ermitteln. Als solches lässt sich die Konzentration der Kraftstoffdämpfe in dem Spülstrom als das Verhältnis von dmf_prg/dt zu dm_aprg/dt ermitteln. Außerdem wird, wie weiter unter mehr im Einzelnen beschrieben ist, die Kraftstoffeinspritzung eingestellt, um dm_finj2/dt und dm_fnij3/dt zu variieren und ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis im Abgas zu erzielen, wie es durch λ_meas gemessen wird. Schließlich können in dem Fall, wo die Zylinder 1 und 4 eingespritzten Kraftstoff verbrennen, die Befehlswerte für die Einspritzmengen zur Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge dienen, so dass die erste Gleichung zur Abschätzung der Kraftstoffdämpfe verwendet werden kann.
In dieser Weise lässt sich der Kraftstoffdampfspülgehalt bei einer Verbrennung von Zylindern mit und ohne Kraftstoffdampfspülung von einem Sensor abschätzen.
Nun wird speziell Bezug auf 4 genommen, wo in einem ersten Schritt 410 die Routine eine Frischluftmenge zu den mit dem Messfühler gekoppelten Zylindern aus dem Luftmassenströmungssensor und dem Öffnungsgrad des Kraftstoffdampfspülventils berechnet. Dann berechnet die Routine im Schritt 412 die Kraftstoffströmung von den Kraftstoffinjektoren. Anschließend berechnet die Routine im Schritt 414 die Konzentration der Kraftstoffdämpfe aus den Luft- und Kraftstoffströmungen.
Hier ist zu bemerken, dass, wenn zwei Kraftstoffdampfspülventile vorhanden sind und jedes dieser Ventile Kraftstoffdämpfe getrennten Zylinderbänken und Fühlersätzen zur Verfügung stellt, die obigen Berechnungen wiederholt und die beiden Rechenergebnisse gemittelt werden können, um auf diese Weise eine mittlere Kraftstoffkonzentration vom Kraftstoffdampfspülsystem zu erzeugen.
Bezogen auf 5 wird eine Routine zur Regelung eines Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses im Motorabgas während des Kraftstoffdampfspülvorgangs beschrieben. Genauer kann die beispielhafte Routine von 5 verwendet werden, wenn ein Fühler Abgase misst, die eine Mischung aus den Zylindern mit und ohne Kraftstoffdampfspülung sind.
Zunächst ermittelt die Routine in Schritt 510 ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ_des) für die Zylinder. Dann berechnet die Routine im Schritt 512 eine Kraftstoffeinspritzmenge in offener Schleife auf Grund des geschätzten Spülstroms und der geschätzten Spülkonzentration, um den Zylindern mit Kraftstoffdampfspülung eine Luft/Kraftstoff-Mischung mit einem geforderten Wert zur Verfügung zu stellen. Dann stellt die Routine im Schritt 514 die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder ein, die Kraftstoffdampf zur Spülung empfangen, um das geforderte Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis zur Verfügung zu stellen, das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnisfühler im Abgas gemessen wird. Auf diese Weise kann die Einstellung der Kraftstoffinjektion auf Grund des rückgekoppelten Fühlersignals nicht nur dazu dienen, das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf einem geforderten Wert zu halten, sondern auch zur Abschätzung der Kraftstoffdampfspülung in den Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Zylindern. Außerdem können die Zylinder ohne Kraftstoffdämpfe entweder mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff oder mit einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis unabhängig von den den anderen Zylindern gelieferten Kraftstoffdämpfen betrieben werden.
Wie oben beschrieben, gibt es verschiedene Betriebsarten für die Zylinder des Motors 10. In einem Beispiel kann der Motor 10 so betrieben werden, dass einige Zylinder stöchiometrische oder magere Gase verbrennen, während andere Luft pumpen und im Wesentlichen keinen Kraftstoff eingespritzt bekommen. Eine andere Betriebsweise lässt alle Zylinder ein stöchiometrisches Gemisch oder ein Magergasgemisch verbrennen. Der Motor kann als solches einen Übergang zwischen diesen Betriebsweisen ausführen, und zwar auf der Basis der momentanen oder von anderen Betriebsbedingungen. Wie nachstehend beschrieben wird, lassen sich bei manchen Bedingungen, wenn ein Übergang von einem Zustand, bei dem weniger Zylinder verbrennen, zu einem Zustand, wo alle Zylinder verbrennen, verschiedene Prozeduren verwenden, um einen weichen Übergang mit verbessertem Motorlauf unter Verwendung der geringst möglichen Kraftstoffmenge zu erreichen. Die grafischen Darstellungen der 6A–D veranschaulichen einen besonderen Weg des Übergangs vom Vierzylinder- zum Achtzylinderbetrieb. Zu bemerken ist, dass das besondere Beispiel des Vierzylinder-Achtzylinderbetriebswechsels auf die Zylinderzahl in dem Motor angepasst werden kann, wie z. B.: von drei Zylindern zu sechs Zylindern, von fünf Zylindern zu zehn Zylindern u. s. w. Genauer zeigen 6A die Gesamtluftströmung im Motor, 6B die Kraftstoffladung pro Zylinder, 6C den (Funken) Zündwinkel und 6D das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrennender Zylinder.
Die 6A–D zeigen, dass vor dem Zeitpunkt t1 vier Zylinder anfänglich ein mageres Luft/Kraftstoffgemisch verbrennen und ein gefordertes Motorausgangsdrehmoment erzeugen. Dann nähert sich, sobald der Motorluftstrom verringert wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Wert, und der Motor arbeitet mit vier ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrennenden Zylindern und mit vier Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff pumpenden Zylindern. Dann geht der Motorbetrieb zum Zeitpunkt t1 in den Achtzylinderverbrennungsbetrieb über. Zu diesem Zeitpunkt ist es wünschenswert, in allen Motorzylindern ein möglichst mageres Gemisch zu verbrennen, um den durch die Verdopplung der verbrennenden Zylinder verursachten Drehmomentanstieg zu minimieren. Da jedoch der Motor typischerweise eine Magerverbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnisgrenze hat (die in 6D durch die strichpunktierte Linie angegeben ist), lässt sich nicht der gesamte Drehmomentanstieg durch die Verbrennung eines mageren Gemischs in allen Zylindern kompensieren. An sich wird nicht nur die Kraftstoffladung pro Zylinder abgesenkt, sondern auch der Zündwinkel verringert, bis der Luftstrom zu einem Punkt verringert werden kann, bei dem sämtliche Zylinder an der Magergrenze arbeiten können.
Anders gesagt wird vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 das Motordrehmoment durch die Drosselung des Luftstroms durch den Motor und die Verzögerung des Zündzeitpunkts beibehalten, bis der Motor mit allen Zylindern an der Magergrenze des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses betrieben werden kann, um dasselbe Motordrehmoment wie vor dem Übergang vom Vierzylinder- zum Achtzylinderbetrieb zu erzeugen. Auf diese Weise lässt sich ein weicher Übergang erzielen und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch durch Einsatz der Magerverbrennung in den freigegebenen Zylindern so wie in den zuvor am stöchiometrischen Wert verbrennenden Zylindern verringern und damit die benötigte Größe der Verzögerung des Zündzeitpunkts nach dem Übergang verringern.
Diese verbesserte Betriebsweise kann mit dem Fall verglichen werden, wo ein Übergang von vier Zylindern zu acht am stöchiometrischen Gleichgewicht verbrennenden Zylindern geschieht. Bei diesem Fall, der durch die gestrichelten Linien in den 6A–6D dargestellt ist, ist eine größere Zündzeitpunktverzögerung für eine länger Zeitdauer nötig, um während dieses Übergangs das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten. An sich verbraucht diese Betriebsweise mehr Kraftstoff zum Erzielen des gewünschten Motordrehmoments als die in den 6A–6D durch die ausgezogenen Linien dargestellte Betriebsweise, von der ein Beispiel in der in 7 dargestellten Routine beschrieben wird, da dieser Übergang von vier Zylindern zu acht am stöchiometrischen Gleichgewicht verbrennenden Zylindern eine größere Verzögerung des Zündzeitpunkts über einen längeren Zeitraum benötigt.
Bezogen auf 7 wird eine Routine zur Regelung eines Übergangs von einer geringeren Anzahl verbrennender Zylinder zu sämtlichen verbrennenden Zylindern beschrieben, wie z. B. bei dem in den 6A–6D gezeigten Beispiel der Übergangs von vier Zylindern zu acht Zylindern.
Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 710, ob ein Übergang gefordert ist, der einen Zylinderbetrieb aktiviert, bei dem die Zylinder nur Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff pumpen. Wenn die Antwort auf Schritt 710 ja lautet, geht die Routine zum Schritt 712 und ermittelt, ob das System momentan im Luft/Magermodus arbeitet. Wenn die Antwort im Schritt 712 ja lautet, lässt die Routine den Motor in die Luft/stöchiometrische Betriebsweise durch Verringerung des Motorluftstroms übergehen. Dann geht die Routine vom Schritt 714 oder wenn die Antwort auf Schritt 712 nein lautet mit Schritt 716 weiter. Im Schritt 716 berechnet die Routine ein mageres Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis (λ_f), wobei alle Zylinder mit dem momentanen Luftstrom arbeiten, um das laufende Motordrehmoment zu erreichen. In dem Beispiel, bei dem von vier Zylindern zu acht Zylindern übergegangen wird, ist dieses Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis annähernd 0,5, wenn der momentane Betriebszustand der Luft/stöchiometrische ist. Anders gesagt benötigen alle Zylinder die halbe Kraftstoffmenge, um dasselbe Drehmoment zu erzeugen, wie die Hälfte der Zylinder mit der momentanen Kraftstoffmenge.
Dann berechnet die Routine im Schritt 718 den Magergrenzwert des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses (λ_LL) für den Zustand nach dem Übergang. In anderen Worten ermittelt die Routine die für die stabile Verbrennung maßgebliche Magergrenze, wie sie nach dem Übergang für die Betriebsbedingungen vorliegt. Dann ermittelt die Routine im Schritt 720, ob das zum Beibehalten des Motordrehmoments berechnete magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ_f) größer ist als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an der Magergrenze. Wenn die Antwort auf Schritt 720 nein lautet, wird der Übergang ohne Zündzeitpunktverzögerung aktiviert. In diesem Fall überführt die Routine, um das Motordrehmoment zu erhalten, die Zylinder zur Verbrennung mit dem in Schritt 716 berechneten neuen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältniss.
Allerdings ist der üblichere Zustand der, dass das zur Aufrechterhaltung des Motordrehmoments erforderliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer als die für die Betriebsbedingungen maßgebliche Magergrenze ist. In diesem Fall fährt die Routine mit Schritt 722 fort und lässt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an die Magergrenze übergehen und kompensiert den Drehmomentunterschied durch Verzögerung des Zündzeitpunkts. Außerdem wird der Luftstrom reduziert, bis der Motor an der Magergrenze des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (auf oder innerhalb eines Toleranzbereichs des Grenzwerts) ohne Verzögerung des Zündzeitpunkts arbeiten kann.
Auf diese Weise lässt sich der Übergang zur Aktivierung von Zylindern für die Magerverbrennung dazu nutzen, den Kraftstoffverbrauch zu verringern und das Motordrehmoment während des Übergangs zu erhalten. Somit wird nicht nur ein Gleichgewicht des Drehmoments über eine lange Zeitdauer, sondern auch kurzzeitig durch Verbrennen der abgemagerten Luft/Kraftstoff-Mischung und, wenn nötig, zusätzlich durch Verzögern des Zündzeitpunkts erreicht. Außerdem erzielt dieses Übergangsverfahren einen synergetischen Effekt einer schnellen Katalysatorerwärmung, da die Verzögerung des Zündzeitpunkts und die Abmagerung der Luft/Kraftstoff-Mischung die zum Abgassystem transportierte Wärme steigern und auf diese Weise schnell eine mit den deaktivierten Zylindern gekoppelte Abgasemissionsregeleinrichtung aufheizen kann. Zu bemerken ist, dass bei dieser Übergangsroutine verschiedenartige Modifikationen angebracht werden können. Wenn z. B. dazu übergegangen wird, eine Spülung des im Abgassystem abgelagerten NO_x zu aktivieren, kann dem Magerlauf, sobald der Luftstrom gedrosselt worden ist, ein fetter Lauf folgen.
Bezogen auf 8 wird eine Routine beschrieben zur Regelung der Ventilbetätigung der Motorventile (z. B. Einlass- und/oder Auslassventilzeiteinstellung und/oder Ventilhub einschließlich einer variablen Nockenzeiteinstellung), und zwar abhängig von Motorzuständen und Motorbetriebsarten. Allgemein ermöglicht die in 8 gezeigte Routine einen Motorzylinderventilbetrieb für verschiedene Zylindergruppen während des Motorstarts und unterstützt die Kompensation von Variationen des Zündzeitpunkts unter den Zylindergruppen.
Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 810, ob der momentane Zustand einen Motoranlaufzustand repräsentiert. Dies lässt sich durch die Überwachung, ob der Motor durch einen Anlassermotor gedreht wird, erreichen. Hier ist jedoch anzumerken, dass der Motoranlauf nicht nur das anfängliche Drehen durch den Anlasser enthält, sondern auch einen Teil der anfänglichen Aufwärmphase ausgehend vom kalten Motorzustand. Dies kann auf verschiedenen Parametern beruhen, wie auf der Motordrehzahl seit Startbeginn oder auf anderen Parametern. Deshalb ermittelt die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 810 ja lautet, im Schritt 812, ob der Motor bereits angewärmt ist. Dies kann z. B. auf der Motorkühlmitteltemperatur beruhen.
Wenn Schritt 812 die Antwort ja liefert, setzt die Routine eine Fahne (Fahne_CS) auf eins. Andernfalls wird die Fahne CS im Schritt 816 auf null gesetzt. Dann fährt die Routine mit Schritt 818 fort, wo ermittelt wird, ob ein geteilter Zündbetrieb gefordert ist. Ein Beispiel eines geteilten Zündbetriebs enthält das folgende Verfahren, mit dem eine Abgasemissionsregeleinrichtung schnell angewärmt wird, wenn deren Temperatur unterhalb einer gewünschten Betriebstemperatur liegt. Genauer wird bei diesem Verfahren der Zündzeitpunkt zwischen zwei Zylindern (oder zwei oder mehr Zylindergruppen) unterschiedlich eingestellt. In einem Beispiel wird der Zündzeitpunkt der ersten Gruppe (spk_grp_1) entsprechend einem maximalen Drehmoment oder gleich einem besten Zündzeitpunkt (MBT_spk) oder gleich einem Wert der Zündzeitpunktverzögerung gesetzt, der immer noch eine gute Verbrennung zur Leistungserzeugung und Regelung des Motors erzielt. Außerdem wird der Zündzeitpunkt für die zweite Gruppe (spk_grp_2) beträchtlich zurückverlegt, z. B. auf –29°. Zu bemerken ist, dass anstatt der 29° auch verschiedene andere Werte abhängig von der Motorkonfiguration, den Motorbetriebsbedingungen und verschiedenen anderen Faktoren verwendet werden können. Außerdem wird die Leistungswärmefahne (ph_enable) auf null gesetzt.
Die Größe der Zündzeitpunktverzögerung (spk_grp_2) kann abhängig von Motorbetriebsparametern, z. B. vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Motorlast und einer Motorkühlmitteltemperatur oder auch einer Katalysatortemperatur variieren (d. h. beim Anstieg der Katalysatortemperatur könnte eine geringere Zurückverlegung des Zündzeitpunkts in der ersten und/oder zweiten Gruppe wünschenswert sein). Außerdem kann der Stabilitätsgrenzwert auch eine Funktion dieser Parameter sein.
Es soll auch bemerkt werden, dass, wie oben beschrieben, der Zündzeitpunkt der ersten Zylindergruppe nicht unbedingt auf denjenigen für das maximale Drehmoment gesetzt werden muss. Stattdessen kann der Zündzeitpunkt um einen geringeren Wert verzögert werden, als der für die zweite Zylindergruppe, wenn diese Zustände eine annehmbare Regelung des Motordrehmoments und eine annehmbare Vibration erzielen. D. h., dass der Zündzeitpunkt auf den Verbrennungsstabilitätsgrenzwert gesetzt werden kann (z. B. auf –10°). Auf diese Weise arbeiten die Zylinder der ersten Gruppe mit einer höheren Last, als wenn sämtliche Zylinder dieselbe Motorleistung erzeugen würden. Anders gesagt erzeugen in dem Fall, wo eine bestimmte Motorleistung (z. B. Motordrehzahl oder Motordrehmoment) mit einigen Zylindern aufrecht erhalten werden soll, die eine größere Ausgangsleistung als die anderen erzeugen, die mit der höheren Motorleistung arbeitenden Zylinder mehr Leistung, als sie erzeugen würden, wenn alle Zylinder im Wesentlichen die gleiche Motorleistung erzeugen würden.
Ein Vorteil des obigen Aspekts ist, dass sich mehr Wärme erzeugen lässt, wenn einige der Zylinder mit erhöhter Motorlast und einer beträchtlich größeren Zündzeitpunktverzögerung arbeiten als in dem Fall, wo sämtliche Zylinder im Wesentlichen dieselbe Zündzeitpunktverzögerung haben. Außerdem lässt sich die Motorvibration durch die Wahl der jeweils mit höherer und geringerer Last arbeitenden Zylindergruppe minimieren. Auf diese Weise startet die obige Routine den Motor, indem sie Zylinder von beiden Zylindergruppen zündet. Dann wird der Zündzeitpunkt der Zylindergruppen unterschiedlich eingestellt, während gleichzeitig eine gute Verbrennung und Regelung erreicht werden.
Zu bemerken ist, dass die obige Operation Wärme beiden Zylindergruppen zuführt, da die mit der höheren Last arbeitende Zylindergruppe einen stärkeren Wärmefluss zum Katalysator hat, während die Zylindergruppe mit der größeren Zündzeitpunktverzögerung mit einer höheren Temperatur arbeitet.
Bemerkenswert ist, dass bei einem derartigen Betrieb die Zylinder ein im Wesentlichen stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen. Allerdings ist auch ein leicht gemageres Gemisch für alle Zylinder oder einen Teil der Zylinder verwendbar.
Es ist auch zu bemerken, dass alle Zylinder in der ersten Zylindergruppe nicht notwendigerweise mit genau demselben Zündzeitpunkt arbeiten müssen. Stattdessen können kleine Variationen (z. B. einige Grad) einer Variabilität von Zylinder zu Zylinder Rechnung tragen. Dies gilt auch für alle Zylinder in der zweiten Zylindergruppe. Weiterhin können im Allgemeinen mehr als zwei Zylindergruppen vorliegen und die Zylindergruppen können nur einen Zylinder haben.
Wie schon oben bemerkt, können bei dem einem Ausführungsbeispiel entsprechenden Motorbetrieb die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der Motorzylinder auf unterschiedlichen Niveaus eingestellt sein. In einem besonderen Beispiel werden alle Zylinder im Wesentlichen beim stöchiometrischen Wert betrieben. In einem anderen Beispiel können alle Zylinder mit einem gegenüber dem stöchiometrischen Wert mageren Gemisch betrieben werden. In einem noch anderen Beispiel werden die Zylinder mit der größeren Zündzeitpunktverzögerung leicht mager gegenüber dem stöchiometrischen Wert und die Zylinder mit geringerer Zündzeitpunktverzögerung mit einem gegenüber dem stöchiometrischen Wert fetteren Gemisch betrieben. Außerdem wird das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis bei diesem Beispiel auf einen gegenüber dem stöchiometrischen Wert leicht mageren Wert eingestellt. Anders gesagt wird das Gemisch der mageren Zylinder mit der größeren Zündzeitpunktverzögerung so ausreichend mager eingestellt, dass sich hier ein höherer Sauerstoffüberschuss als der Überschuss fetter Gase der ein fettes Gemisch verbrennenden Zylindergruppen ergibt, die mit der geringeren Zündzeitpunktverzögerung arbeiten.
Weiter mit 8 aktiviert die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 818 ja lautet, den geteilten Zündbetrieb im Schritt 820, indem sie die Fahne (PH_ENABLE_Flg) auf eins setzt.
Dann wird im Schritt 822 der gewünschte Ventilbetrieb (in diesem Fall die Ventilzeiteinstellung) getrennt für die erste und zweite Zylindergruppe jeweils basierend auf den Zuständen der Zylindergruppen einschließlich des Luftstroms, des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses, der Motordrehzahl, dem (geforderten und tatsächlichen) Motordrehmoment und dem Zündzeitpunkt berechnet. Auf diese Weise wird eine geeignete Luftlademenge und eine Restladung den verschiedenen Zylindergruppen zur Verfügung gestellt, um die Bedingungen für die in den Zylindern jeweils verwendeten Zündzeitpunktwerte zu optimieren.
Die gewünschten variablen Nockenzeiteinstellungen für die Zylindergruppen können auch auf verschiedenen anderen Parametern beruhen, wie der Katalysatortemperatur, den Katalysatortemperaturen und/oder, ob die Fahne Flag_CS auf null oder eins gesetzt ist. Beim Betrieb mit geteilter Zündung resultiert dies zumindest bei manchen Zuständen in unterschiedlichen VCT-Einstellungen zwischen den verschiedenen Zylindergruppen, um eine bessere Arbeit des Motors und Katalysatorerwärmung zu erreichen. In dieser Weise lässt sich die Luftströmung zu dem Zylinder mit dem mehr vorverlegten Zündzeitpunkt zur Kontrolle des Motorausgangsdrehmoments sowie auch des Drehmomentungleichgewichts zwischen den Zylindergruppen nutzen. Außerdem kann der Luftstrom zu den Zylindern mit dem stärker verzögerten Zündzeitpunkt zur Kontrolle der Stabilität der Verbrennung oder des erzeugten Wärmeflusses dienen. Außerdem können, wenn der Motor nicht mit VCT sondern stattdessen mit variablem Ventilhub oder elektrisch betätigten Ventilen ausgestattet ist, den verschiedenen Zylindern unterschiedliche Luftströme zur Verfügung gestellt werden, und zwar über den Ventilhub oder eine Variation der Zeiteinstellung und/oder des Hubs der elektrisch betätigten Ventile. Außerdem lässt sich der Luftstrom zu jeder Zylindergruppe, wenn der Motor mit mehreren Drosselventilen ausgestattet ist (z. B. ein Drosselventil pro Bank) über das Drosselventil einstellen, anstatt über die Variationen im VCT.
Weiter mit 8 fährt die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 818 nein lautet, mit Schritt 824 fort, der ermittelt, ob für einen Zylinder oder eine Zylindergruppe eine Kraftstoffinjektorabschaltung aktiviert ist. Wenn die Antwort auf Schritt 824 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 826 fort und berechnet die Sollnockenzeiteinstellung oder die Sollnockenzeiteinstellungen für die arbeitende Zylindergruppe oder die Zylindergruppen unter Berücksichtigung der Zylinderabschaltung. Anders gesagt können verschiedene Ventilzeiteinstellungen wenigstens bei einigen Zuständen darauf beruhend gewählt werden, ob die Zylinderabschaltoperation aktiviert ist. Somit beruht die VCT-Zeiteinstellung für die jeweilige Zylindergruppe auf dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung in der Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennenden Gruppe, wohingegen die VCT-Zeiteinstellung für die Gruppe ohne Einspritzung in einem Beispiel so gewählt ist, dass die Motorpumpverluste minimiert sind. Alternativ wird die VCT-Einstellung für die jeweilige Zylindergruppe, wenn ein Übergang zu der oder von der partiellen oder totalen Zylinderabschaltoperation stattfindet, auf Grund dieses Übergangs eingestellt. Z. B. wird die VCT-Zeiteinstellung, wenn die Verbrennung eines Zylinders, der zuvor abgeschaltet war, aktiviert wird, so eingestellt, dass ein effizienter Wiederstart mit geringer Abgasemission ermöglicht wird, was für diejenigen Zylinder, die bereits Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrannt haben, eine unterschiedliche optimale Zeiteinstellung bedeuten kann. Dies wird weiter unten bezogen auf 12 mehr im Einzelnen beispielhaft beschrieben.
Andererseits wird, wenn die Antwort auf Schritt 824 nein lautet, die Ventilzeiteinstellung für die Zylindergruppen z. B. auf Grund der Motordrehzahl und der Last gewählt.
Auf diese Weise lässt sich zur Verbesserung der Zylinderabschaltung eine geeignete Ventilzeiteinstellung wählen. Wenn Zündgruppen mit VCT (oder verzweigten Einlassgruppen) übereinstimmen, ist es möglich, die Katalysatorwärmemenge (oder einen leistungsfähigen Motorbetrieb) abhängig von der Toleranz des Fahrzeugs auf verschiedene Anregungsarten (NVH) bei gegebenen Betriebszuständen zu optimieren.
Genauer ist in einem Beispiel die NVH-Leistungsfähigkeit durch Verringerung der Luftströmung zu den Zylindern mit beträchtlich verzögertem Zündzeitpunkt verbesserbar, um jede Auswirkung einer eventuell auftretenden Verbrennungsinstabilität zu verringern. Gleichermaßen kann in einem anderen Beispiel das Ausgangsdrehmoment des Motors ohne Verschlimmerung der Verbrennungsinstabilität gesteigert werden, indem der Luftstrom zu dem Zylinder oder den Zylindern mit stärker vorverlegtem Zündzeitpunkt erhöht wird. Dies kann insbesondere bei der durch ein Leerlaufbypassventil oder über die elektronische Drossel ausgeführten Leerlaufdrehzahlregelung nützlich sein, wo gerade, obwohl der Gesamtluftstrom vermehrt wird, dieser vermehrte Luftstrom in geeigneter Weise einer Zylindergruppe oder einer anderen abhängig von der verwendeten geteilten Zündzeitpunkteinstellung zugeordnet wird.
Es ist zu bemerken, dass eine alternative Anlassroutine in 34 beschrieben ist.
Nun wird bezogen auf 9 eine Routine zur Erkennung eines Pedalentlastungszustands („tip-out”) beschrieben und die Verwendung dieser Information zur Sperrung oder Freigabe der Kraftstoffinjektion in die Zylinder oder Zylindergruppen des Motors beschrieben. Zuerst identifiziert die Routine im Schritt 910, ob ein Pedalentlastungszustand erfasst worden ist. Es ist zu bemerken, dass es zur Erfassung eines Pedalentlastungszustands verschiedene Wege gibt, z. B.: Erfassen, ob das Pedal vom Fuß des Fahrers entlastet wurde, ob eine geforderte Motorausgangsleistung unter einen Schwellwert abgesunken ist (z. B. unter den Nullwert des Bremsdrehmoments des Motors), ob ein gefordertes Raddrehmoment unter einen Schwellwert gesunken ist oder durch verschiedene andere Algorithmen. Wenn Schritt 910 die Antwort ja liefert und ein Pedalentlastungszustand erfasst worden ist, fährt die Routine mit Schritt 912 fort. In Schritt 912 ermittelt die Routine, ob die geforderte Motorausgangsleistung unter einem Schwellwert T1 liegt. In einem Beispiel ist dieser Schwellwert die negative Motormindestausgangsleistung, die erreicht werden kann, wenn alle Zylinder verbrennen. Dieser Grenzwert lässt sich auf Grund verschiedener Verbrennungserscheinungen des Motors einstellen, wie z. B. Fehlzündungen oder beträchtlich erhöhten Abgasemissionen. Es muss bemerkt werden, dass verschiedenartige Motorausgangsleistungen verwendet werden können, z. B.: das Motordrehmoment, das Motorbremsdrehmoment, das Raddrehmoment, das Getriebeausgangsdrehmoment oder verschiedene andere Leistungsgrößen. Wenn Schritt 912 die Antwort ja liefert, fährt die Routine mit Schritt 914 fort. In Schritt 914 aktiviert die Routine die Kraftstoffabschaltung, die weiter unten bezogen auf 10 mehr im Einzelnen beschrieben wird. Andererseits fährt die Routine, wenn die Antwort entweder auf Schritt 910 oder auf Schritt 912 nein lautet, mit Schritt 916 fort, in dem die Verbrennung in allen Zylindern des Motors fortgesetzt wird.
Zu bemerken ist, dass die im Schritt 914 aktivierte Kraftstoffabschaltung verschiedenartige Zylinderkraftstoffabschaltoperationen umfasst. Z. B. kann nur ein Teil der Motorzylinder abgeschaltet werden oder eine Zylindergruppe kann mit Kraftstoffabschaltung betrieben werden oder sämtliche Motorzylinder können mit Kraftstoffabschaltung betrieben werden. Außerdem kann der oben bezogen auf Schritt 912 diskutierte Schwellwert T1 ein variabler Wert sein, der auf Grund momentaner Motorbedingungen einschließlich der Motorlast und der Temperatur eingestellt wird.
Bezogen auf 10 wird nun ein Beispiel einer Routine zur Regelung der Kraftstoffabschaltung beschrieben, die bei verschiedenartigen Systemkonfigurationen, z. B. den Konfigurationen gemäß den 2A–2H, verwendet werden kann. Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 1010, ob die Kraftstoffabschaltung aktiviert worden ist, wie oben bezogen auf Schritt 914 von 9 beschrieben wurde. Wenn die Antwort auf Schritt 1010 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1012 fort. Im Schritt 1012 ermittelt die Routine die Anzahl der Zylindergruppen, die abzuschalten sind, auf der Basis der Motorausgangsleistung und der momentanen Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen. Diese Betriebsbedingungen enthalten die Katalysatorbetriebsbedingungen, die Temperatur (Motortemperatur und/oder Katalysatortemperatur) und die Motordrehzahl. Dann ermittelt die Routine im Schritt 1014 die Anzahl der Zylinder in der abzuschaltenden Gruppe auf Grund der geforderten Motorleistung und der Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen. Anders gesagt ermittelt die Routine zuerst die Anzahl der abzuschaltenden Zylindergruppen und ermittelt dann innerhalb dieser Gruppen die Anzahl der Zylinder der abzuschaltenden Gruppen. Diese Ermittlungen lassen sich auch abhängig von der Motor- und Abgaskatalysatorkonfiguration wählen. Z. B. können in Fahrzeugen, die eine stromabwärts gelegene Mager-NO_x-Falle verwenden, zusätzlich zur Zylinderabschaltung die verbleibenden aktiven Zylinder mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis betrieben werden.
Weiter mit 10 ermittelt die Routine in Schritt 1016, ob die geforderte Motorausgangsleistung größer als ein Schwellwert T2 ist, so als ob ein Fahrer des Fahrzeugs auf das Fahrzeugpedal tritt. Wenn die Antwort auf Schritt 1016 nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1018 fort und ermittelt, ob die Temperatur der mit den abgeschalteten Zylindern gekoppelten Abgasemissionsregeleinrichtungen unter einer Mindesttemperatur (min_temp) liegt. Die Routine überwacht an sich die geforderte Motorausgangsleistung und die Temperatur der Abgasregeleinrichtungen, um festzustellen, ob die Zylinderverbrennung in den aktivierten Zylindern wieder starten ist. Wenn die Antwort entweder auf Schritt 1016 oder auf Schritt 1018 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1020 fort, um die Kraftstoffabschaltung zu deaktivieren und die Verbrennung zu aktivieren. Diese Aktivierung kann sämtliche Zylinder oder einen Teil der aktivierten Zylinder zur Verbrennung zurückkehren lassen. Die Frage, ob alle Zylinder oder nur ein Teil der Zylinder wieder aktiviert werden, hängt von verschiedenen Motorbetriebsbedingungen und von der Abgaskatalysatorkonfiguration ab. Wenn z. B. Dreiwegekatalysatoren ohne eine Mager-NO_x-Falle verwendet werden, werden sämtliche Zylinder zur Verbrennung reaktiviert. Alternativ können, wenn eine stromabwärts gelegene Mager-NO_x-Falle verwendet wird, alle oder nur ein Teil der Zylinder mit magerem Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis oder einige der Zylinder für eine stöchiometrische Verbrennung reaktiviert werden.
Zu bemerken ist, dass vor der Aktivierung der Kraftstoffabschaltung der Motor mit allen Zylindern eine Magerverbrennung, eine stöchiometrische oder eine fette Verbrennung ausführen kann.
Nun wird bezogen auf 11 eine Routine zur Ausführung der Leerlaufdrehzahlregelung des Motors unter Berücksichtigung der Kraftstoffdampfspülung beschrieben. Zunächst ermittelt die Routine im Schritt 1110, ob Leerlaufdrehzahlregelbedingungen vorliegen. Leerlaufdrehzahlbedingungen lassen sich durch die Erfassung, ob die Pedalstellung niedriger als eine zuvor gewählte Schwelle (gibt an, dass der Fuß des Fahrers vom Pedal abgesetzt ist) und ob die Motordrehzahl unter einem Schwellwert liegt (z. B. unter 1000 Umdrehungen pro Minute). Wenn Schritt 1110 die Antwort ja liefert, fährt die Routine mit Schritt 1112 fort. Im Schritt 1112 ermittelt die Routine, ob eine Magerverbrennung aktiviert wird, und zwar auf Grund der momentanen Motorbetriebsbedingungen, wie z. B. der Abgastemperatur, der Kühlmitteltemperatur des Motors und anderen Bedingungen, so als ob das Fahrzeug mit einer NO_x-Falle ausgerüstet ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1112 nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1114 fort.
Im Schritt 1114 hält die Routine die Sollleerlaufdrehzahl durch die Einstellung des Luftstroms zum Motor aufrecht. Dabei wird die Luftströmung so eingestellt, dass sich die Ist-Drehzahl des Motors der Sollleerlaufdrehzahl annähert. Zu bemerken ist, dass die Sollleerlaufdrehzahl abhängig von Betriebsbedingungen, wie z. B. der Motortemperatur, variieren kann. Danach ermittelt die Routine im Schritt 1116, ob Kraftstoffdämpfe im Motorsystem vorhanden sind. In einem Beispiel ermittelt die Routine, ob das Spülventil betätigt ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1116 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1118 fort. Im Schritt 1118 stellt die Routine die Kraftstoffeinspritzmenge ein (in die Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Zylinder), um das Soll-Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis beizubehalten und auch zur Kompensation für die Kraftstoffdämpfe, während die Menge des in die Zylinder, die ohne Kraftstoffdämpfe verbrennen (wenn vorhanden), eingespritzten Kraftstoffs auf eine durch eine Vorwärtsregelung abgeschätzte Menge oder außerdem auf Grund einer Rückkopplung von Abgassauerstofffühlern eingestellt werden kann. Auf diese Weise werden beide Zylinder mit und ohne Kraftstoffdämpfe bei dem Luft/Kraftstoff-Sollmischungsverhältnis betrieben, indem den Zylindern mit Kraftstoffdämpfen weniger Kraftstoff eingespritzt wird. In einem Beispiel oszilliert das Soll-Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis für die Verbrennung um den stöchiometrischen Wert, geregelt durch eine Rückkopplung von den Abgassauerstofffühlern im Abgasweg des Motors. Auf diese Weise wird die in die Zylinder mit Kraftstoffdämpfen eingespritzte Kraftstoffmenge kompensiert, während die in die Zylinder ohne Kraftstoffdämpfe eingespritzte Kraftstoffmenge durch die kompensierende Einstellung nicht betroffen ist. Alle verbrennenden Zylinder werden um den stöchiometrischen Wert betrieben.
Dann ermittelt die Routine im Schritt 1120, ob die Impulsdauer für die Kraftstoffeinspritzung (in die Zylinder mit Kraftstoffdämpfen) kleiner als ein Mindestwert (min_pw) ist. Wenn Schritt 1120 die Antwort ja liefert, fährt die Routine mit Schritt 1122 fort und schaltet die Kraftstoffdampfspülung ab und schließt das Spülventil bzw. die Spülventile. Auf diese Weise verhindert die Routine, dass die Pulsdauer der Kraftstoffeinspritzung kleiner wird als eine zum Betrieb der Injektoren gestattete minimale Pulsdauer.
Wenn Schritt 1116 oder Schritt 1120 die Antwort nein liefern, wird die Routine beendet.
Wenn Schritt 1112 die Antwort ja liefert, fährt die Routine mit Schritt 1124 fort. Dann hält die Routine im Schritt 1124 die Sollleerlaufdrehzahl durch eine Einstellung der Kraftstoffeinspritzung aufrecht. Auf diese Weise wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs so eingestellt, dass sich die tatsächliche Motordrehzahl an die Sollleerlaufdrehzahl annähert. Es soll bemerkt werden, dass die Magerverbrennungsbedingungen Fälle enthalten, wo einige Zylinder mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und andere Zylinder ohne eingespritzten Kraftstoff arbeiten. Danach ermittelt die Routine in Schritt 1126, ob in dem Motor Kraftstoffdämpfe vorhanden sind (in der gleichen Weise wie im Schritt 1116). Wenn die Antwort ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1128 fort, wo der Luftstrom so eingestellt wird, dass in den verbrennenden Zylindern das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis aufrecht erhalten wird und eine Kompensation für die Kraftstoffdämpfe stattfindet. Zu bemerken ist, dass es zur Einstellung des Luftstroms zu den verbrennenden Zylindern verschiedene Wege gibt, z. B. die Einstellung der Drosselposition der elektronisch geregelten Drosselklappe. Alternativ lässt sich die Luftströmung durch die Änderung der Ventilzeiteinstellung und/oder des Ventilhubs, z. B. durch Einstellung eines Stellers für variable Nockenzeiteinstellung, justieren.
Dann ermittelt die Routine im Schritt 1130, ob das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis der verbrennenden Zylinder kleiner als ein Minimalwert (afr_min) ist. In einem Beispiel ist dies das Mager-Minimum des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses, z. B. 18:1. Zusätzlich überwacht die Routine, ob der Luftstrom der für die laufenden Motorbetriebsbedingungen geltende maximal verfügbare Luftstrom ist. Wenn dies nicht der Fall ist, versucht der Motor zuerst die Luftströmung durch weitere Öffnung der Drosselklappe oder durch eine Änderung der Ventilzeiteinstellung und/oder des Ventilhubs zu erhöhen. Wenn jedoch bereits die höchste verfügbare Luftmenge strömt, geht die Routine zum Schritt 1132 und unterbricht die Magerverbrennung. Die Routine kann weiterhin die Zylinderabschaltung fortsetzen, da dieser Betrieb, wie nachstehend beschrieben wird, für die maximal mögliche Kraftstoffdampfspülung unter stöchiometrischer Bedingung sorgt.
Wenn die Antwort auf einen der Schritt 1110, 1126 oder 1130 nein lautet, geht die Routine zum Ende.
Auf diese Weise kann mit Kraftstoffdampfspülung gearbeitet werden und der Betrieb sowohl bei magerer als auch stöchiometrischer Verbrennung verbessert werden. Genauer wird durch eine Kraftstoffeinspritzung, um während der Magerbedingung die Leerlaufdrehzahl zu erhalten, und durch die Luftströmung, um die Leerlaufdrehzahl während nicht mageren Betriebsbedingungen zu erhalten, eine korrekte Motorleerlaufdrehzahlregelung bei beiden Betriebsbedingungen erzielt. Außerdem lässt sich, wenn die Kraftstoffdampfmenge für eine Magerverbrennung zu groß ist, die Menge des für die Spülung dienenden Kraftstoffdampfs steigern, indem der Magerbetrieb unterbrochen, der Zylinderabschaltbetrieb jedoch weiterhin gestattet wird. Anders gesagt wird während des Zylinderabschaltbetriebs der gesamte Kraftstoffdampf einem Teil der Zylinder zugeführt, wie z. B. in 2C gezeigt ist. Da jedoch nicht alle Zylinder eine Verbrennung ausführen und Motorausgangsleistung erzeugen, arbeiten diese Zylinder mit einer höheren Last und benötigen deshalb eine größere Gesamtmenge des zu verbrennenden Kraftstoffs. Dabei ist es relativ unwahrscheinlich, dass der Motor Zustände erfährt, bei denen die minimale Impulsdauer der Kraftstoffinjektoren unterschritten wird, im Vergleich mit dem Fall, wo sämtliche Zylinder eine Verbrennung mit Kraftstoffdämpfen ausführen. Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Kraftstoffdampfspülungskapazität erreichen.
Nun werden bezogen auf die 12A und 12B Routinen zur Regelung der Zylinderventileinstellung beschrieben, die zum Teil davon abhängt, ob alle Zylinder im Kraftstoffabschaltmodus arbeiten. Allgemein stellt die Routine die Zylinderventilzeit und/oder den Ventilhub auf Grund dieser Information ein, um die Zylinder besser arbeiten zu lassen. Außerdem stellt die in 12A gezeigte Routine ein Ausführungsbeispiel dar, das für Systemkonfigurationen verwendet werden kann, wie sie in den 2N, 2O, 2P, 2S und/oder 2T gezeigt sind. Die Routine der 12B ist ein Ausführungsbeispiel, das für die in den 2I und 2J dargestellten Systemkonfigurationen verwendet werden kann.
Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 1210, ob der Motor mit vollständiger oder teilweiser Kraftstoffinjektorabschaltung arbeitet. Wenn die Antwort in Schritt 1210 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1212 fort und im Schritt 1212 ermittelt die Routine eine Sollbetätigungsgröße oder -menge für das Zylinderventil für einen ersten und zweiten Steller. In diesem besonderen Beispiel, wo ein erster und zweiter variabler Nockenzeitsteller verwendet werden, um die Nockenzeiteinstellung der Zylindereinlass- und/oder -auslassventile einzustellen, berechnet die Routine eine Soll-Nockenzeiteinstellung für den ersten und zweiten Steller (VCT-DES1 und VCT_DES2). Diese Sollwerte für die Nockenzeiteinstellung werden auf Grund des Zylinderabschaltzustands und auch von Motorbetriebsbedingungen ermittelt, wie z. B. auf der Basis der jeweiligen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisse und der Zündzeitpunktwerte bei den verschiedenen Zylindergruppen, der Drosselposition, der Motortemperatur und/oder des Motorsolldrehmoments. In einem Ausführungsbeispiel hängen die Betriebszustände von der Betriebsart ab. Genauer werden zusätzlich zu der vom Drehmoment abhängigen Drehzahl des Motors die folgenden Zustände in einer Leerlaufdrehzahlbetriebsart betrachtet: Motordrehzahl, geschlossenes Pedal, Start der Kurbelwellendrehung, Motortemperatur und Ladelufttemperatur. Zusätzlich zu der vom Drehmoment abhängigen Drehzahl des Motors können folgende Bedingungen in einem Teildrosselzustand oder im Zustand mit weit geöffneter Drossel berücksichtigt werden: Umdrehungen pro Minute, gewünschtes Bremsdrehmoment und gewünschter Drehmomentprozentsatz.
In einem Beispiel, bei dem die Routine bei einem in den 2S oder 2T gezeigten System angewendet wird, kann sie außerdem eine Nockenzeiteinstellung pro Motorbank ausführen, wo die Zylindergruppen einige Zylinder aus jeder Bank in der Gruppe haben. Auf diese Weise wird eine gemeinsame Nockenzeiteinstellung für beide Zylinder mit und ohne Verbrennung von eingespritztem Kraftstoff verwendet. Die gewünschte Nockenzeiteinstellung braucht nicht nur eine gute Verbrennung in den die Verbrennung ausführenden Zylindern erreichen, sondern muss auch einen gewünschten Krümmerdruck durch die Einstellung des Luftstroms durch den Motor zusammen mit der Drosselstellung beibehalten. Es ist zu bemerken, dass dies unter manchen Bedingungen eine unterschiedliche Nockenzeiteinstellung für die verbrennenden Zylinder ergibt, als sie sich ergeben würde, wenn sämtliche Zylinder in der Zylindergruppe eine Verbrennung verbrennen würden.
Andererseits geht die Routine, wenn im Schritt 1210 die Antwort nein lautet, zum Schritt 1214, der die gewünschte Ventilstellereinstellung (VCT_DES1 und VCT_DES2) auf Grund der Motorbedingungen, wie Motordrehzahl, gefordertes Motordrehmoment, Motortemperatur, Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder Zündzeitpunkt berechnet.
Von jedem der Schritte 1212 oder 1214 fährt die Routine mit dem Schritt 1216 fort, wo ermittelt wird, ob der Motor einen Übergang in den oder aus dem Betrieb mit vollständig oder teilweise abgeschaltetem Kraftstoffinjektor ausführt. Wenn Schritt 1216 die Antwort nein liefert, fährt die Routine mit Schritt 1218 fort, in dem keine Einstellungen an den ermittelten gewünschten Zylinderventilwerten ausgeführt werden.
Wenn andererseits die Antwort auf Schritt 1216 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1220 fort, wo sie ermittelt, ob der Übergang zur neu aktivierten Kraftstoffeinspritzung oder zum Betrieb mit abgeschalteter Kraftstoffinjektion stattfindet. Wenn die Routine ermittelt, dass ein Zylinder oder eine Gruppe von Zylindern wieder zu aktivieren ist, geht die Routine mit Schritt 1222 weiter. Andernfalls wird die Routine beendet.
In Schritt 1222 stellt die Routine die gewünschten Nockenzeitwerte (VCT_DES1 und VCT_DES2) der mit den wieder zu aktivierenden Zylindern gekoppelten Zylinderventile auf eine Wiederstartposition ein (ermittelt auf Grund der Motorkühltemperatur, der Luftströmung, des geforderten Drehmoments und/oder der Dauer der Kraftstoffabschaltung). Auf diese Weise lässt sich die Reaktivierung der zuvor abgeschalteten Zylinder verbessern. In dem Fall, wo die Kraftstoffzufuhr beider Zylindergruppen abgeschaltet war, können sämtliche Zylinder mit einer gewählten Nockenzeiteinstellung wieder aktiviert werden, die für bessere Startbedingungen sorgt.
Es ist zu bemerken, dass bei verschiedenen Systemkonfigurationen die Routine auch die Nockenzeit der bereits verbrennenden Zylinder einstellen kann. An sich lässt sich zusätzlich über die Drosselposition oder den Zündzeitpunkt eine Kompensation einer von der Einstellung der Nockenzeit vor dem Übergang herrührenden Steigerung oder Senkung der Motorausgangsleistung erreichen. Die Einzelheiten des Übergangs sind mehr im Einzelnen oben und nachstehend, z. B. bezogen auf 6 beschrieben.
Nun wird bezogen auf 12B ein anderes Ausführungsbeispiel zur Regelung der Zylinderventilbetätigung auf der Basis einer Kraftstoffabschaltung beschrieben. Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 1230, ob der Motor mit vollständiger oder teilweiser Kraftstoffinjektorabschaltung arbeitet. Wenn Schritt 1230 die Antwort ja ergibt, fährt die Routine mit Schritt 1232 fort. Im Schritt 1232 ermittelt die Routine eine gewünschte Zylinderventilstellgröße für einen mit einer Zylindergruppe gekoppelten Steller, in der die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet ist. In einem Beispiel ist dies ein gewünschter Nockenzeitstellwert. Außerdem berechnet die Routine zusammen mit dem Nockenzeitstellwert eine Einstellung der Drosselposition, um die Motorausgangsleistung einzustellen, damit eine geforderte Motorleistung erzielt wird. In einem Beispiel ist das geforderte Motordrehmoment ein negatives (Brems-)Drehmoment. Außerdem stellt die Routine im Schritt 1232 die Nockenzeit für die verbrennenden Zylinder (wenn welche vorhanden sind) auf Grund von Bedingungen in diesen verbrennenden Zylindern ein.
Andererseits kann die Routine die gewünschte Zylinderventilstellgröße für die abgeschalteten Zylinder einstellen, um einen gewünschten Motorpumpverlustwert zu erzielen, weil durch die Einstellung der Nockenzeit der Zylinder der Druck im Ansaugkrümmer (und der Luftstrom) variiert und dadurch die Motorpumpverluste beeinflusst. Als Ergebnis haben die verbrennenden Zylindergruppen in manchen Fällen eine andere Nockenzeiteinstellung als die Zylinder mit Kraftstoffabschaltung.
Weiter geht die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 1230 nein lautet, mit Schritt 1234, der die gewünschten Einstellungen der Ventilsteller (VCT_DES1 und VCT_DES2) auf der Basis der Motorzustände, wie z. B. der Drehzahl, des geforderten Drehmoments, der Motortemperatur, der Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisse und/oder dem Zündzeitpunkt berechnet, wie im Schritt 1214 gezeigt ist.
Von jedem der Schritte 1232 oder 1234 fährt die Routine mit dem Schritt 1236 fort, der ermittelt, ob der Motor einen Übergang in den oder aus dem vollständigen oder teilweisen Kraftstoffinjektorabschaltbetrieb ausführt. Wenn die Antwort auf Schritt 1236 nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1238 fort, in dem keine Einstellungen an den ermittelten gewünschten Zylinderventilwerten erfolgen.
Andererseits geht die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 1236 ja lautet, zum Schritt 1240, wo sie ermittelt, ob der Übergang zu einer neu aktivierten Kraftstoffeinspritzung oder neu aktivierten Kraftstoffinjektorabschaltung stattfindet. Wenn ermittelt wurde, dass ein Zylinder oder eine Zylindergruppe neu zu aktivieren ist, fährt die Routine mit Schritt 1242 fort. Andernfalls wird die Routine beendet.
Im Schritt 1242 stellt die Routine die Nockenzeit der mit den abgeschalteten Zylindern verbundenen Steller auf eine Wiederstartposition. Es ist zu bemerken, dass die Zylinder von einem mageren Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis, einem fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis oder einem stöchiometrischen (oder von einem um den stöchiometrischen Wert oszillierenden) Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis wieder starten können. Auf diese Weise erreicht man durch die Verschiebung der Nockenzeiteinstellung, wobei optional die Nockenzeiteinstellung der bereits verbrennenden Zylinder in ihrem momentanen Zustand belassen werden, einen verbesserten Wiederstart der zuvor abgeschalteten Zylinder.
Nun werden bezogen auf die 13A und 13B Routinen und entsprechende beispielhafte Ergebnisse für die Regelung einer teilweisen und vollständigen Zylinderabschaltung beschrieben, mit denen die in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator eingelagerte Sauerstoffmenge und auch die Kraftstoffpfütze im Einlasskrümmer zur Verbesserung der Kraftstoffregelung beim Übergang wieder hergestellt werden. Es ist zu bemerken, dass die Routinen der 13A und 13C mit verschiedenen in 2 dargestellten Systemkonfigurationen ausgeführt werden können. Z. B. kann die Routine in 13A bei dem System von 2Q genutzt werden. Gleichermaßen lässt sich die Routine von 13C bei dem System der 3R nutzen. Nun wird speziell auf 13A Bezug genommen, wo die Routine im Schritt 1302 ermittelt, ob eine Teilzylinderkraftstoffabschaltung vorliegt. Wenn die Antwort auf Schritt 1302 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1304 fort. In Schritt 1304 ermittelt die Routine, ob die verbrennenden Zylinder um den stöchiometrischen Wert arbeiten. Wenn die Antwort auf Schritt 1304 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1306 fort. Im Schritt 1306 ermittelt die Routine, ob das Motorregelsystem einen Übergang in eine Betriebsweise erforderlich macht, bei der beide Zylindergruppen ein um den stöchiometrischen Wert oszillierendes Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis verbrennen. Wenn einer der Schritte 1302, 1304 oder 1306 die Antwort nein ergibt, wird die Routine beendet.
Wenn die Antwort auf Schritt 1306 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1308 fort, in dem sie die Kraftstoffeinspritzung in die abgeschaltete Zylindergruppe mit einem gewählten fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis aktiviert und gleichzeitig den Betrieb der anderen Zylindergruppe mit einer Verbrennung um den stöchiometrischen Wert fortsetzt. Das gewählte fette Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die wieder in Betrieb genommenen Zylinder wird auf Grund von Motorbetriebsbedingungen, wie z. B. der Katalysatortemperatur, der Motordrehzahl, einer Katalysatorraumgeschwindigkeit, der Motorlast und dgl. oder auf Grund des geforderten Motordrehmoments gewählt. Vom Schritt 1308 fährt die Routine mit Schritt 1310 fort, der eine Ermittlung ausführt, ob die geschätzte tatsächliche Menge (O2_d_act) von in den stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator eingelagertem Sauerstoff größer eine gewünschte Sauerstoffmenge (O2_d_des) ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1310 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1312 fort und führt den fetten Betrieb der wieder aktivierten Zylindergruppe mit einem gewählten fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis und bei den bereits verbrennenden Zylindern die Schwingung um die stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischung weiter. Wie zuvor bezogen auf Schritt 1308 beschrieben, wird das fette Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf Grund von Motorbetriebsbedingungen und verschiedenen davon abhängigen Parametern gewählt. Vom Schritt 1312 kehrt die Routine zum Schritt 1310 zurück und überwacht wieder die im stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge. Alternativ kann die Routine von 13A auch eine Kraftstoffmenge in der Pfütze im Einlasskrümmer derjenigen Zylinder überwachen, die im Schritt 1310 erneut aktiviert werden.
Wenn die Antwort auf Schritt 1310 nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1314 fort, was angibt, dass eine gewünschte Sauerstoffmenge, die zwischen einer minimalen und maximalen Sauerstoffspeichermenge liegt, in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator wieder eingelagert wurde und/oder dass die Kraftstoffpfütze im Einlasskrümmer der verschiedenen aktivierten Zylinder wieder hergestellt ist. Die Routine betreibt im Schritt 1314 beide Zylindergruppen um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis. Auf diese Weise lassen sich die Zylinder aus der Zylinderteilabschaltung erneut aktivieren und das Abgasemissionsregelsystem wieder in einen Zustand versetzten, bei dem eine verbesserte Abgasemissionsregelung erreicht werden kann.
Nun wird der durch die Routine von 13A veranschaulichte Betrieb durch ein in den 13B1 und 13B2 dargestelltes Beispiel veranschaulicht. 13B1 zeigt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Gruppe 1 und 13B2 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Gruppe 2. Zum Zeitpunkt T0 verbrennen beide Zylindergruppen um den stöchiometrischen Wert. Dann wird zum Zeitpunkt T1 ein Übergang des Motors in die Teilzylinderabschaltung erforderlich, weshalb die Zylindergruppe 1 mit Kraftstoffabschaltung arbeitet. Gemäß 13B1 ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unendlich mager und die gestrichelte Linie gibt an, dass ein beträchtlich mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorhanden ist. Dann sollen zum Zeitpunkt T2 die Zylinder mit Teilzylinderabschaltung wieder aktiviert werden, und deshalb wird die Zylindergruppe 1, wie 13B1 zeigt, mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis betrieben, welches sich mit einer Änderung der Motorbetriebsbedingungen verändert. Der fette Betrieb der Zylindergruppe 1 und der stöchiometrische Betrieb der Gruppe 2 wird fortgesetzt bis zum Zeitpunkt T3, wo ermittelt wird, dass die stromabwärts gelegene Abgasemissionsregeleinrichtung wieder eine geeignete Sauerstoffmenge eingelagert hat. Wie hier an vielen Stellen beschrieben, lässt sich auf Grund von Schätzwerten der eingelagerten Sauerstoffmenge oder auf Grund eines Schaltsignals eines stromabwärts von der stromabwärts gelegenen Abgasemissionsregeleinrichtung liegenden Fühler erkennen, wann der fette Regenerationsbetrieb beendet werden muss. Zum Zeitpunkt T3 kehren beide Zylindergruppen in den stöchiometrischen Betrieb zurück, wie die 13B1 und 13B2 zeigen.
Somit lässt sich ein verbesserter Motorbetrieb erreichen, da die zweite Zylindergruppe während all dieser Übergänge weiterhin mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis verbrennen kann und dennoch durch den fetten Betrieb der ersten Zylindergruppe eine gewünschte Sauerstoffmenge wieder in die stromabwärts gelegene Abgasemissionsregeleinrichtung eingelagert werden kann. Dies reduziert die Anzahl der Übergänge in der zweiten Zylindergruppe und verbessert deshalb die Abgasemissionsregelung.
Bezogen auf 13C wird nun eine Routine zur Regelung der Zylinderabschaltung beschrieben, wo beide Zylindergruppen abgeschaltet werden. Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 1320, ob momentan alle Zylinder abgeschaltet sind. Wenn die Antwort auf Schritt 1320 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1322 fort und ermittelt, ob die Zylinder auf ihre Aktivierung eine stöchiometrische Verbrennung ausführen sollen. Wenn die Antwort auf Schritt 1322 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1324 fort und ermittelt, ob der Übergang von einer oder zwei Zylindergruppen aktiviert werden soll. Anders gesagt ermittelt die Routine, ob nur eine Zylindergruppe oder beide Zylindergruppen zur Verbrennung aktiviert werden sollen. Wenn die Antwort auf Schritt 1324 oder Schritt 1322 oder Schritt 1320 nein lautet, wird die Routine beendet.
Andererseits geht die Routine zum Schritt 1326, wenn im Schritt 1324 eine Aktivierung beider Zylinder gefordert ist. Im Schritt 1326 betreibt die Routine die Kraftstoffeinspritzung in beide Zylindergruppen mit einem gewählten fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis. Zu bemerken ist, dass die Zylindergruppen mit dem gleichen fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis oder mit unterschiedlich fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnissen betrieben werden können. Gleichermaßen können die einzelnen Zylinder in den Gruppen mit unterschiedlich fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnissen betrieben werden. Zudem können in einem alternativen Ausführungsbeispiel nur einige der Zylinder fett und die restlichen Zylinder um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis betrieben werden.
Vom Schritt 1326 fährt die Routine mit Schritt 1328 fort, in dem sie ermittelt, ob die geschätzte Sauerstoffmenge (O2_u1_act), die in dem mit der ersten Gruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeichert ist, größer ist als eine gewünschte Sauerstoffspeichermenge für diesen Katalysator (O2_u1_des). Wenn die Antwort auf Schritt 1328 nein lautet, was angibt, dass die Sauerstoffspeichermenge in dieser Einrichtung noch nicht wieder hergestellt worden ist, fährt die Routine mit Schritt 1330 fort und berechnet, ob die geschätzte tatsächlich in dem im Abgasweg stromaufwärts gelegenen und mit der zweiten Gruppe gekoppelten Dreiwegekatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge (O2_u2_act) größer ist als ihre Sollmenge (O2_u2_des). Wenn Schritt 1330 die Antwort nein liefert, was angibt, dass in keinem der jeweils mit der ersten und zweiten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysatoren die jeweiligen gewünschten Sauerstoffspeichermengen wieder hergestellt wurden, fährt die Routine mit Schritt 1326 fort, wo der fette Betrieb in beiden Zylindergruppen mit dem gewählten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis weiter geführt wird. Es ist auch zu bemerken, dass das gewählte fette Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf Grund von z. B. zuvor bezogen auf Schritt 1308 beschriebenen Motorbetriebsbedingungen abgeglichen wird.
Wenn die Antwort auf Schritt 1328 ja lautet, was angibt, dass die Sauerstoffmenge in dem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator wieder hergestellt ist, fährt die Routine mit Schritt 1332 fort und lässt die erste Gruppe einen Übergang in den Betrieb um den stöchiometrischen Wert ausführen. Danach fährt die Routine mit Schritt 1334 fort, wo sie den Betrieb der ersten Zylindergruppe mit dem gewählten fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis weiter führt und die zweite Zylindergruppe ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen lässt, das um den stöchiometrischen Wert oszilliert. Dann geht die Routine mit Schritt 1336 weiter, wo ermittelt wird, ob die geschätzte Menge von im stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator (der wenigsten mit einem der stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysatoren verbunden ist, wenn nicht sogar mit beiden) gespeicherten Sauerstoffs größer ist als dessen Sollmenge. Wenn die Antwort auf Schritt 1336 nein lautet, geht die Routine zum Schritt 1334 zurück und fährt mit der fetten Verbrennung in der zweiten Zylindergruppe und der stöchiometrischen Verbrennung in der ersten Zylindergruppe fort. Andererseits geht die Routine, wenn Schritt 1336 die Antwort ja liefert, zum Schritt 1338 und überführt beide Zylindergruppen in den stöchiometrischen Betrieb.
Weiter mit 13C, wenn die Antwort auf Schritt 1330 ja lautet, was angibt, dass in dem in der zweiten Zylinder gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator die Sauerstoffmenge wieder hergestellt ist, geht die Routine dazu über, die zweite Gruppe im Schritt 1342 mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten zu lassen. Dann lässt die Routine im Schritt 1344 die erste Zylindergruppe weiterhin mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis und die zweite Zylindergruppe mit einem Mischungsverhältnis um den stöchiometrischen Wert arbeiten. Dann geht die Routine zum Schritt 1346, wo wiederum die in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge überwacht wird. Vom Schritt 1346, wo der stromabwärts gelegene Katalysator noch nicht genügend Sauerstoff verarmt hat, um die Sauerstoffmenge wieder herzustellen, kehrt die Routine zum Schritt 1344 zurück. Andererseits geht die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 1346 ja lautet, zum Schritt 1338 über, wo beide Zylindergruppen um das stöchiometrische Mischungsverhältnis arbeiten.
Vom Schritt 1324 geht die Routine, wenn nur eine Zylindergruppe zur Verbrennung zurückkehren soll, zum Schritt 1350 und aktiviert die Kraftstoffeinspritzung in eine Zylindergruppe mit dem gewählten fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis und führt die Kraftstoffabschaltung in der anderen Zylindergruppe fort. Diese Operation wird im Schritt 1352 weiter geführt. Es ist zu bemerken, dass für diese Darstellung angenommen wurde, dass in diesem Fall die erste Zylindergruppe für die Verbrennung aktiviert wurde wohingegen die zweite Zylindergruppe weiterhin mit Kraftstoffabschaltung arbeitet. Jedoch kann die Entscheidung, welche Zylindergruppe zur Aktivierung gewählt wird, abhängig von Motorbetriebsbedingungen variieren, und die aktivierte Zylindergruppe kann abwechseln gewählt werden, um einen gleichmäßigen Verschleiß zu erzielen.
Vom Schritt 1352 geht die Routine weiter zum Schritt 1354, wo ermittelt wird, ob die geschätzte momentane in dem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge (O2_u1_act) größer ist als die Sollmenge (O2_u1_des). Wenn die Antwort auf Schritt 1354 nein lautet, kehrt die Routine zum Schritt 1352 zurück. Andererseits fährt die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 1354 ja lautet, fort mit Schritt 1356 und lässt die erste Zylindergruppe um das stöchiometrische Mischungsverhältnis arbeiten und fährt mit der Kraftstoffabschaltung der zweiten Zylindergruppe fort. Schließlich geht die Routine im Schritt 1358 zur 13A über, wo weitere Anforderungen zur Aktivierung der zweiten Zylindergruppe überwacht werden.
Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Aktivierung der Zylinderabschaltung für eine ausreichende Wiederherstellung der Sauerstoffeinlagerung nicht nur in dem stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator, sondern auch in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator erreichen, ohne mehr Zylinder als nötig mit fettem Gemisch zu betreiben. Wie oben beschrieben, lässt sich dies unter Verwendung eines Schätzwerts der in der Abgasemissionsregeleinrichtung gespeicherten Sauerstoffmenge erreichen. Jedoch lässt sich auch alternativ oder zusätzlich Information von einem zentral montierten Luft/Kraftstoff-Verhältnisfühler verwenden. Z. B. kann dazu ein Fühler dienen, der an einem Ort entlang der Länge der Abgasemissionsregeleinrichtung, z. B. vor dem letzten Block (Monolith) in dem Kanister montiert ist. Bei einem anderen Weg kann ein oder mehrere stromabwärts gelegene Fühler dazu verwendet werden, festzustellen, wann eine ausreichende Regeneration der Sauerstoffeinlagerung abgeschlossen ist.
Betriebsbeispiele von 13C sind in den grafischen Darstellungen der 13D1 und 13D2 gezeigt. Wie in den 13B1 und B2, zeigen 13D1 das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis der ersten Zylindergruppe und 13D2 das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis der zweiten Zylindergruppe. Zum Zeitpunkt t0 verbrennen beide Zylindergruppen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch um den stöchiometrischen Wert. Dann ergeht zum Zeitpunkt t1 die Anforderung, die Kraftstoffeinspritzung in beide Zylindergruppen abzuschalten. Wie dargestellt, arbeiten beide Zylindergruppen bis zum Zeitpunkt t2 mit einem im Wesentlichen unendlich magern Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis. Zum Zeitpunkt t2 ergeht die Anforderung, die Verbrennung in beiden Zylindergruppen zu aktivieren. Wie gezeigt, arbeiten beide Zylindergruppen dann mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Von den Zeiten t2 bis t3 wird der Überschuss des im stromabwärts gelegenen ersten und zweiten Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoffs reduziert, so dass in beiden Katalysatoren wieder eine Sollsauerstoffmenge eingelagert ist. Zum Zeitpunkt t3 ist in dem mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator die gewünschte Menge Sauerstoff eingespeichert worden, weshalb die zweite Zylindergruppe einen zum Betrieb um das stöchiometrische Mischungsverhältnis übergeht. Da jedoch die im stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherte überschüssige Sauerstoffmenge noch nicht reduziert worden ist, führt die erste Zylindergruppe den Betrieb mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis fort, um den gesamten in dem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärtigen Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoff zu reduzieren und liefert deshalb Reduktanzien, die einen Teil des im stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoffs reduzieren. Somit ist zum Zeitpunkt t4 der fette Betrieb der ersten Zylindergruppe beendet, da die gewünschte gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator erreicht ist. Da jedoch an diesem Punkt der stromaufwärts gelegene Dreiwegekatalysator im Wesentlichen ohne eingelagerten Sauerstoff gesättigt ist, arbeitet die erste Zylindergruppe kurzzeitig bis zum Zeitpunkt t5 mit einem leicht mageren Gemisch, um wieder die Sauerstoffmenge in dem stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator herzustellen. Zum Zeitpunkt t5 arbeiten dann beide Zylindergruppe um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis bis zum Zeitpunkt t6, wo erneut die Anforderung ergeht, beide Zylindergruppen ohne Kraftstoffeinspritzung zu betreiben. Diese Betriebsweise geht weiter bis zum Zeitpunkt t7, wo gewünscht wird, nur eine der Zylindergruppen erneut zur Verbrennung zu aktivieren. Somit wird dann die erste Zylindergruppe kurzzeitig mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis betrieben, bis in dem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator erneut Sauerstoff eingelagert ist. Dann kehrt die erste Zylindergruppe bis zum Zeitpunkt t8 zum Betrieb um das stöchiometrische Mischungsverhältnis zurück. Zum Zeitpunkt t8 ist es erwünscht, die zweite Zylindergruppe zu reaktivieren. Zu dieser Zeit arbeitet die zweite Zylindergruppe mit einem abhängig von den Motorbetriebsbedingungen variierenden fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis, um in dem stromabwärts gelegenen Dreiwegekatalysator die gespeicherte Sauerstoffmenge wieder herzustellen. Dann arbeitet zum Zeitpunkt t9 die zweite Zylindergruppe kurzzeitig im leicht mageren Bereich, um in dem mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten stromaufwärts gelegenen Dreiwegekatalysator wieder etwas Sauerstoff einzulagern. Anschließend arbeiten beide Zylindergruppen oszillierend um das stöchiometrische Mischungsverhältnis. Mit diesem Verfahren lässt sich der Übergang zur und von der Zylinderabschaltung verbessern.
Zu bemerken ist, dass bei dem in 13 dargestellten Verfahren durch die neu aktivierte fette Verbrennung jegliches während der erneuten Aktivierung erzeugte NO_x in dem Dreiwegekatalysator mit dem fetten Abgas reagieren kann und dadurch die Emissionsregelung verbessert ist.
Nun werden bezogen auf die 14 und 15 Beispiele von Abgasemissionsregeleinrichtungen beschrieben, die als die in 2 gezeigten Einrichtungen 300 und/oder 302 verwendet werden können. Wie zuvor beschrieben, lassen sich Verbesserungen der Kraftstoffökonomie an Motoren (z. B. Motoren mit großem Hub) dadurch erzielen, dass Zylinder in bestimmten Situationen, wie z. B. bei geringer Last oder geringem Drehmomentbedarf abgeschaltet werden. Die Zylinderabschaltung kann entweder durch Abschalten der Ventile, so dass die Zylinder weder Luft einlassen noch auslassen, oder durch die Abschaltung der Kraftstoffinjektoren, so dass die inaktivierten Zylinder Luft pumpen realisiert werden. Beim letztgenannten Verfahren haben die in den 14 und 15 beschriebenen verzweigten Katalysatoren den Vorteil, dass sie das Abgas der verbrennenden Zylinder getrennt von den nicht verbrennenden Zylindern halten, so dass die Abgasemissionsregeleinrichtung (wie z. B. ein Dreiwegekatalysator) wirksam die Abgasemissionen von den verbrennenden Zylindern umsetzen können. Dies gilt sogar dann, wenn das Verfahren bei einem V8-Motor mit ungerader Zündfolge verwendet wird (wo die Zylinderabschaltung, damit noch ein Drehmomentpuls alle 180° Kurbelwellenwinkel gegeben wird, die Abschaltung der Hälfte der Zylinder auf einer Bank und der Hälfte der Zylinder auf der anderen Bank notwendig macht). Der verzweigte Katalysator vermeidet somit eine Rohrleitung von den Luft pumpenden Zylindern zu einem Katalysator und der verbrennenden Zylinder zu einem anderen Katalysator, wobei die Strömung von einer Seite des Motors zur anderen Seite durch ein langes Rohr übergeleitet werden müsste. Somit kann, wenn gewünscht, der vorhandene Raum für das Katalysatorpaket ohne die Notwendigkeit einer komplizierten überkreuzten Rohrführung beibehalten werden.
Genauer zeigt 14 ein verzweigtes Katalysatorsubstrat 1410 mit einer Vorderseite 1420 und einer (nicht gezeigten) Rückseite. Das Substrat ist in einen oberen Abschnitt 1422 und einen unteren Abschnitt 1424 unterteilt. Das Substrat hat im Allgemeinen eine ovale Querschnittsform, wobei jedoch auch andere Formen, z. B. Kreisform, verwendet werden können. Außerdem ist eine Vielzahl von Strömungswegen durch ein Gitter in dem Substrat gebildet. In einem besonderen Beispiel besteht das Substrat aus Metall, welches die Wärmeleitung von einem Abschnitt der Einrichtung zum anderen unterstützt und dadurch die Möglichkeit verbessert, eine Zylindergruppe mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr zu betreiben. Allerdings kann auch ein Keramiksubstrat verwendet werden.
Das Substrat ist mit einem oder mehreren aufgebrachten Waschmänteln mit katalytischen Komponenten, wie z. B. Cer, Platin, Palladium, Rhodium und/oder anderen Materialien, wie z. B. Edelmetallen (z. B. Metalle von der achten Gruppe des periodischen Systems) versehen. In einem Beispiel kann jedoch auch eine andere Waschmantelzusammensetzung an dem oberen und unteren Substratabschnitt verwendet werden, um den verschiedenen zwischen den beiden Abschnitten vorkommenden Betriebsbedingungen zu entsprechen. Andererseits kann, wie zuvor diskutiert, vom oberen und unteren Abschnitt der eine oder der andere wenigstens bei manchen Zuständen mit nur Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpenden Zylindern gekoppelt sein. Außerdem kann der eine oder andere Abschnitt von Gasen in dem anderen Abschnitt erhitzt werden, z. B. während der oben beschriebenen Zylinderkraftstoffabschaltung. Der optimale Katalysatorwaschmantel kann in den beiden Abschnitten verschieden sein.
In diesem Beispiel sind die beiden Abschnitte symmetrisch. Dies gestattet, dass, wenn gewünscht, jede mit den jeweiligen Abschnitten gekoppelte Zylindergruppe abgeschaltet werden kann. Es können jedoch bei einem anderen Ausführungsbeispiel die beiden Abschnitte hinsichtlich Volumen, Größe, Länge, Waschmantel oder Dichte auch asymmetrisch sein.
15 zeigt eine Abgasemissionsregeleinrichtung 1510, die das Substrat 1410 enthält. Die Einrichtung ist in diesem Beispiel mit einem konischen Einlass 1512, einem Einlassrohr 1514, einem konischen Auslass 1516 und einem Auslassrohr 1618 gezeigt. Das Einlassrohr und der Auslasskonus sind jeweils durch Teilungsplatten 1520 und 1522 in zwei Seiten unterteilt (hier ist ein Ober- und Unterteil gezeigt, jedoch kann jede Ausrichtung verwendet werden). Die beiden Seiten können wie in der Figur benachbart liegen, jedoch umschließt kein Teil in diesem Beispiel den anderen Teil. Die Teilungsplatten halten einen ersten und einen zweiten Abgasstrom (1530 und 1532) bis zu dem Punkt voneinander getrennt, wo die Abgasströme jeweils die Substratteile 1422 und 1424 erreichen. Die Teilungsplatten liegen so, dass eine Plattenoberfläche parallel zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Stirn des Substrats 1410 liegt. Außerdem bleiben die beiden Abgasströme durch das Substrat 1410 voneinander getrennt, weil sie durch das Substrat separat verlaufen. Der Auslasskkonus 1516 kann auch eine Teilungsplatte haben, so dass sich die Abgasströme nach ihrem Eintritt in das Auslassrohr 1518 vermischen.
Weiter sind in 15 vier Abgassauerstofffühler dargestellt (1540, 1542, 1544 und 1546), obwohl, wenn gewünscht, nur ein Teil dieser Fühler verwendet werden kann. Gemäß 15 misst der Fühler 1540 die Sauerstoffkonzentration, die zur Ermittlung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgasstroms 1530 verwendet werden kann, bevor dieser durch das Substrat 1410 behandelt wird. Der Fühler 1542 misst die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom 1532, bevor dieser vom Substrat 1410 behandelt wird. Der Fühler 1544 misst die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom 1530, nachdem dieser vom Substrat 1410 behandelt wurde, jedoch bevor sich der Abgasstrom mit dem Abgasstrom 1532 vermischt. Gleichermaßen misst der Fühler 1546 die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom 1532, nachdem dieser vom Substrat 1410 behandelt worden ist, jedoch bevor er sich mit dem Strom 1530 vermischt. Zusätzlich stromabwärts gelegene Fühler können auch zur Messung der gemischten Sauerstoffkonzentration in den Abgasströmen 1530 und 1532 eingesetzt werden, wie sie sich im Rohr 1518 bildet.
15 zeigt auch einen ovalen Querschnitt des Katalysatorsubstrats als weggebrochene Ansichten der Einrichtung sowie Einlass- und Auslasskonus und -rohre. Allerdings kann als Substrat genauso ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden.
16 zeigt nun eine Routine zur Auswahl eines Leerlaufregelsollwerts für die Leerlaufdrehzahlregelung, die berücksichtigt, ob die Zylinder deaktiviert sind oder ob eine geteilte Zündzeitpunkteinstellung verwendet wird. Genauer ermittelt die Routine im Schritt 1610 einen gewünschten Leerlaufdrehzahlsollwert, der für die rückkoppelnde Regelung der Leerlaufdrehzahl über die Einstellung des Kraftstoffs und/oder der Luftströmung verwendet wird auf der Basis der Abgastemperatur, seit der Motor zu laufen begonnen hat, und/oder des Zylinderabschaltzustands. Dies gestattet eine verbesserte NVH-Regelung und ermöglicht insbesondere wenigstens bei manchen Bedingungen einen unterschiedlichen Leerlaufdrehzahlsollwert abhängig von der Zylinderabschaltung, um die Fahrzeugresonanzen besser zu berücksichtigen. Die Regelstrategie der gewünschten Leerlaufdrehzahl kann auch so manipuliert werden, dass die Toleranz gegenüber einem Erregungstyp verbessert ist. Z. B. kann im geteilten Zündbetrieb ein höherer Sollwert für die Leerlaufdrehzahl NVH dadurch reduzieren, dass die Erregungsfrequenz weg von der, die das Fahrzeug erfährt, verschoben wird. Auf diese Weise kann die Leerlaufdrehzahl bei geteilter Zündung höher sein als die bei nicht geteilter Zündung.
17 zeigt eine Routine, die die Zylinderabschaltung mit Diagnosemaßnahmen koordiniert. Genauer wird die Zylinderabschaltung abhängig davon freigegeben und/oder bewirkt, ob Fehlzündungen in einem der Motorzylinder identifiziert worden sind.
Beispielsweise wird im Fall eines in 2F gezeigten V6-Motors ermittelt, dass sich die Funktion einer Zündspule in einem der Zylinder in der Zylindergruppe 250 verschlechtert hat, und diese Information kann zur Freigabe und Wahl der Zylinderabschaltung verwendet werden. Genauer könnte diese Routine, wenn die Regelroutine die Zylinderabschaltung zwischen den Gruppen 250 und 252 abwechselt, diese Wahl basierend auf der Ermittlung der Beeinträchtigung eines Zylinders in der Gruppe 250 verändern, um wiederholt die Zylinder in der Gruppe 250 abzuschalten. Anders gesagt könne die Routine statt entweder die Gruppe 250 oder die Gruppe 252 abzuschalten, diejenigen Gruppen abschalten, bei denen sich die Zylinderfunktion verschlechtert hat (und dadurch potenziell die Zylindergruppe bis zur Reparatur dauernd abschalten). Auf diese Weise könnte die Routine wenigstens bei manchen Bedingungen die Option, die Gruppe 252 abzuschalten, ausschließen. Andererseits würden, wenn die Gruppe 252 zur Abschaltung gewählt wäre, potenzielle vier von sechs Zylindern abgeschaltet, so dass die reduzierte Motorausgangsleistung vom Fahrer des Fahrzeugs bemerkt würde.
Gleichermaßen wird, wenn die Diagnose angibt, dass wenigstens ein Zylinder aus jeder Gruppe 250 und 252 auf Grund potenzieller Fehlzündungen abgeschaltet werden sollte, die Zylinderabschaltung unterbunden, und alle Zylinder (mit Ausnahme der auf Grund potenzieller Fehlzündungen abgeschalteten) arbeiten dann mit Verbrennung.
Wenn das Regelsystem somit die Möglichkeit bietet, mit weniger als allen Motorzylindern zu arbeiten und dennoch mit einem weichen Übergang das vom Fahrer geforderte Drehmoment erzeugen, könnte eine solche Betriebsweise dazu verwendet werden, fehlzündende Zylinder mit geringst möglichem Stoß abzuschalten. Die Entscheidungslogik könnte auch die Analyse enthalten, ob ein Injektorabschaltmuster dazu führt, dass sämtliche benötigte Zylinder auf Grund einer Fehlzündung abgeschaltet werden.
17 zeigt ein Beispiel einer Routine zur Ausführung dieser Operation. Genauer ermittelt die Routine im Schritt 1710, ob eine Motordiagnose einen Zylinder oder mehrere Zylinder mit möglicher Fehlzündung identifiziert hat. In einem Beispiel werden, wenn die Diagnostikroutine einen oder mehrere Zylinder mit einer potenzieller Fehlzündbedingung diagnostiziert hat, wie z. B. auf Grund einer schlechten Zündspule, die identifizierten Zylinder abgeschaltet und die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern unterbunden, bis eine technische Wartung durchgeführt wurde. Dadurch wird die Möglichkeit verringert, dass unverbrannter Kraftstoff mit Sauerstoffüberschuss im Abgas eine übermäßige Erhitzung des Abgassystems verursachen und die Abgasemissionsregeleinrichtung und/oder andere Abgasfühler schädigen kann.
Wenn die Antwort auf Schritt 1710 nein lautet, endet die Routine. Andererseits geht die Routine, wenn die Antwort auf Schritt 1710 ja lautet, zum Schritt 1712, der ermittelt, ob ein Zylinderabschaltmuster für eine verbesserte Kraftstoffökonomie vorliegt, das auch die Diagnoseanforderungen erfüllt, dass ein bestimmter Zylinder oder bestimmte Zylinder abzuschalten sind. Anders gesagt ermittelt die Routine in einem Beispiel ob es einen Zylinderabschaltmodus gibt, der für die Kraftstoffökonomie verwendet werden kann, bei dem alle verbleibenden aktiven Zylinder Kraftstoff und Luft verbrennen können. Wenn Schritt 1710 die Antwort ja ergibt, geht die Routine zum Schritt 1714, in dem die Muster, die die obigen Kriterien erfüllen, für die Injektorabschaltoperation verfügbar sind. Zylinderabschaltmuster, bei denen Zylinder, die möglicherweise zur Fehlzündung führen, als aktive Zylinder gewählt werden, werden unterbunden.
Auf diese Weise lässt sich die Wahl und die Freigabe der Zylinderabschaltoperation zur Steigerung der Kraftstoffökonomie modifizieren und dennoch eine richtige Abschaltung der Zylinder auf Grund potenzieller Fehlzündungen im Motor erreichen.
Nach der obigen detaillierten Beschreibung gibt es verschiedene Kraftstoffabschaltstrategien, mit denen einige oder alle Zylinder in Abhängigkeit von einer Vielfalt von Bedingungen im Zustand mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr betrieben werden. In einem Beispiel können alle oder ein Teil der Zylinder mit Kraftstoffabschaltung betrieben werden, um verbesserte Fahrzeugverlangsamung und Kraftstoffökonomie zu erzielen, da ein Abbremsen des Motors über das Schließen der Drossel hinaus möglich ist. Anders gesagt kann es für ein verbessertes Abbremsen des Fahrzeugs und zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie wünschenswert sein, den Kraftstoff für einige oder alle Motorzylinder bei geeigneten Bedingungen abzuschalten.
Allerdings ist dabei eine Wirkung in Betracht zu ziehen, nämlich, ob die Motordrehzahl nach einer Kraftstoffabschaltung wegen des Abfalls des Drehmoments des Motors zu stark abfällt. Abhängig vom Zustand der Motorzubehörteile, des Zustands des Drehmomentwandlers, des Getriebes und weiterer nachstehend diskutierter Faktoren kann das Drehmoment bei abgeschalteter Kraftstoffzufuhr variieren.
In einem Beispiel kann ein Lösungsweg eingeschlagen werden, der einen Schwellwert für die Motordrehzahl verwendet, so dass die sich ergebende Motordrehzahl im schlimmsten Fall größer als eine minimale erlaubte Drehzahl ist. In einer alternativen Ausführungsform kann, wenn gewünscht, ein Verfahren eingesetzt werden, das die Motordrehzahl nach der Kraftstoffabschaltung für ein Fahrzeug in den momentanen Betriebszuständen berechnet oder voraussagt und dann die vorausgesagte Drehzahl dazu verwendet, um festzustellen, ob die sich einstellende Motordrehzahl annehmbar ist (z. B. über einer minimalen gestatteten Drehzahl für diese Zustände liegt). Dieses Verfahren kann beispielsweise die Information enthalten, ob der Drehmomentwandler verriegelt oder entriegelt ist. Wenn er entriegelt ist, kann zur Vorhersage ein Modell der Kennwerte des Drehzahlwandlers verwendet werden. Außerdem kann das Verfahren eine minimale gestattete Motordrehzahl dazu verwenden, ein minimales Motordrehmoment zu ermitteln, welches sich aus der Kraftstoffabschaltung ergeben wird, um die Kraftstoffabschaltung freizugeben oder zu sperren. Beispiele solcher Regel/Steueralgorithmen werden weiter unten bezogen auf 18 beschrieben. Ein derartiges Verfahren könnte auch dazu verwendet werden, die Eignung anderer Regelsystementscheidungen festzustellen, die die Motordrehmomenterzeugung bei Verlangsamungszuständen beeinflussen, z. B. ob der Magerbetrieb in den Zylindern, die weiterhin verbrennen, wenn andere ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben werden, zu aktivieren oder zu deaktivieren ist. Beispiele derartiger Regelalgorithmen werden weiter unten bezogen auf 19 beschrieben.
Außerdem kann ein solches Verfahren beim Loslassen des Gaspedals noch bei anderen Situationen nützlich sein als die, die eine Teil- oder Vollabschaltung der Zylindereinspritzung oder die Aktivierung/Deaktivierung anderer Regelbetriebsweisen verwendend. Genauer kann ein derartiger Weg auch zur Einstellung eines geforderten Motordrehmoments während Verlangsamungszuständen verwendet werden, bei denen andere Arten von Übergängen auftreten können, wie z. B. Umschaltungen der Getriebestufen. Dies wird nachstehend bezogen auf die 20 bis 21 im Detail beschrieben.
Bezogen auf 18 wird nun eine auf einem Modell (z. B. auf einem Drehmomentwandlermodell) beruhende Überprüfung beschrieben, ob eine Krafstoffabschaltung (vollständig oder teilweise) zu aktivier ist, um einen übermäßigen Abfall der Motordrehzahl zu vermeiden. Zunächst stellt im Schritt 1810 die Routine fest, ob der Drehmomentwandler verriegelt oder teilweise verriegelt ist. Dieser Teilverriegelungszustand kann sich einstellen, wenn die Verriegelungskupplung über dem Drehmomentwandler angreift, jedoch den Eingang und Ausgang des Drehmomentwandler noch nicht vollständig gekoppelt hat. In einem Beispiel beruht die Feststellung von Schritt 1810 darauf, ob das Schlupfverhältnis zwischen der Drehzahl am Eingang des Drehmomentwandlers und der Drehzahl am Ausgang desselben annähernd 1 ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1810 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 1822 fort, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1810 nein lautet, fährt die Routine mit Schritt 1812 fort. Im Schritt 1812 berechnet die Routine die erlaubte Mindestmotordrehzahl während eines Verlangsamungszustands. In einem Beispiel wird der Verlangsamungszustand durch ein Loslassen des Gaspedals des Fahrers angegeben (d. h., dass die Gaspedalposition geringer ist als ein Schwellwert). Die im Schritt 1812 berechnete gestattete Mindestdrehzahl des Motors kann auf verschiedenen Betriebsbedingungen beruhen oder als ein Einzelwert gewählt sein. Wenn die gestattete Mindestmotordrehzahl von Betriebsbedingungen abhängt, kann sie auf der Basis von Bedingungen, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Motortemperatur und Abgastemperatur berechnet werden.
Weiter mit 18 trifft die Routine im Schritt 1814 eine Voraussage einer Turbinengeschwindigkeit in einem kommenden Intervall unter Verwendung der Verlangsamungsrate des Fahrzeugs. Diese Voraussage kann unter Verwendung eines einfachen Ratenänderungsmodells erster Ordnung getroffen werden, wo die momentane Turbinendrehzahl und die momentane Änderungsrate zur Projektion einer Turbinendrehzahl in einem kommenden Moment auf der Basis einer Ableitung nach der Zeit genommen wird. Danach berechnet im Schritt 1816 die Routine ein Mindestmotordrehmoment, das zum Erreichen der berechneten gestatteten Mindestmotordrehzahl mit der vorausgesagten Turbinendrehzahl nötig ist. Genauer verwendet die Routine ein Modell des Drehmomentwandlers, um das Mindestdrehmoment zu berechnen, das unter Berücksichtigung der vorausgesagten Turbinendrehzahl zum Einhalten der gestatteten Mindestmotordrehzahl notwendig ist. Die Einzelheiten dieser Berechnung werden nachstehen bezogen auf 20 beschrieben.
Dann berechnet die Routine im Schritt 1818 das verfügbare maximale Motorbremsmoment, das in einem möglicherweise neuen Regelmodus zu erzeugen ist, der für den Einsatz in Betracht kommt. Z. B. berücksichtigt diese Berechnung, wenn der potenziell neue Regelmodus eine Zylinderabschaltung einsetzt, dass einige oder alle Zylinder das positive Motordrehmoment nicht erzeugen könnten. Anderseits berechnet diese Routine, wenn der neue Regelmodus einen Magerbetrieb enthält, das maximale zur Verfügung stehende Motorbremsmoment zur Berücksichtigung des geringsten verfügbaren Mager-Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses.
Hier ist zu bemerken, dass hinsichtlich Schritt 1818 das erste Beispiel mehr im Einzelnen nachstehend bezogen auf 19 beschrieben wird.
Dann stellt die Routine im Schritt 1820 fest, ob das berechnete maximale Motorbremsmoment in dem potenziell neuen Regelmodus größer als das benötigte oder zum Beibehalten der gestatteten Mindestmotordrehzahl nötige Motormoment ist. Wenn die Antwort auf Schritt 1820 ja lautet, geht die Routine zum Schritt 1822 und gibt den neuen Regelmodus auf der Basis dieser Drehzahlkriterien frei. Andererseits fährt die Routine, wenn Schritt 1820 die Antwort nein liefert, mit Schritt 1824 fort und unterbindet den Übergang zu dem neuen Regelmodus auf der Basis dieser Motordrehzahlkriterien. Auf diese Weise können alternative Regelmodi freigegeben oder unterbunden werden unter Berücksichtigung ihrer Auswirkung auf das Beibehalten einer gestatteten Mindestmotordrehzahl während der Verlangsamung, um so Motorstillstandszustände zu verringern. Vor der Beschreibung von Schritt 1810 ist festzuhalten, dass die Routine zu 18 während Verlangsamungszuständen, die durch das Loslassen des Gaspedals verursacht sind, ausgeführt werden kann.
In 19 ist die in 18 gezeigte Routine verändert und speziell auf den Zylinderabschaltbetrieb angewendet. Die Schritt 1910 bis 1916 gleichen den beschriebenen Schritten 1810–1816. Vom Schritt 1916 fährt die Routine fort mit Schritt 1918, wo sie das Motorbremsmoment berechnet, das sich durch das Abschalten des Kraftstoffs bei der Mindestdrehzahl des Motors ergibt. Genauer berechnet die Routine das Motorbremsmoment, das nach dem Abschalten des Kraftstoffinjektors an allen oder einem Teil der Zylinder erzeugt wird. Weiter wird diese Berechnung bei der Mindestmotordrehzahl ausgeführt. Dann stellt die Routine im Schritt 1920 fest, ob das sich bei der Mindestdrehzahl des Motors während der Kraftstoffabschaltung ergebende Motordrehmoment größer ist als das erzielbare benötigte Motordrehmoment oder das Drehmoment, um die gestatte Mindestmotordrehzahl einzuhalten. Wenn dies der Fall ist, reicht das Motordrehmoment bei der Kraftstoffabschaltung aus, und deshalb wird die Kraftstoffabschaltung auf Grund dieser Motordrehzahlkriterien im Schritt 1922 freigegeben. Andererseits reicht, wenn die Antwort auf Schritt 1920 nein lautet, das bei der vollständigen oder teilweisen Kraftstoffabschaltung bei der Mindestmotordrehzahl erzeugbare Motordrehmoment nicht aus, die Mindestmotordrehzahl einzuhalten, und deshalb wird die Kraftstoffabschaltung auf Grund dieser Motordrehzahlkriterien unterbunden. Auf diese Weise lässt sich die vollständige und/oder teilweise Kraftstoffabschaltung zu den Zylindern wahlweise in einer Art freigeben/unterbinden, dass die Motordrehzahl bei der gestatteten Mindestdrehzahl gehalten wird. Auf diese Weise kann die Häufigkeit, dass der Motor ausgeht verringert werden.
Zu bemerken ist, dass in dieser Weise zumindest bei manchen Bedingungen eine Freigabe der Kraftstoffabschaltung (oder eine Weiterführung dieser Betriebsart) wenigstens bei einem Zylinder bei einer geringeren Motordrehzahl möglich ist, wenn der Drehmomentwandler verriegelt ist, als wenn dieser nicht verriegelt ist. Deshalb kann die Kraftstoffökonomie unter manchen Bedingungen verbessert werden, ohne dass das Ereignis, dass der Motor ausgeht, häufiger wird.
Nun wird bezogen auf die 20 und 21 eine Routine zum Kappen einer Motorsolldrehmomentanforderung beschrieben, die die Motordrehzahl an oder über einer gestatteten Mindestdrehzahl während des Loslassens des Gaspedals unter Einsatz von Drehmomentwandlerkennwerten beibehält. Damit können plötzliche Absenkungen der Motordrehzahl verringert werden, die das Gefühl der Fahrgäste beeinträchtigen können.
Z. B. ist es beim Abgleich eines geforderten Flügelraddrehmoments als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit für einen oder mehrere Motorbremsmodi erwünscht, Drehmomentwerte zu wählen, die beim Abbremsen des Motors ein gutes Gefühl ermitteln und unempfindlich für die Vielfalt der Betriebsbedingungen sind. Dies kann sich jedoch schwierig gestalten, da viele Faktoren das Bremsen des Motors und die sich einstellende Motordrehzahl beeinflussen. Genauer ist es erwünscht, bei Verlangsamungszuständen ein geringeres als das für die Leerlaufdrehzahl erforderliche Drehmoment zu erzeugen, um bei der Verlangsamung einen erwünschten Übergang zu erreichen. Zur gleichen Zeit sollte aber die Motordrehzahl über einer erlaubten Mindestdrehzahl gehalten werden, um das Ausgehen des Motors zu vermeiden. Anders gesagt besteht ein Weg zur Verbesserung der Systemeffizienz (und zum Verringern des Auslaufgefühls) unter Verlangsamungsbedingungen darin, weniger Drehmoment, als für den Leerlauf des Motors nötig, zu erzeugen. Jedoch sollten zur selben Zeit Drehzahlabfälle, die die Motordrehzahl unter einen erlaubten Mindestwert fallen lassen, seltener gemacht werden.
In einem Beispiel kann für Fahrzeuge mit einem Drehmomentwandler ein Modell des offenen Drehmomentwandlers dazu dienen, das Motordrehmoment zu ermitteln, welches einer gegebenen Motordrehzahl entspricht (Solldrehzahl oder Grenzdrehzahl) und somit dazu dienen, geringere Drehmomente des Motors während der Verlangsamung zu gestatten und dennoch die Motordrehzahl über einem Mindestwert zu halten. In diesem Fall kann der Regler, wenn es während der Verlangsamung eine gestattete Mindestmotordrehzahl gibt, das Motordrehmoment auf der Basis der Turbinendrehzahl berechnen, das nötig ist, wenigstens diese Mindestmotordrehzahl zu erreichen. Die nachstehende Routine verwendet zwei zweidimensionale Funktionen (fn_conv_cpc und fn_conv_tr) zur Annäherung des K-Faktors und Drehmomentverhältnisses über dem Drehmomentwandler als Funktion des Drehzahlverhältnisses. Diese Approximation enthält eine Ausrolloperation, wo die Turbine das Flügelrad antreibt. Ein alternativer Weg verwendet, wenn nötig Approximationen höherer Ordnung, um eine gesteigerte Genauigkeit zu erzielen.
Es ist zu bemerken, dass es bekannt ist, ein Modells des offenen Drehmomentwandlers zur Ermittlung des mit einer gegebenen Motordrehzahl bei geplantem Gangwechsel übereinstimmenden Drehmoments anzuwenden, um ein Aufschaukeln oder eine Schwingung des Triebstrang zu verhüten. D. h., dass es bekannt ist, eine Vorhersage der Motordrehzahl (und der Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers) nach einem Gangwechsel zu treffen, mit der festgestellt wird, ob der Motor ausreichend Drehmoment erzeugen kann, damit die Traktionskraft nach einem Gangwechsel nach oben (oder nach unten) in den zukünftigen Zuständen aufrecht erhalten werden kann. Deshalb ist es beim normalen Fahren bekannt, Gangwechselanforderungen zu beschränken und damit ungleichmäßige Verschiebungen der PS-Leistung (einschließlich eines geforderten Reservefaktors), ausgenommen für Beschleunigungen, zu verringern oder zu verhindern. Es ist außerdem bekannt, Fälle, bei denen der Drehmomentwandler verriegelt ist und Berechnungen des höchsten verfügbaren Drehmoments einzuschließen.
Bezogen auf 20 wird eine Routine zur Berechnung des zum Drehen des Motors mit einer spezifizierten Motor- und Turbinendrehzahl nötigen Motorbremsmoment beschrieben. Zuerst werden im Schritt 2010 zeitweilige bzw. temporäre Parameter initialisiert. Genauer werden die folgenden 32-Bit-Variablen auf null gesetzt: tq_imp_ft_lbf_tmp (zeitweiliger Wert des Flügelraddrehmoments in lbf), tq_imp_Nm_tmp (zeitweiliger Wert des Flügelraddrehmoments in Nm), cpc_tmp (zeitweiliger Wert des K-Faktors) und tr_tmp (zeitweiliger Wert des Drehmomentverhältnisses). Außerdem wird der zeitweilige Wert des Drehzahlverhältnisses (speed_ratio_tmp) als Verhältnis der zeitweiligen Turbinendrehzahl (nt_tmp) und der zeitweiligen Motordrehzahl (ne_tmp) auf eins beschränkt, um Störungen in den Signalen zu reduzieren.
Dann berechnet die Routine im Schritt 2012 den zeitweiligen K-Faktor (cpc_tmp) als eine Funktion des Drehzahlverhältnisses und der im Speicher z. B. unter Verwendung einer Verweisfunktion gespeicherten Drehmomentwandlereigenschaften. Dann wird im Schritt 2014 ermittelt, ob das Drehzahlverhältnis (z. B. Drehzahl_Verhältnis_tmp > 1,0?) größer als 1 ist. Wenn dies der Fall ist, gibt dies an, dass das Fahrzeug ausrollt und dass kein positives Motordrehmoment durch den Drehmomentwandler übertragen wird. Wenn die Antwort auf Schritt 2014 ja lautet, geht die Routine zum Schritt 2016. Im Schritt 2016 verwendet die Routine eine K-Faktor-Gleichung, die die Turbinendrehzahl und das Drehmoment als Eingangsgrößen verwendet. Genauer wird das Drehmoment des Flügelrads aus folgenden Gleichungen berechnet: tq_imp_ft_lbf_tmp = nt_tmp·nt_tmp/max((cpc_tmp·cpc_tmp), 10000,0); tr_tmp = f(speed_ratio_tmp); tq_imp_ft_lbf_tmp = –tq_imp_ft_lbf_tmp/tr_tmp; worin die Funktion f Daten über den Drehmomentwandler zur Erzeugung des Drehmomentverhältnisses (tr) auf der Basis des Drehzahlverhältnisses speichert.
Andererseits verwendet die Gleichung des K-Faktors, wenn Schritt 2014 die Antwort nein liefert, die Motordrehzahl und das Drehmoment als Eingangsgrößen und die Routine geht zum Schritt 2018. Im Schritt 2018 wird das Drehmoment des Flügelrads aus folgenden Gleichungen berechnet: tq_imp_ft_lbf_tmp = ne_tmp·ne_tmp/max((cpc_tmp·cpc_tmp), 10000,0);
Dann können diese durch die folgende Gleichung im Schritt 2020 in Nm-Einheiten umgewandelt und Verluste miteinbezogen werden. tq_imp_Nm_tmp = tq_imp_ft_lbf_tmp·1,3558 + tq_los_pmp;
Auf diese Weise ist die Berechnung eines zum Einhalten einer gewünschten Motordrehzahl notwendigen Drehmoments (tq_imp_Nm_tmp) möglich. Ein Beispiel der Operation ist in 21 gezeigt. Genauer veranschaulicht 21 die Wirkung dieses Kappens/Beschränkens der Drehmomentanforderung während des Fahrzeugtests. Bei annähernd 105,5 Sekunden wird das Gaspedal losgelassen und die drehmomentbasierte Verlangsamungszustandsmaschine tritt in den Zustand: „Halte kleinen positiven Wert” ein (wo ein kleines positives Drehmoment am Antriebsstrang aufrecht erhalten wird), dem ein Bremszustand in offener Schleife folgt, wo ein negatives Motordrehmoment in offener Schleife zur Verfügung gestellt wird. Bald nach dem Loslassen des Gaspedals befehlen die Getrieberegler eine Aufwärtsverschiebung vom dritten zum vierten Gang, was die Turbinendrehzahl unter die minimale Motorsolldrehzahl von in diesem Beispiel annähernd 850 Upm senkt und damit den Motor mit einem Drehmoment belastet. Dieser Wechsel des Getriebegangs nach oben kann ein größeres Motordrehmoment erfordern, um die Drehzahl von 850 Umdrehungen pro Minute zu halten, und tqe_decel_req_min (die untere an den tqe_decel_req-Wert angelegte Klammer) springt deshalb auf 42 Nm, um dieser höheren Drehmomentanforderung zu entsprechen. Der Wert von tqe_decel_req_min wird auf der Basis des beschriebenen Drehmomentwandlermodells berechnet. Indem vermieden wird, dass die Verlangsamungsdrehmomentanforderung zu tief sinkt, verhält sich die Motordrehzahl wie gewünscht.
In den 22 bis 27 wird ein Verfahren für die Verwaltung des zyklusgemittelten Drehmoments bei Übergängen zwischen unterschiedlichen Zylinderabschaltmoden beschrieben. Genauer kann ein derartiger Weg eine verbesserte Drehmomentregelung während solcher Übergänge erreichen. Vor der detaillierten Beschreibung des Regelablaufs veranschaulicht die folgende Beschreibung und die grafische Darstellung eine beispielhafte Situation, mit der sich das zyklusgemittelte Drehmoment während des Übergangs besser regeln lässt (zu bemerken ist, dass dies nur eine beispielhafte Situation ist, bei der das Verfahren verwendet werden kann). Diese Kurven verwenden das Beispiel eines Achtzylindermotors, wo die Motorzylinder in der Zündfolge nummeriert sind. Wenn das System einen Übergang von der Zündung, beispielsweise der Zylinder 1, 3, 5, 7 zur Zündung der Zylinder 2, 4, 6, 8, vollzieht, können zwei Zylinder in Folge zünden. Wenn das während dieses Übergangs von allen Zylindern erzeugte Drehmoment im Wesentlichen gleich ist, kann das während des Übergangs erzeugte zyklusgemittelte Drehmoment höher als gewünscht sein, obwohl kein einziger Zylinder im Wesentlichen mehr oder weniger Drehmoment erzeugt, und über einen Zyklus immer noch dieselbe Anzahl der Zylinder gezündet wird. Anders gesagt gibt es eine einzelne effektive Verschiebung der Hälfte der im Gesamtmotorzyklus früher zündenden Zylinder. Diese Drehmomentstörung kann sich auch in einer Motordrehzahlstörung auswirken, wenn sie während Leerlaufdrehzahlregelzuständen auftritt. Die folgenden Figuren veranschaulichen ein Beispiel dieser Drehzahlstörung.
Zu bemerken ist, dass die folgende Beschreibung ein vereinfachtes Beispiel angibt und nicht den Systembetrieb definieren soll.
22 zeigt für einen Achtzylindermotor, bei dem alle Zylinder zünden, das Drehmoment an der Kurbelwelle, das sich aus der modellhaft als einfache Sinuswelllen dargestellten Summe der Arbeitshübe des Motors ergibt. In einem beispielhaften Fall, wo vier Zylinder dasselbe Nettodrehmoment wie alle acht Zylinder in 22 erzeugen sollen, würde sich, wie in 23 gezeigt, das von jedem Zylinder erzeugte Drehmoment verdoppeln.
Wenn dieses selbe Drehmomentniveau durch die zündenden Zylinder in einem Vierzylindermodus erzeugt wurde, das System jedoch von der Zündfolge 1-3-5-7 zur Zündfolge 2-4-6-8 übergeht, wo der letzte vor dem Übergang gezündete Zylinder der dritte Zylinder ist, und der erste Zylinder, der nach dem Übergang zündet, der vierte Zylinder ist, würde sich ein Drehmoment an der Kurbelwelle gemäß 24 ergeben. Wie 24 zeigt, kann die Addition der Drehmomente von den Zylindern 3 und 4 eine Erhöhung des Drehmoments während dieses Übergangspunkts und eine Erhöhung des mittleren Drehmoments über einen Motorzyklus erzeugen. Diese Erhöhung könnte für einen Achtzylindermotor bis zu 12,5% oder bei einem Sechszylindermotor auf Grund dieser überlappenden Drehmomentaddition 16,7% betragen. Durch Einbeziehung dieses Verhaltens kann das Regelsystem so umgestaltet werden, dass es das durch die ausgehenden Zylinder (3 in diesem Beispiel) und die angehenden Zylinder (4 in diesem Beispiel) erzeugte Drehmoment so reduziert, dass das mittlere Drehmoment über einen Motorzyklus während eines Übergangs nicht erhöht ist.
Für einen Achtzylindermotor würde das Drehmomentprofil, wenn das durch die Zylinder 3 und 4 erzeugte Drehmoment um annähernd 25% für jeden Zylinder reduziert wäre, 25 ähneln, wo das über einen Motorzyklus gemittelte Drehmoment annähernd zum Vierzylinder- oder Achtzylinderbetrieb passt.
Auf diese Weise lässt sich die Drehmomentregelung verbessern, wenn ein Übergang zwischen einer ersten Betriebsart, bei der die erste Zylindergruppe angesaugte Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennt und die zweite Zylindergruppe mit angesaugter Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff arbeitet, zu einer zweiten Betriebsart, bei der die zweite Zylindergruppe angesaugte Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennt und die erste Zylindergruppe mit angesaugter Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff arbeitet, stattfindet. Wie in dem Beispiel oben angedeutet, wird vor dem Übergang das Motordrehmoment eines letzten verbrennenden Zylinders in der ersten Zylindergruppe im Vergleich mit einem zuvor verbrennenden Zylinder in dieser Gruppe verringert. Außerdem wird nach dem Übergang das Motordrehmoment eines ersten verbrennenden Zylinders in der zweiten Gruppe im Vergleich mit einem nächsten verbrennenden Zylinder in dieser Gruppe verringert.
Die Drehmomentverringerung eines oder beider Zylinder kann in verschiedenartiger Weise ausgeführt werden, wie z. B.: eine Zündzeitpunktverzögerung oder eine Abmagerung der verbrannten Luft/Kraftstoff-Mischung. Außerdem kann unter Verwendung einer elektrischen Ventilbetätigung, eines veränderlichen Ventilhubs, eines elektronischen Drosselventils u. s. w. die Drehmomentverringerung durch Verringerung der Luftladung in den Zylindern ausgeführt werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel lässt sich die Drehmomentregelung während des Übergangs dadurch verbessern, dass das Drehmoment nur eines der zuletzt zündenden Zylinder in der ersten Gruppe und des ersten zündenden Zylinders in der zweiten Gruppe verringert wird. Außerdem ist es möglich, die Drehmomentregelung während des Übergangs dadurch zu verbessern, dass eine ungleichförmige Drehmomentreduktion in den beiden letzten zu zündenden Zylindern in der ersten Zylindergruppe und in dem ersten zu zündenden Zylinder in der zweiten Zylindergruppe ausgeführt wird.
Z. B. kann die Drehmomentreduktion für den letzten Zylinder der alten Zündfolge (in dem oben beschriebenen Beispiel der Zylinder 3) und im ersten Zylinder der neuen Zündfolge (Zylinder 4) in irgendeiner Weise so realisiert werden, dass das von diesen beiden Zylindern erzeugte Gesamtdrehmoment um annähernd 25% reduziert wird. Wenn z. B. die Drehmomentreduktion des letzten Zylinders in der alten Zündfolge X·50% und die Drehmomentreduktion des ersten Zylinders in der neuen Zündfolge (1 – X)·50% ist, lässt sich das mittlere Drehmoment beibehalten. Für die beispielhafte Drehmomentreduktion von 25% ist X = 0,5.
Falls das gesamte Drehmoment an dem letzten Zylinder der alten Zündfolge (X = 1) reduziert würde, wäre das Resultat das gleiche, wie es in 26 gezeigt ist. Andernfalls würden, wenn die gesamte Drehmomentreduktion mit dem ersten Zylinder der neuen Zündfolge (X = 0) erreicht würde, die Ergebnisse denen in 27 gleichkommen. Dies sind gerade mal zwei Beispiele und X kann irgendwo zwischen 0 und 1 gewählt werden.
Bezogen auf die 28 bis 33 wird ein Weg beschrieben, um die Motor-NVH während der Modusübergänge zwischen dem Vollzylinderbetrieb und dem Teilzylinderbetrieb (zwischen Vollzylinderbetrieb und geteiltem Zündzeitbetrieb) zu verringern.
28 zeigt die Frequenzanteile eines Motors, der mit 600 Upm dreht und bei dem alle Zylinder am stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis und mit optimalem Zündzeitpunkt verbrennen. Die Figur zeigt eine herausragende Spitze bei der Zündfrequenz, bei der alle Zylinder zünden (FF). Dies kann mit 29 verglichen werden, die die Frequenzanteile des mit 600 Upm drehenden Motors zeigt, der in Zylinderausschnittbetrieb (z. B. wird Kraftstoff zu einer Bank eines V6-Motors oder Kraftstoff zu zwei Zylindern in jeder Bank eines V8-Motors abgeschaltet) oder mit geteiltem Zündzeitpunkt zwischen Zylindergruppen arbeitet. Das Spektrum zeigt eine dominante Spitze bei ½ FF und eine kleinere Spitze an der Zündfrequenz auf Grund der Kompression aller Zylinder, da die abgeschalteten Zylinder immer Luft pumpen. Die beiden 28 und 29 können mit 30 verglichen werden, die die Frequenzanteile eines mit 600 Upm drehenden Motors zeigt, bei dem alle Zylinder ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrennen und/oder mit zurückverlegtem Zündzeitpunkt arbeiten. 30 zeigt eine dominante Spitze bei FF, die jedoch wegen der erhöhten Verbrennungsvariabilität auf Grund der Magerverbrennung und/oder des zurückverlegten Zündzeitpunkts weiter ausgedehnt ist.
Beim abrupten Übergang zwischen diesen Betriebsarten kann sich wegen der Änderung der Grundfrequenz im Motordrehmoment eine Breitbandanregung ergeben. Diese kann Resonanzfrequenzen des Fahrzeugs, wie z. B. eine Resonanz des Fahrzeugkörpers, anregen, wie die 31 zeigt. Deshalb kann der Motor in einem Beispiel, wenn derartige NVH-Betrachtungen angestellt werden, so betrieben werden, dass der Übergang allmählich stattfindet (z. B. durch allmähliche Verringerung des Drehmoments in den verbrennenden Zylindern und eine allmähliche Erhöhung des Drehmoments in den abgeschalteten Zylindern, in denen keine Verbrennung stattfindet). Dies lässt sich z. B. durch eine getrennte Regelung des Luftstroms zwischen den Zylindergruppen ausführen. Andererseits lassen sich auch eine Abmagerung des Luft/Kraftstoffmischungsverhältnisses und/oder eine Verzögerung des Zündzeitpunkts einsetzen. Auf diese Weise kann die Anregung irgendwelcher Fahrzeugresonanzen reduziert werden. Anders gesagt kann ein allmählicher Wechsel von der einen zur anderen Betriebsart einen Sprung über die Körperresonanzfrequenzen so gestatten, dass die Injektorabschaltung (oder getrennte Zündzeitpunkte) bei niedrigeren Motordrehzahlen (z. B. während des Leerlaufs) betrieben und dabei Vibrationen verringert werden können, die durch den Übergang verursacht werden und eine Körperresonanz anregen können. Dies wird bezogen auf die 32 bis 33 unten mehr im Einzelnen beschrieben.
Genauer zeigt 32 die Frequenzanteile in der Mitte eines Übergangs, bei dem es zwei kleinere und breitere Spitzen gibt, die um FF und ½ FF zentriert sind. In diesem Beispiel findet ein Übergang des Motorbetriebs weg von einem geteilten Zündzeitpunkt zu einer Betriebsart, bei der alle Zylinder im Wesentlichen dieselbe Zündzeit haben. Z. B. reduziert der Regler den Luftstrom, verzögert den Zündzeitpunkt oder magert das Luft/Kraftstoff-Gemisch bei den Leistung erzeugenden Zylindern ab und verlegt den Zündzeitpunkt der Zylinder mit signifikanter Zündzeitpunktverzögerung vor. 33 zeigt die Frequenzanteile nahe des Endes des Übergangs, wenn sämtliche Zylinder mit im Wesentlichen dem gleichen verzögerten Zündzeitpunkt verbrennen.
Somit lässt sich statt eines abrupten stufenförmigen Übergangs zu und von unterschiedlichen Betriebsarten, bei der sich eine Breitbandanregung auf Grund von Frequenzspitzen einstellt, durch diesen allmählichen Übergang der Drehmomentfrequenzanteile mit geringerer Leerlaufdrehzahl bei gleichzeitig verringerter möglicher NVH-Konsquenz arbeiten. Dies kann außerdem einem Weg vorgezogen werden, der die Motordrehzahl durch eine Resonanz vor Ausführung eines Übergangs ändert, was die beim Motorlauf mit der Anregung einer Körperresonanzfrequenz einhergehende NVH erhöhen kann.
Es ist zu bemerken, dass die Figuren eine einzelne Körperresonanz zeigen, jedoch können auch Antriebsstrang oder Aufbauresonanzen vorkommen, die mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Getriebegang variieren.
Bezogen auf 34 wird eine beispielhafte Regelstrategie beschrieben, die beispielsweise bei einem System gemäß 2Q anwendbar ist. Die Strategie kann bei jedem V-Motor mit gerader Zündfolge, z. B. einem V6-Motor, einem V10-Motor, einem V12-Motor u. s. w. verwendet werden. Genauer verwendet diese Strategie eine stöchiometrische Injektorabschaltoperation, wo eine Zylindergruppe Luft ohne wesentliche Kraftstoffinjektion ansaugt und die verbleibenden Zylinder in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses verbrennen. In diesem Fall können wie bei dem Beispiel von 2Q die Katalysatoren 222 und 224 Dreiwegekatalysatoren sein. Auch ist zu bemerken, dass ein dritter Katalysator weiter stromabwärts an einer Unterbodenposition angeschlossen und ebenfalls ein Dreiwegekatalysator sein kann. Auf diese Weise kann die Zylindergruppe ohne einen stromaufwärts liegenden Dreiwegekatalysator (z. B. die Gruppe 250) abgeschaltet werden und der Betrieb der anderen Gruppe (Gruppe 252) mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis weiter geführt werden. Auf diese Weise kann der Katalysator 222 wirksam die Abgasemissionen von der Gruppe 252 reduzieren. Wenn außerdem beide Gruppen ein stöchiometrisches Gemisch verbrennen, lassen sich beide Katalysatoren 222 und 224 (und auch alle weiter stromabwärts liegenden Katalysatoren) zur wirksamen Reinigung der Abgasemissionen verwenden.
Dieses Abgassystem hat einen weiteren Vorteil dahingehend, dass es die Katalysatortemperaturen auch im Injektorabschaltmodus beibehalten kann. Genauer kann der Katalysator 222 während der Zylinderkraftstoffinjektorabschaltung die Emissionen (z. B. HC, CO und NO_x) in dem stöchiometrischen Abgasgemisch (das um den stöchiometrischen Wert oszillieren kann) umwandeln. Die verhältnismäßig kühle Luft von der Bank 250 mischt sich mit den heißen stöchiometrischen Abgasen, bevor das Gemisch zum Katalysator 224 strömt. Dieses Gemisch hat jedoch annähernd dieselbe Temperatur in der Betriebsart mit Kraftstoffabschaltung wie in der stöchiometrischen Betriebsart, in der beide Zylindergruppen 250 und 252 verbrennen. Genauer ist im Injektorabschaltbetrieb die stöchiometrische Zylinderlast annähernd das Doppelte der Abgastemperatur im Betrieb, bei dem beide Zylindergruppen verbrennen. Dies hebt die Temperatur des aus den Zylindern der Gruppe 252 kommenden Abgases nahezu auf das Doppelte der Temperatur der bei einer äquivalenten Motorlast verbrennenden Zylinder. Somit ist, wenn Überschussluft dem heißeren Abgas im Zylinderabschaltbetrieb zugesetzt wird, die Gesamttemperatur ausreichend hoch, um die Katalysatoren 224 im Abbrandmodus zu halten. Deshalb befinden sich beide Katalysatoren 222 und 224, sobald der Motor den Injektorabschaltmodus verlässt, im Abbrandmodus und können zur Reduktion der Abgasemissionen verwendet werden.
Wenn jedoch das Abgassystem so gestaltet ist, dass im Injektorabschaltbetrieb der Katalysator 224 noch unter eine Katalysatorsolltemperatur abkühlt, lässt sich der geteilte Zündbetrieb bei erneuter Freigabe der Verbrennung in beiden Zylindergruppen, so wie es oben bezogen auf 8 beschrieben wurde, verwenden. Genauer kann bei einem Übergang von einer Betriebsweise, bei der die Zylinder der Gruppe 250 im Kraftstoffabschaltmodus betrieben werden und die der Gruppe 252 mit Luft/Kraftstoff mit stöchiometrischem Mischungsverhältnis verbrennen – um beide Gruppen um das stöchiometrische Mischungsverhältnis arbeiten zu lassen, die Gruppe 250 wieder zur Verbrennung mit Kraftstoffinjektion mit einem signifikant verzögerten Zündzeitpunkt aktiviert werden. Auf diese Weise kann der Katalysator 224 durch die von der Zylindergruppe 250 erzeugte große Wärmemenge schnell erhitzt werden. Weiterhin kann die mit einem beträchtlich weniger verzögerten Zündzeitpunkt gezündete Verbrennung der Zylinder der Gruppe 252 die Motorausgangsleistung welch um einen gewünschten Wert halten.
Wie oben beschrieben, bringt die in 2Q gezeigte Konfiguration beträchtliche Vorteile beim Kraftstoffabschaltbetrieb, die Erfinder haben jedoch erkannt, dass der Katalysator 224 beim Kaltstart seine Abbrandtemperatur wegen der größeren Distanz von der Zylindergruppe 250 und weil er weiter stromabwärts als der Katalysator 222 sitzt, langsamer erreicht als der Katalysator 222. Deshalb ist es bei einem Beispiel möglich, unter Einsatz der oben beschriebenen geteilten Zündzeitpunkteinstellung einen verbesserten Katalysatorabbrand beim Motorstart zu erzielen. Dies wird nun bezogen auf 34 im Einzelnen beschrieben.
34 zeigt eine Routine, wie sie vorher für einen Motorstart mit ungleichen Abgaswegen zum ersten Katalysator beschrieben wurde, wie z. B. bei dem System der 2Q. Zuerst ermittelt die Routine im Schritt 3410, ob die Abgaskonfiguration eine mit ungleichen Abgaswegen zum ersten Katalysator ist. Wenn die Antwort auf Schritt 3410 ja lautet, fährt die Routine mit Schritt 3412 fort. Im Schritt 3412 ermittelt die Routine, ob der momentane Zustand ein „Motorkaltstart” ist. Dies kann auf Grund einer zeitlichen Erfassung des vorangegangenen Motorbetriebs, einer Motorkühlmitteltemperatur und/oder verschiedener anderer Parametern ermittelt werden. Wenn die Antwort auf Schritt 3412 ja lautet, geht die Routine zum Schritt 3414, um den Motor im Anlasserbetrieb zu betreiben.
Im Anlasserbetrieb dreht der Motoranlasser den Motor bis zu einer Drehzahl, bei der sich eine Zylinderposition identifizieren lässt. Zu diesem Punkt wird Kraftstoff in alle Zylinder sequenziell oder in einem „Big Bang”-Modus eingespritzt. Anders gesagt liefert die Routine jedem Motorzylinder zum Start des Motors sequenziell Kraftstoff in der gewünschten Zyklusfolge. Alternativ lässt die Routine sämtliche Kraftstoffinjektoren gleichzeitig in alle Zylinder einspritzen und zündet sequenziell jeden Zylinder in der Zündfolge, um den Motor zu starten.
Dann fährt die Routine mit Schritt 3416 fort, sobald der Motor mit der gewünschten Leerlaufdrehzahl läuft. Während des Hochlaufens können erneut alle Zylinder eine Verbrennung ausführen, um den Motor zu einer gewünschten Motorleerlaufdrehzahl hochlaufen zu lassen. An diesem Punkt geht die Routine mit Schritt 3418 weiter, wo der Leistungs-Heizmodus einsetzt (z. B. mit geteiltem Zündzeitpunkt). In dieser Betriebsweise wird die mit einer stromaufwärts gelegenen Abgasemissionsregeleinrichtung gekoppelte Zylindergruppe (z. B. die Gruppe 252) mit einem potenziell leicht abgemagerten Luft/Kraftstoff-Gemisch und mit einem gegenüber dem Zündzeitpunkt, der das maximale Drehmoment liefernt, geringfügig verzögerten Zündzeitpunkt betrieben, um die Zylinder bei einer gewünschten Motordrehzahl zu halten. Die andere Gruppe (Gruppe 250) wird allerdings dann mit einem beträchtlich verzögerten Zündzeitpunkt betrieben, so dass sie ein kleines Motorausgangsdrehmoment erzeugt, das eine beträchtliche Wärmemenge zur Verfügung stellt. Obwohl diese Verbrennung über die Stabilitätsgrenze hinausgehen kann, kann dennoch ein sanfter Motorbetrieb durch die Verbrennung in der Gruppe 252 erhalten werden. Dadurch bringt die von der Gruppe 250 erzeugte große Wärmemenge die in der Position stromabwärts eines Y-Rohrs liegenden Katalysatoren (z. B. den Katalysator 224) auf eine gewünschte Abbrandtemperatur. Auf diese Weise können beide Katalysatoren schnell auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden, bei der der Motor einen Übergang zu einem Betrieb ausführen kann, bei dem beide Zylindergruppen im Wesentlichen mit demselben Zündzeitpunkt gezündet werden.
Zu bemerken ist, dass in einem alternativen Ausführungsbeispiel die geteilte Zündzeitpunkteinstellung zwischen den Zylindergruppen während des Hochlaufs oder sogar während des Anlassvorgangs des Motors begonnen werden kann.
Es ist deutlich, dass die hier beschriebenen Konfigurationen und Routinen exemplarischer Natur sind und dass diese speziellen Ausführungsbeispiele in keiner Weise beschränkend sein sollen, weil eine Vielzahl von Variationen möglich ist. So enthält der Gegenstand dieser Offenbarung alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Abgaskonfigurationen, Kraftstoffdampfspül-Schätzalgorithmen und andere hier beschriebenen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Als ein Beispiel können Abgasemissionsregeleinrichtungen, z. B. Katalysatoren, die bei der Motorverbrennung erzeugten Abgasemissionen verringern. Jedoch variiert der Wirkungsgrad derartiger Abgasemissionsregeleinrichtungen mit der Betriebstemperatur. Beispielsweise kann die Effizienz einer Abgasemissionsregeleinrichtung bei höheren Temperaturen viel größer sein als bei niedrigeren Temperaturen. Typischerweise wird eine „Abbrand-Temperatur („light-off”-Temperatur), zur Kennzeichnung einer bestimmten Temperatur verwendet, über der ein vorgeschriebener Wirkungsgrad erreicht wird. Ein Weg, um eine schnelle Katalysatorheizung zu erreichen, verwendet vorteilhafterweise eine geteilte Zündzeitpunkteinstellung für zwei Zylindergruppen, wie es in US 6 568 177 beschrieben ist.
Die Erfinder haben hier jedoch erkannt, dass der Motor, wenn verschiedene Zylindergruppen, die eine unterschiedliche Zündzeitpunkteinstellung haben, mit derselben Luftmenge betrieben werden, nicht die gleichen vorteilhaften Wirkungen hat, wie ursprünglich gedacht. Z. B. könnte die optimale Luftmenge für die Zylinder, die mit stärker verzögertem Zündzeitpunkt arbeiten, kleiner sein, als die Luftmenge, die für einen mit geringer oder ohne Zündzeitpunktverzögerung arbeitenden Zylinder erforderlich ist, um ein sicheres Anlassen zu erzielen. Umgekehrt könnte die optimale Luftmenge für einen Zylinder mit stärker verzögertem Zündzeitpunkt größer sein als sie für einen mit kleiner oder ohne Zündzeitpunktverzögerung arbeitenden Zylinder erforderlich ist, wenn dabei eine verstärkte Vibration auftritt, so wie dies bei einem zwischen –10 und –40 BTDC verzögerten Zündzeitpunkt der Fall wäre.
Wenigstens einige dieser Nachteile lassen sich durch ein Verfahren zur Regelung eines Motors vermeiden, das wenigstens eine erste und zweite Zylindergruppe hat. Dieses Verfahren weist den Betrieb der ersten Zylindergruppe mit einem ersten Zündzeitpunkt und einer ersten Frischluftmenge und der zweiten Zylindergruppe mit einem gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt stärker verzögerten Zündzeitpunkt und einer zweiten sich von der ersten Frischluftmenge unterscheidenden Frischluftmenge auf, die durch einen Steller eingestellt wird.
Auf diese Weise lässt sich vorteilhafterweise eine schnelle Katalysatorerwärmung erzielen, indem eine Zylinderbank mit weiter vorverlegtem Zündzeitpunkt für die Drehmomenterzeugung, um den Motor bei höherer Last (und dadurch mit einem größeren Wärmefluss) zu drehen und die andere Zylinderbank mit einem stärker verzögerten Zündzeitpunkt und geringerem Ausgangsdrehmoment und mit größerer Abgastemperatur betrieben wird, wobei gleichzeitig die Leistung in beiden Zylindergruppen dadurch gesteigert wird, dass den Zylindern die geeignete Luftmenge zugeführt wird. Weitere Vorteile liegen darin, dass in manchen Zuständen durch die Zufuhr der richtigen Luftladungsmenge die NVH verringert und in anderen Fällen das Motorausgangsdrehmoment gesteigert werden kann.
Als ein weiteres Beispiel sind Motoren üblicherweise so gestaltet, dass sie eine Spitzenausgangsleistung erzeugen können, obwohl der Motorbetrieb zumeist deutlich unter diesem Spitzenwert stattfindet. Somit kann es vorteilhaft sein, dass einige Zylinder nur Luft ohne eingespritzten Kraftstoff ansaugen, wie US 6 568 177 beschreibt.
Die Erfinder haben hier jedoch erkannt, dass unter manchen Bedingungen auch ein Betrieb vorteilhaft sein kann, bei dem alle Zylinder Luft ohne Kraftstoffeinspritzung pumpen, insbesondere wenn der Fahrer das Gaspedal losgelassen hat.
Außerdem haben die Erfinder hier erkannt, dass, wenn sämtliche Zylinder mit abgeschaltetem Kraftstoff arbeiten, die vom Motor immer noch gepumpte Luft das gesamte Katalysatorsystem im Abgasweg oxidiert. Dies kann bei erneutem Anlassen der Motorzylinder zu erhöhten NO_x-Emissionen führen, da wegen der Tatsache, dass ein im Abgasweg liegender Dreiwegekatalysator in einem vollständig oxidierten Zustand oder im mageren Abgas eine schlechte NO_x-Umsetzungswirkung zeigt, das während des Wiederanlassens der Zylinder erzeugte NO_x in einem oxidierten Abgassystem nicht wirksam umgesetzt werden kann.
Durch den Beginn der Verbrennung mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch, nachdem der Motor mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr betrieben worden ist, lässt sich ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch im Abgas so beibehalten, dass alles erzeugte NO_x in einer Abgasemissionsregeleinrichtung mit Mager-NO_x-Speicherfähigkeit gespeichert werden kann. Weiterhin sorgt die Magerverbrennung nach der erneuten Aktivierung der Verbrennung für eine größere Vielfalt von Drehmomentniveaus, insbesondere wenn eine Zylindergruppe wieder aktiviert wird. Anders gesagt könnten niedrige oder negative Drehmomentniveaus während Verlangsamungszuständen des Motors, wie z. B. beim Loslassen des Gaspedals, genau geregelt werden.
In anderen Worten kann ein Gesamtzylinderabschaltbetrieb mit minimalem NO_x-Emissionsausstoß ausgeführt werden, da die NO_x-Falle auch in einem übermäßig oxidierten Zustand betrieben werden kann. Wenn die Zylinderabschaltphase beendet ist, kann der Motor in einem Magerverbrennungsmodus betrieben werden. Die NO_x-Falle fängt jegliches durch die Neuaktivierung der Zylinder erzeugtes NO_x auf und reduziert dadurch die NO_x-Emissionen. Außerdem kann ein Motor zyklisch zwischen einem Magerbetrieb und einer Zylinderabschaltung ohne Emissionsstoß abwechseln. Zusätzlich können die NO_x-Falle und jeder Dreiwegekatalysator in dem System regeneriert werden, wenn die NO_x-Falle mit NO_x gefüllt ist oder wenn ein Magerbetrieb nicht länger erforderlich ist. Dies führt zu reduzierten Regenerationen des Abgassystems und steigert außerdem die Kraftstoffökonomie.
Somit kann ein Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Betrieb eines Motors enthalten, das aufweist: in Reaktion auf ein Loslassen des Gaspedals durch den Fahrer wird eine erste Zylindergruppe ohne eingespritzten Kraftstoff betrieben, während ein zweiter Satz Zylinder in mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, die Abgase von der ersten und zweiten Zylindergruppe werden gemischt und die gemischten Abgase in einer NO_x bei überschüssigem Sauerstoff speichernden Abgasemissionsregeleinrichtung behandelt.
Des weiteren kann ein computerlesbares Speichermedium enthalten sein, in dem Daten gespeichert sind, die von einem Computer zum Betrieb eines Motors ausführbare Befehle angeben, wobei das computerlesbare Speichermedium aufweist: Befehle, um alle Zylinder des Motors Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen zu lassen, Befehle, um nach diesem Betrieb wenigstens einen Teil der Motorzylinder Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen zu lassen und in Reaktion auf die Verringerung einer erforderlichen Motorleistung, wie sie durch ein Loslassen des Gaspedals durch den Fahrer angegeben ist, eine Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung in alle Motorzylinder zu veranlassen, und Befehle, die in Reaktion auf eine nach einer geforderten Verringerung erforderliche Erhöhung der Motorausgangsleistung, wie sie durch ein Niedertreten des Gaspedals durch den Fahrer angegeben ist, den Beginn der Verbrennung in wenigsten einigen der Zylinder mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wenigstens unter manchen Bedingungen ausführen.
In einem weiteren Beispiel, wie es in US 6568177 beschrieben ist, kann es notwendig sein, gespeichertes periodisch NO_x zu spülen, indem alle Zylinder mit einem stöchiometrischen oder fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch betrieben werden.
Die Erfinder haben hier erkannt, dass ein solches Verfahren bei manchen Motorkonfigurationen mit mehreren Zylinderbänken, die jeweils eine stromaufwärts gelegene Abgasemissionsregeleinrichtung haben eine Kraftstoffverschwendung zur Folge hätte, wenn es erwünscht ist, in einer stromabwärts gelegenen Einrichtung gespeichertes NO_x zu reduzieren,. Genauer muss zur Reduktion gespeicherter Oxidanzien in beiden stromaufwärts gelegenen Einrichtungen Kraftstoff verwendet werden, bevor das stromabwärts gespeicherte NO_x reduziert werden kann.
Der obige Nachteil lässt sich durch ein Verfahren zur Regelung eines Motors vermeiden, der wenigstens eine erste und eine zweite Zylindergruppe hat. Das Verfahren kann aufweisen: den Betrieb des Motors in einem ersten Modus, bei dem die erste Zylindergruppe mit Luft und im Wesentlichen ohne eingespritzten Kraftstoff und die zweite Zylindergruppe mit Luftverbrennung mit eingespritztem Kraftstoff arbeiten, wobei ein Übergang des Motorbetriebs in einen zweiten Modus stattfindet, bei dem beide Zylindergruppen Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen, wobei die Verbrennung in entweder der ersten oder zweiten Zylindergruppe mit einem um den stöchiometrischen Wert oszillierenden Luft/Kraftstoff-Gemisch und in der jeweils anderen Zylindergruppe mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch stattfindet.
In dieser Weise kann in einem Ausführungsbeispiel der Motor einige Zylinder ohne Kraftstoffeinspritzung arbeiten lassen und, wenn es gewünscht ist, in einer stromabwärts gelegenen Abgasemissionsregeleinrichtung gespeichertes NO_x zu spülen, noch mehr Kraftstoff sparen. Es ist jedoch zu bemerken, dass dieses Verfahren auch in anderen Situationen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit verwendet werden kann.
Ein anderer Nachteil herkömmlicher Verfahren kann beim Übergang des Betriebs mit einigen abgeschalteten Zylindern und einigen verbrennenden aktiven Zylindern zum Zustand, wo alle Zylinder verbrennen, auftreten. Genauer wird eine Verzögerung des Zündzeitpunkts zusammen mit einer Drosselung zur Verringerung von möglicherweise auftretenden Drehmomentstörungen verwendet. Allerdings ist die Drosselung wegen der Krümmerfülleffekte im Allgemeinen zu langsam, und somit basiert das Verfahren hauptsächlich auf der Zündzeitpunktverzögerung. Dieses hauptsächlich auf der Zündzeitpunktverzögerung beruhende Verfahren kann sich aber in einer verschlechterten Kraftstoffökonomie auswirken.
Aus diesem Grund haben die Erfinder hier erkannt, dass sich dieser in der verschlechterten Kraftstoffökonomie auswirkende Nachteil durch den Betrieb der wieder aktivierten Zylinder an der Magerverbrennungsgrenze verringern lässt, wodurch die Stärke der benötigten Zündzeitpunktverzögerung reduziert wird. In einem Beispiel weist das Verfahren zur Regelung eines Motors mit wenigstens einer ersten und zweiten Zylindergruppe auf: der Motor wird in einem ersten Modus betrieben, bei dem die erste Zylindergruppe nur Luft ohne wesentlichen eingespritzten Kraftstoff pumpt und die zweite Zylindergruppe Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennt; der Motor führt einen Übergang in einen zweiten Modus aus, bei der beide Zylindergruppen Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen, wobei diese Verbrennung in beiden Zylindergruppen mit einem gegenüber dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis mageren Gemisch bei der Magerverbrennungsgrenze und mit verzögertem Zündzeitpunkt ausgeführt wird.
In einem weiteren Beispiel haben die Erfinder hier erkannt, dass, wenn ein Verfahren mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr zu Zylindern und periodischer fetter Spülung verwendet wird, Zustände vorliegen können, die sich in einer Kraftstoffverschwendung auswirken können, wenn für verschiedene Zylindergruppen mehrere stromaufwärts gelegene Abgasemissionsregeleinrichtungen vorhanden sind. Genauer kann Kraftstoff zur Reduktion von in mehreren stromaufwärts gelegenen Einrichtungen verschwendet werden, um fette Abgase zur stromabwärts gelegenen Einrichtung zu leiten. Somit ist eine geringere Verbesserung der Kraftstoffökonomie realisiert, als sie theoretisch möglich wäre.
Dieses scheinbar paradoxe Verhalten kann durch ein Verfahren zur Regelung eines Motors mit einem ersten und zweiten Zylindersatz gelöst werden, wo der erste Satz mit einer stromaufwärts liegenden ersten Abgasemissionsregeleinrichtung gekoppelt ist und das Verfahren aufweist: der Motor wird in einer ersten Betriebsart, bei der der erste Zylindersatz ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, dessen Mischungsverhältnis um den stöchiometrischen Wert oszilliert, und der zweite Zylindersatz Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt, und nach dieser ersten Betriebsart in einer zweiten Betriebsart betrieben, bei der beide Zylindersätze verbrennen, wobei der erste Zylindersatz die Verbrennung eines um den stöchiometrischen Wert oszillierenden Luft/Kraftstoff-Gemischs fortsetzt und der zweite Zylindersatz wenigstens über eine gewählte Zeitdauer ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch und anschließend ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, dessen Mischungsverhältnis um den stöchiometrischen Wert oszilliert.
Durch die Verwendung der wieder aktivierten Zylinder zur Erzeugung fetter Abgase lassen sich mehrere Vorteile erzielen. Zunächst ist eine Verarmung des in der ersten stromaufwärts gelegenen Abgasregeleinrichtung gespeicherten Sauerstoffs, um die Sauerstoffspeicherung in der stromabwärts gelegenen Einrichtung wieder herzustellen, unnötig. Zweitens ermöglicht die Aktivierung einer Verbrennung auf der fetten Seite des stöchiometrischen Werts eine zuverlässige Wiederaktivierung der Zylinder. Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Abgasregelung bei Beendigung einer Teilzylinderabschaltung erreichen. Außerdem können durch Wiederaktivierung des Zylinderbetriebs mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch NO_x-Emissionen verringert werden, die sonst entstehen würden, da die stromaufwärts gelegene und mit den wieder aktivierten Zylindern gekoppelte Abgasemissionsregeleinrichtung und auch die stromabwärts gelegene Einrichtung mit Oxidanzien, wie z. B. Sauerstoff, gesättigt sein können. Zu bemerken ist, dass ein Zylindersatz eine Anzahl von Zylindern, z. B. die Zylinder einer Zylinderbank des Motors enthalten kann. Allerdings kann der Zylindersatz auch nur einem einzelnen Zylinder und auch einige Zylinder aus einer ersten Motorbank und einige Zylinder aus einer zweiten Motorbank enthalten.
In einem anderen Beispiel wird ein Verfahren zur Regelung eines Motors mit einem ersten und zweiten Zylindersatz durchgeführt, wo der erste Zylindersatz mit einer ersten stromaufwärts liegenden Abgasemissionsregeleinrichtung und der zweite Zylindersatz mit einer zweiten stromaufwärts liegenden Abgasemissionsregeleinrichtung gekoppelt sind und Abgase von beiden stromaufwärts liegenden Abgasemissionsregeleinrichtungen vermischt werden und in eine stromabwärts gelegene Abgasemissionsregeleinrichtung strömen. Das Verfahren weist folgendes auf: eine erste Betriebsart, bei der beide Zylindersätze Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpen, und nach der ersten Betriebsart wird zu einer zweiten Betriebsart übergegangen, bei der beide Zylindersätze ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen, wobei der erste Zylindersatz die Verbrennung des fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs auf Grund eines Zustands in der ersten Abgasemissionsregeleinrichtung beendet und dann ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, dessen Mischungsverhältnis um den stöchiometrischen Wert oszilliert, und der zweite Zylindersatz danach den Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Gemisch fortsetzt.

Claims

Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und mit einem mit der ersten und der zweiten Zylindergruppe verbundenen variablen Ventilsteller, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: – Betrieb des Ventilstellers in einer ersten Position, wenn beide Zylindergruppen angesaugte Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen, und – Betrieb des Ventilstellers in einer zweiten Position, wenn eine Zylindergruppe eine Verbrennung ausführt und die andere Zylindergruppe ohne eingespritzten Kraftstoff, jedoch mit angesaugter Luft arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein V8-Motor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventilsteller ein variabler Nockenzeiteinsteller ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor einen mit einer dritten und vierten Zylindergruppe gekoppelten zweiten variablen Ventilsteller hat und das Verfahren außerdem den Betrieb des zweiten Stellers in der ersten Position, wenn beide Zylindergruppen angesaugte Luft und eingespritzten Kraftstoff verbrennen und den Betrieb des zweiten Stellers in der zweiten Position aufweist, wenn eine Zylindergruppe verbrennt und die andere Zylindergruppe ohne eingespritzten Kraftstoff, jedoch mit angesaugter Luft arbeitet.
Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und einem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten ersten variablen Ventilsteller und einem mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten zweiten variablen Ventilsteller, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Betrieb der ersten Zylindergruppe, dass sie Luft und eingespritztem Kraftstoff mit einem ersten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis verbrennt, wobei der erste Steller auf Grund des ersten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses eingestellt ist, und Betrieb der zweiten Zylindergruppe, dass sie nur Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt, wobei der zweite Steller auf der Basis eingestellt wird, ob eine Kraftstoffeinspritzung in die zweite Zylindergruppe wieder aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventilsteller ein variabler Nockenzeiteinsteller ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein V6-Motor ist.
Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und einem variablen Ventilstellermechanismus der Einstellung der Zylinderventile sowohl der ersten als auch der zweiten Zylindergruppe, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: Ermitteln, ob wenigstens eine der beiden Zylindergruppen wenigstens Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt; und Einstellung des Mechanismus, um den Ventilbetrieb sowohl der ersten als auch der zweiten Zylindergruppe abhängig von dem Ergebnis der Ermittlung einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein V8-Motor ist.
Verfahren zur Regelung eines Motors mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und einem variablen Ventilstellermechanismus zur Einstellung der Zylinderventile der ersten und zweiten Zylindergruppe, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: Ermitteln, ob wenigstens eine der beiden Zylindergruppen einen Übergang in oder aus einem Betrieb ausführt, wo sie Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt, und Einstellen des Ventilstellermechanismus zur Einstellung des Ventilbetriebs der ersten und zweiten Zylindergruppe auf Grund des Ermittlungsergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein V8-Motor ist.
Verfahren zur Regelung eines Motor mit einer ersten und zweiten Zylindergruppe und einem mit der ersten Zylindergruppe gekoppelten ersten variablen Ventilsteller und einem mit der zweiten Zylindergruppe gekoppelten zweiten Variablen Ventilsteller, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: Betreiben der ersten Zylindergruppe in einer ersten Betriebsart, bei der sie Luft und eingespritzten Kraftstoff mit einem ersten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis verbrennt, und bei der die zweite Zylindergruppe Luft ohne eingespritzten Kraftstoff pumpt; Übergang zu einem Betrieb, bei dem beide Zylindergruppen Luft mit eingespritztem Kraftstoff verbrennen; und während dieses Übergangs Einstellen des Ventilbetriebs wenigstens der zweiten Gruppe auf der Basis des Übergangs, um ein effizientes Wiederstarten der Verbrennung in der zweiten Gruppe zu aktivieren.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis mager gegenüber dem stöchiometrischen Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis um den stöchiometrischen Wert oszilliert.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis gegenüber dem stöchiometrischen Wert fett ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung in der zweiten Zylindergruppe mit einem gegenüber dem stöchiometrischen Wert fetten Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis wieder gestartet wird.