DE102021131161A1 - Passives system und verfahren der selektiven katalytischen reduktion (scr) für motoren mit niedrigtemperaturverbrennung (ltc-motoren) - Google Patents

Passives system und verfahren der selektiven katalytischen reduktion (scr) für motoren mit niedrigtemperaturverbrennung (ltc-motoren) Download PDF

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Abstract

Ein Verbrennungsmodusmodul ist dazu ausgelegt, den Betrieb eines Motors mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC-Motor) zwischen einem Funkenzündungsmodus, einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) und einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) umzuschalten. Ein Zündfunkensteuermodul ist dazu ausgelegt, eine Zündkerze so zu steuern, dass ein Zündfunke in einem Zylinder des LTC-Motors erzeugt wird, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird. Ein Ventilsteuermodul ist dazu ausgelegt, das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine positive Ventilüberschneidung bzw. eine negative Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im PVO- bzw. im NVO-Modus betrieben wird. Ein Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist dazu ausgelegt, ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der Betrieb des LTC-Motors vom Funkenzündungsmodus oder vom NVO-Modus auf den PVO-Modus umgeschaltet wird.

Description

  • REGIERUNGSKLAUSEL
  • Diese Erfindung wurde mit staatlicher Unterstützung unter der Erteilungsnr. DE-EE0007788 des U.S. Department of Energy (Energieministerium der Vereinigten Staaten) gemacht. Es bestehen bestimmte staatliche Rechte an dieser Erfindung.
  • EINLEITUNG
  • Dieser Abschnitt enthält Informationen, die dazu dienen, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Arbeiten der vorliegend genannten Erfinder, soweit sie in dieser Einleitung beschrieben sind, sowie Aspekte der Beschreibung, die möglicherweise zum Zeitpunkt der Anmeldung anderweitig nicht als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegen diese Offenbarung zugelassen.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf passive Systeme und Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) für Motoren mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC).
  • Dreiwegekatalysatoren und auf selektiver katalytischer Reduktion basierende Katalysatoren (SCR-Katalysatoren) reduzieren die Emissionen im Abgas eines Motors. Bei fettem oder stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors reduziert der Dreiwegekatalysator Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid sowie Stickoxid und erzeugt Ammoniak, das der SCR-Katalysator speichert. Bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis reduziert der Dreiwegekatalysator Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, und das im SCR-Katalysator gespeicherte Ammoniak wird zur Reduzierung von Stickoxid verwendet. Daher nimmt die im SCR-Katalysator gespeicherte Ammoniakmenge ab, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist.
  • Normalerweise wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf mager eingestellt, um die Kraftstoffeinsparung zu verbessern. Passive SCR-Systeme können das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett umschalten, um die Ammoniakspeichermengen im SCR-Katalysator zu erhöhen. Bei aktiven SCR-Systemen wird ein Dosiermittel, z.B. Harnstoff, in die Abgase eingespritzt, um die Ammoniakspeichermengen im SCR-Katalysator zu erhöhen. Das Dosiermittel zerfällt zu Ammoniak, das im SCR-Katalysator gespeichert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verbrennungsmodusmodul, ein Zündfunkensteuermodul, ein Ventilsteuermodul und ein Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Das Verbrennungsmodusmodul ist dazu ausgelegt, einen Verbrennungsmodus eines Motors mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC-Motor) zwischen einem Funkenzündungsmodus, einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) und einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) umzuschalten. Das Zündfunkensteuermodul ist dazu ausgelegt, eine Zündkerze so zu steuern, dass ein Zündfunke in einem Zylinder des LTC-Motors erzeugt wird, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird. Das Ventilsteuermodul ist dazu ausgelegt, das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird. Das Ventilsteuermodul ist dazu ausgelegt, das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im NVO-Modus betrieben wird. Das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist dazu ausgelegt, ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der Verbrennungsmodus des LTC-Motors vom Funkenzündungsmodus oder vom NVO-Modus auf den PVO-Modus umgeschaltet wird.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors vom fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors für einen ersten Zeitraum auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wurde.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, den ersten Zeitraum auf Grundlage einer Ammoniakspeichermenge in einem auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Katalysator (SCR-Katalysator) in einem Abgassystem des LTC-Motors zu ermitteln.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors vom mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und ein Zeitraum, der verstrichen ist, seit das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors zuletzt auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wurde, größer ist als ein Kehrwert einer ersten Frequenz.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, die erste Frequenz auf Grundlage einer Ammoniakspeichermenge in einem SCR-Katalysator in einem Abgassystem des LTC-Motors zu ermitteln.
  • Bei einem Aspekt ist das Verbrennungsmodusmodul dazu ausgelegt, den Verbrennungsmodus des LTC-Motors zwischen dem Funkenzündungsmodus, dem PVO-Modus und dem NVO-Modus auf Grundlage einer Drehzahl des LTC-Motors und einer Last auf dem LTC-Motor umzuschalten.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird.
  • Bei einem Aspekt ist, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus oder im NVO-Modus betrieben wird, der LTC-Motor dazu ausgelegt, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder unter Verwendung von wenigstens einer der folgenden Optionen zu verbrennen: homogene Kompressionszündung, vorgemischte Kompressionszündung und reaktivitätsgesteuerte Kompressionszündung.
  • Bei einem Aspekt umfasst das System ferner ein Modul für den Saugrohrsollabsolutdruck (MAP-Sollwert-Modul) und ein Drosselklappensteuermodul. Das MAP-Sollwert-Modul ist dazu ausgelegt, einen ersten MAP-Sollwert zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Das Drosselklappensteuermodul ist dazu ausgelegt, einen Öffnungsbereich einer Drosselklappe des LTC-Motors zu verringern, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist und ein MAP-Istwert des LTC-Motors größer ist als der erste MAP-Sollwert.
  • Bei einem Aspekt ist das Drosselklappensteuermodul dazu ausgelegt, die Verringerung des Öffnungsbereichs der Drosselklappe zu stoppen, wenn der MAP-Istwert des LTC-Motors kleiner oder gleich dem ersten MAP-Sollwert ist.
  • Bei einem Aspekt ist das MAP-Sollwert-Modul dazu ausgelegt, den ersten MAP-Sollwert auf Grundlage einer Drehzahl des LTC-Motors und einer Last auf dem LTC-Motor zu ermitteln.
  • Bei einem Aspekt ist das Ventilsteuermodul dazu ausgelegt, eine Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf Grundlage des MAP-Istwerts zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass ein Betrag der positiven Ventilüberschneidung verringert wird und eine Istmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf die Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder verringert wird.
  • Bei einem Aspekt umfasst das System ferner ein Kraftstoffsteuermodul, das dazu ausgelegt ist, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinders und ein Kraftstoffaufteilungsverhältnis des Zylinders auf Grundlage des MAP-Istwerts des LTC-Motors einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Das Kraftstoffaufteilungsverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Masse einer Kraftstoffvoreinspritzung während eines Motorzyklus und der Gesamtmasse aller Kraftstoffeinspritzungen während des Motorzyklus.
  • Bei einem Aspekt ist das Zündfunkensteuermodul dazu ausgelegt, einen Zündzeitpunkt des Zylinders auf Grundlage des MAP-Istwerts des LTC-Motors einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist.
  • Bei einem Aspekt ist das Drosselklappensteuermodul dazu ausgelegt, den Öffnungsbereich der Drosselklappe zu vergrößern, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist und der MAP-Istwert des LTC-Motors kleiner als ein zweiter MAP-Sollwert ist.
  • Bei einem Aspekt ist das Drosselklappensteuermodul dazu ausgelegt, die Vergrö-ßerung des Öffnungsbereichs der Drosselklappe zu stoppen, wenn der MAP-Istwert des LTC-Motors größer oder gleich dem zweiten MAP-Sollwert ist.
  • Bei einem Aspekt ist das Ventilsteuermodul dazu ausgelegt, eine Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf Grundlage des MAP-Istwerts zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass ein Betrag der positiven Ventilüberschneidung erhöht wird und eine Istmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf die Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder erhöht wird.
  • Ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verbrennungsmodusmodul, ein Zündfunkensteuermodul, ein Ventilsteuermodul und ein Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Das Verbrennungsmodusmodul ist dazu ausgelegt, einen Verbrennungsmodus eines Motors mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC-Motor) zwischen einem Funkenzündungsmodus, einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) und einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) umzuschalten. Das Zündfunkensteuermodul ist dazu ausgelegt, eine Zündkerze so zu steuern, dass ein Zündfunke in einem Zylinder des LTC-Motors erzeugt wird, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird. Das Ventilsteuermodul ist dazu ausgelegt, das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im NVO-Modus betrieben wird. Das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist dazu ausgelegt, ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im NVO-Modus betrieben wird, und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der Verbrennungsmodus des LTC-Motors vom Funkenzündungsmodus oder vom NVO-Modus auf den PVO-Modus umgeschaltet wird.
  • Bei einem Aspekt ist das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors vom fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors für einen Schwellenzeitraum auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wurde.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungssystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 3 ein Flussdiagramm zeigt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Optimieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, wenn der Motor in einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) betrieben wird,
    • 4 ein Diagramm zeigt, das eine beispielhafte Beziehung zwischen Motorbetriebsbedingungen und dem PVO-Modus, einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) und einem Funkenzündungsmodus gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 5 ein Diagramm zeigt, das beispielhafte Luft-Kraftstoff-Verhältnisse eines Motors beim Übergang des Motors vom Betrieb im NVO-Modus zum Betrieb im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 6 ein Diagramm zeigt, das beispielhafte Raten zeigt, mit denen Stickoxid aus einem Abgassystem eines Motors ausgestoßen wird, wenn der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird,
    • 7 ein Diagramm zeigt, das beispielhafte Raten zeigt, mit denen Kohlenmonoxid aus einem Abgassystem eines Motors ausgestoßen wird, wenn der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird,
    • 8 ein Diagramm zeigt, das beispielhafte Raten zeigt, mit denen verschiedene Emissionen aus einem Abgassystem eines Motors ausgestoßen werden, wenn der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird,
    • 9 ein Flussdiagramm zeigt, das ein Verfahren zum Einstellen von Aktoren eines Motors veranschaulicht, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors zwischen einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten, während der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird,
    • 10 ein Diagramm zeigt, das die Betriebsbedingungen des Motors veranschaulicht, wenn eine Drosselklappe eines Motors offen gehalten wird, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird und der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird, und
    • 11 ein Diagramm zeigt, das die Betriebsbedingungen des Motors veranschaulicht, wenn eine Drosselklappe eines Motors geschlossen ist, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird und der Motor im PVO-Modus gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu kennzeichnen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Aktive SCR-Systeme werden normalerweise bei Motoren mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC-Motoren) eingesetzt, um die Stickoxidemissionen in dem von den LTC-Motoren produzierten Abgas zu reduzieren. Ein LTC-Motor ist dazu ausgelegt, in einer oder mehreren der folgenden Betriebsarten betrieben zu werden: Funkenzündung, homogene Kompressionszündung (HCCI), vorgemischte Kompressionszündung (PCCI) und reaktivitätsgesteuerte Kompressionszündung (RCCI). Wird ein LTC-Motor in einer der oben genannten Kompressionszündungsbetriebsarten betrieben, werden die Ventilsteuerzeitpunkte des LTC-Motors normalerweise so eingestellt, dass sich eine positive Ventilüberschneidung oder eine negative Ventilüberschneidung ergibt.
  • Wie oben erörtert, stellt ein passives SCR-System das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, um Ammoniak in einem SCR-Katalysator anzusammeln, der zur Reduzierung von Stickoxid verwendet wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, während die Ventilsteuerzeitpunkte des LTC-Motors so eingestellt werden, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt, kann dies zu starken Verbrennungsgeräuschen und/oder einer instabilen Verbrennung führen. Wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, während die Ventilsteuerzeitpunkte des LTC-Motors so eingestellt werden, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt, können die Kohlenmonoxidemissionen auf ein unerwünschtes Niveau ansteigen.
  • Ein passives SCR-System gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt lediglich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, während die Ventilsteuerzeitpunkte des LTC-Motors so eingestellt werden, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt. Dadurch werden die Verbrennungsprobleme vermieden, die entstehen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, während die Ventilsteuerzeitpunkte des LTC-Motors so eingestellt werden, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt. Das passive SCR-System minimiert außerdem die Zeiträume, in denen der LTC-Motor mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, was die von dem LTC-Motor ausgestoßenen Kohlenmonoxidemissionen minimiert und die Kraftstoffeffizienz des LTC-Motors verbessert.
  • Wird der LTC-Motor mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben, schließt das passive SCR-System außerdem schrittweise eine Drosselklappe des LTC-Motors, um die den Zylindern zugeführte Luftmasse bei jedem Motorzyklus zu reduzieren und gleichzeitig die Drehmomentabgabe auf einem gewünschten Niveau zu halten. Durch diese geringere Luftmasse entsteht mehr Restgas in den Zylindern, was zu einer instabilen Verbrennung aufgrund von Selbstzündung führen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, reduziert das passive SCR-System den Betrag der positiven Ventilüberschneidung beim Schließen der Drosselklappe, um das Ansaugen von Abgasen über die Auslassventile zu verringern. Darüber hinaus stellt das passive SCR-System den Zündzeitpunkt und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ein, um eine funkenunterstützte Verbrennung beim Übergang zwischen fetten und mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen zu erreichen.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 1 umfasst ein Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Höhe des vom Motor 102 erzeugten Antriebsdrehmoments basiert auf einer Drehmomentanforderung des Fahrers (d.h. einem vom Fahrer angeforderten Drehmoment) von einem Drehmomentanforderungsmodul 104. Das Drehmomentanforderungsmodul 104 kann die Drehmomentanforderung des Fahrers auf Grundlage der Stellung eines Gaspedals und/oder einer Geschwindigkeitseinstellung eines Geschwindigkeitsreglers (nicht dargestellt) erzeugen.
  • Luft wird durch ein Ansaugsystem 108 in den Motor 102 gesaugt. Das Ansaugsystem 108 umfasst einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112. Die Drosselklappe 112 kann ein Drosselventil mit einem drehbaren Flügel umfassen. Ein Motorsteuermodul 114 steuert ein Drosselklappenstellmodul 116, das die Öffnung der Drosselklappe 112 regelt, um die in den Ansaugkrümmer 110 angesaugte Luftmenge zu steuern.
  • Die Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Der Motor 102 kann zwar mehrere Zylinder umfassen, zur Veranschaulichung ist jedoch nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur zum Beispiel kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen. Das Motorsteuermodul 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, wodurch sich die Kraftstoffeinsparung unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
  • Der Motor 102 kann mit einem Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die im Folgenden beschrieben werden, heißen Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Ausstoßtakt. Bei jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte durchlaufen kann.
  • Während des Ansaugtakts wird Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das Motorsteuermodul 114 steuert ein Kraftstoffstellmodul 124, das die von einer Kraftstoffeinspritzdüse 125 vorgenommenen Kraftstoffeinspritzungen regelt, um ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis zu erreichen. Der Kraftstoff kann an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen in den Ansaugkrümmer 110 eingespritzt werden, z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 eines jeden Zylinders. Bei verschiedenen Ausführungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in die den Zylindern zugeordneten Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellmodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in deaktivierte Zylinder unterbrechen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder 118. Während des Verdichtungstakts verdichtet ein Kolben (nicht gezeigt) innerhalb des Zylinders 118 das Luft-Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 ist ein Niedrigtemperaturverbrennungsmotor, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer oder mehreren der folgenden Verbrennungsbetriebsarten verbrennt: Funkenzündung, homogene Kompressionszündung (HCCI), vorgemischte Kompressionszündung (PCCI) und reaktivitätsgesteuerte Kompressionszündung (RCCI). Wird der Motor 102 im Funkenzündungsmodus betrieben, erregt ein Zündfunkenstellmodul 126 eine Zündkerze 128, um auf Grundlage eines Signals vom Motorsteuermodul 114 einen Funken im Zylinder 118 zu erzeugen, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt kann relativ zu dem Zeitpunkt angegeben werden, zu dem sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird. Wird der Motor 102 in einer der Kompressionszündungsbetriebsarten betrieben, zündet die Kompression im Zylinder 118 das Luft-Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann in Verbindung mit einer der Kompressionszündungsbetriebsarten in einem Funkenunterstützungsmodus betrieben werden. Wird der Motor 102 im Funkenunterstützungsmodus betrieben, nachdem die Verbrennung durch die Kompression im Zylinder 118 eingeleitet wurde, erregt das Zündfunkenstellmodul 126 die Zündkerze 128, um einen Zündfunken im Zylinder 118 zu erzeugen und sicherzustellen, dass das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird.
  • Das Zündfunkenstellmodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nach dem oberen Totpunkt der Zündfunke erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung zusammenhängt, kann der Betrieb des Zündfunkenstellmoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Ausführungen kann das Zündfunkenstellmodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder unterbrechen.
  • Das Erzeugen des Zündfunkens kann als Zündvorgang bezeichnet werden. Das Zündfunkenstellmodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu verändern. Das Zündfunkenstellmodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu verändern, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird. Bei verschiedenen Ausführungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder umfassen, und das Zündfunkenstellmodul 126 kann den Zündzeitpunkt relativ zum OT für alle Zylinder im Motor 102 um den gleichen Betrag verändern.
  • Während des Arbeitstakts treibt die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs den Kolben nach unten und damit die Kurbelwelle an. Der Arbeitstakt kann als die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben den oberen Totpunkt (OT) erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben zum unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt, definiert werden. Während des Ausstoßtakts beginnt der Kolben, sich vom unteren Totpunkt nach oben zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug abgeleitet.
  • Das Einlassventil 122 wird über ein Einlassventilstellglied 136 betätigt, während das Auslassventil 130 über ein Auslassventilstellglied 138 betätigt wird. Ein Ventilstellmodul 139 kann das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 auf Grundlage von Signalen des Motorsteuermoduls 114 steuern. Bei verschiedenen Ausführungen kann das Einlassventilstellglied 136 mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) des Zylinders 118 betätigen. In ähnlicher Weise kann das Auslassventilstellglied 138 mehrere Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) des Zylinders 118 betätigen. Außerdem kann ein einziges Ventilstellglied ein oder mehrere Auslassventile des Zylinders 118 und ein oder mehrere Einlassventile des Zylinders 118 betätigen. Ferner kann das Einlassventilstellglied 136 mehrere Einlassventile mehrerer Zylinder betätigen, und das Auslassventilstellglied 138 kann mehrere Auslassventile mehrerer Zylinder betätigen.
  • Bei verschiedenen Ausführungen kann das Einlassventilstellglied 136 von einer Einlassnockenwelle 140 angetrieben werden, und das Auslassventilstellglied 138 kann von einer Auslassnockenwelle 142 angetrieben werden. Das Einlassventilstellglied 136 kann beispielsweise einen Kipphebel und einen mit dem Kipphebel gekoppelten Nockenstößel umfassen. Der Kipphebel kann das Einlassventil 122 von seinem Ventilsitz abheben, wenn der Nockenstößel mit einem Nocken der Einlassnockenwelle 140 eingreift. In ähnlicher Weise kann das Auslassventilstellglied 138 einen Kipphebel und einen mit dem Kipphebel verbundenen Nockenstößel umfassen. Der Kipphebel kann das Auslassventil 130 von seinem Ventilsitz abheben, wenn der Nockenstößel mit einem Nocken der Auslassnockenwelle 142 eingreift.
  • Bei anderen Ausführungen können das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 unabhängig von einer Nockenwelle betätigen. Bei dem Einlass- und dem Auslassventil 122 und 130 kann es sich beispielsweise um elektromagnetische oder elektrohydraulische Ventilstellglieder handeln. Bei diesen Ausführungen können das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 als nockenlose Ventilstellglieder bezeichnet werden.
  • Das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 können den Betrag variieren, um den das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 von ihren jeweiligen Ventilsitzen abgehoben werden. Zum Beispiel können das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 zwischen einem ersten Hubzustand und einem zweiten Hubzustand umschalten. Das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 können bewirken, dass sich das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 von ihren jeweiligen Ventilsitzen um einen ersten Betrag abheben, wenn sie im ersten Hubzustand arbeiten. Das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 können bewirken, dass sich das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 von ihren jeweiligen Ventilsitzen um einen zweiten Betrag abheben, wenn sie im zweiten Hubzustand arbeiten. Der erste und der zweite Betrag können vorgegebene Werte sein, die ungleich Null sind. Darüber hinaus kann der zweite Betrag größer sein als der erste Betrag. In diesem Zusammenhang können der erste Hubzustand als niedriger Hubzustand und der zweite Hubzustand als hoher Hubzustand bezeichnet werden.
  • Werden das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 über Nocken angetrieben, können das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 jeweils einen Nockenstößel mit einer Höhe umfassen, die einstellbar ist, um den Hub des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 zu verändern. Alternativ können das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 jeweils einen Elektromagnet umfassen, der ein Nockenwellensegment entlang der Länge einer der Nockenwellen 140 und 142 verschiebt, um zu bewirken, dass ein Nockenstößel mit verschiedenen Nocken auf dem Nockenwellensegment eingreift. Die Nocken können unterschiedliche Höhen aufweisen, so dass sich durch das Schalten, mit welchem der Nocken der Nockenstößel eingreift, der Hub des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 ändert. Derartige Ventilstellglieder können als Schiebenockenstellglieder bezeichnet werden.
  • Handelt es sich bei dem Einlass- und dem Auslassventilstellglied 136 und 138 um nockenlose Ventilstellglieder, können die Ventilstellglieder 136 und 138 auch den Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils 122 bzw. 130 einstellen. Werden das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 über Nocken angetrieben, kann der Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 durch einen Einlass- bzw. Auslassnockenwellenversteller 148, 150 eingestellt werden. Das Ventilstellmodul 139 kann die Stellung des Einlass- und des Auslassnockenwellenverstellers 148, 150 auf Grundlage der vom Motorsteuermodul 114 empfangenen Signale einstellen.
  • Wird der Motor 102 in einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) betrieben, stellen die Ventilstellglieder 136 und 138 den Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 so ein, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt. Eine positive Ventilüberschneidung liegt vor, wenn sich die Öffnungszeiträume des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 überschneiden. Wird der Motor 102 in einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) betrieben, stellen die Ventilstellglieder 136 und 138 den Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 so ein, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt. Eine negative Ventilüberschneidung liegt vor, wenn sich die Öffnungszeiträume des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 nicht überschneiden.
  • Das Motorsteuermodul 114 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem es das Ventilstellmodul 139 anweist, das Öffnen des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 zu deaktivieren. Wird das Einlassventilstellglied 136 über Nocken angetrieben, kann das Einlassventilstellglied 136 das Öffnen des Einlassventils 122 durch Entkoppeln des Einlassventils 122 von der Einlassnockenwelle 140 deaktivieren. Wird das Auslassventilstellglied 138 über Nocken angetrieben, kann das Auslassventilstellglied 138 in ähnlicher Weise das Öffnen des Auslassventils 130 durch Entkoppeln des Auslassventils 130 von der Auslassnockenwelle 142 deaktivieren.
  • Bei verschiedenen Ausführungen kann das Ventilstellmodul 139 das Öffnen des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130 deaktivieren, indem es das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 in einen dritten Hubzustand schaltet. Das Einlass- und das Auslassventilstellglied 136 und 138 heben das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 möglicherweise nicht von ihren jeweiligen Ventilsitzen ab (d.h. der Hubbetrag kann null sein), wenn sie im dritten Hubzustand betrieben werden. Daher kann der dritte Hubzustand als Nullhubzustand bezeichnet werden.
  • Das Abgassystem 134 umfasst einen Dreiwegekatalysator 166 und einen auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Katalysator (SCR-Katalysator) 168. Bei fettem oder stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 reduziert der Dreiwegekatalysator 166 Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid sowie Stickoxid und erzeugt Ammoniak, das der SCR-Katalysator 168 speichert. Bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis reduziert der Dreiwegekatalysator 166 Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, und das im SCR-Katalysator 168 gespeicherte Ammoniak wird zur Reduzierung von Stickoxid verwendet.
  • Die Position der Kurbelwelle kann mit einem Kurbelwellenpositionssensor (CK-Sensor) 172 gemessen werden. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann mit einem Motorkühlmitteltemperatursensor (ECT-Sensor) 174 gemessen werden. Der Motorkühlmitteltemperatursensor 174 kann sich innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen befinden, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z.B. einem Kühler (nicht gezeigt).
  • Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann mit einem Saugrohrabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 176 gemessen werden. Bei verschiedenen Ausführungen kann der Ladedruck, d.h. die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110, gemessen werden. Der Massenstrom der in den Ansaugkrümmer 110 strömenden Luft kann mit einem Luftmassensensor (MAF-Sensor) 178 gemessen werden. Bei verschiedenen Ausführungen kann der Luftmassensensor 178 in einem Gehäuse untergebracht sein, das auch die Drosselklappe 112 umfasst.
  • Das Drosselklappenstellmodul 116 kann die Stellung der Drosselklappe 112 mit einem oder mehreren Drosselklappenstellungssensoren 180 messen. Die Temperatur der Umgebungsluft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann mit einem Ansauglufttemperatursensor 182 gemessen werden. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases des Motors 102 kann mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184 gemessen werden. Die Stickoxid- und Ammoniakwerte (oder -konzentrationen) im Abgas des Motors 102 können mit einem Stickoxidsensor (NOX-Sensor) 186 gemessen werden. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184 und der NOX-Sensor 186 können am Auslass des Dreiwegekatalysators 166 oder in dessen Nähe angeordnet sein. Die Temperatur des Abgases des Motors 102 kann mit Abgastemperatursensoren (EGT-Sensoren) 188 gemessen werden. Der EGT-Sensor 188 kann am Einlass des SCR-Katalysators 168 oder in dessen Nähe angeordnet sein.
  • Das Motorsteuermodul 114 verwendet Signale von den Sensoren, um Steuerungsentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen. Bei einem Beispiel stellt das Motorsteuermodul 114 ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, wenn der Verbrennungsmodus des Motors 102 vom NVO-Modus oder vom Funkenzündungsmodus in den PVO-Modus umgeschaltet wird. Das Motorsteuermodul 114 stellt dann das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184 gemessene Luft-Kraftstoff-Istverhältnis auf das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis ein, indem es die Stellung der Drosselklappe 112 und/oder die von der Kraftstoffeinspritzdüse 125 während jedes Motorzyklus eingespritzte Kraftstoffmenge einstellt.
  • Nachdem der Motor 102 für einen bestimmten Zeitraum im PVO-Modus betrieben wurde, stellt das Motorsteuermodul 114 das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein. Die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen Zeitraum, in dem der Verbrennungsmodus des Motors 102 auf den PVO-Modus umgeschaltet wird, verringert die Stickoxidmenge im Abgas, das aus dem Abgassystem 134 austritt. Durch die Begrenzung der Dauer dieses Zeitraums werden die Kohlenwasserstoffmenge im Abgas, das aus dem Abgassystem 134 austritt, verringert und die Kraftstoffeffizienz des Motors 102 erhöht.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 2 umfasst eine beispielhafte Implementierung des Motorsteuermoduls 114 ein Motordrehzahlmodul 202, ein MAP-Sollwert-Modul 204, ein Ammoniakspeichermengenmodul 206, ein Verbrennungsmodusmodul 208 und ein Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Das Motordrehzahlmodul 202 ermittelt die Drehzahl des Motors 102 auf Grundlage der vom Kurbelwellenpositionssensor 172 kommenden Kurbelwellenposition. Beispielsweise kann das Motordrehzahlmodul 202 die Motordrehzahl auf Grundlage eines Zeitraums berechnen, der verstreicht, wenn die Kurbelwelle eine oder mehrere Umdrehungen vollendet. Das Motordrehzahlmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
  • Das MAP-Sollwert-Modul 204 bestimmt einen MAP-Sollwert des Motors 102. Das MAP-Sollwert-Modul 204 kann den MAP-Sollwert des Motors 102 auf einen vorgegebenen Wert einstellen. Zusätzlich oder alternativ kann das MAP-Sollwert-Modul 204 den MAP-Sollwert des Motors 102 auf Grundlage eines oder mehrerer Betriebszustände des Motors 102, z.B. der Drehzahl des Motors 102 und/oder der Last auf dem Motor 102, ermitteln. Die Motorlast ist gleich der Drehmomentanforderung des Fahrers. Das MAP-Sollwert-Modul 204 gibt den MAP-Sollwert des Motors 102 aus.
  • Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 schätzt eine Ammoniakspeichermenge im SCR-Katalysator 168. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 kann die Ammoniakspeichermenge auf Grundlage eines Massenstroms von Ammoniak, das in den SCR-Katalysator 168 eintritt, eines Massenstroms von Stickoxid, das in den SCR-Katalysator 168 eintritt, und einer Temperatur des Abgases, das in den SCR-Katalysator 168 eintritt, schätzen. Beispielsweise kann das Ammoniakspeichermengenmodul 206 die Ammoniakspeichermenge auf Grundlage des Ammoniakdurchflusses, des Stickoxiddurchflusses und der Abgastemperatur anhand eines mathematischen Modells oder einer Nachschlagetabelle schätzen. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 empfängt die Abgastemperatur vom EGT-Sensor 188. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 gibt die Ammoniakspeichermenge aus.
  • Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 kann den Ammoniakdurchfluss auf Grundlage der in den SCR-Katalysator 168 eintretenden Ammoniakmenge und des Massenstroms des in den SCR-Katalysator 168 eintretenden Abgases ermitteln. Beispielsweise kann das Ammoniakspeichermengenmodul 206 ein Produkt aus der Ammoniakmenge und dem Abgasdurchfluss ermitteln, um den Ammoniakdurchfluss zu erhalten. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 kann den Stickoxiddurchfluss auf Grundlage der in den SCR-Katalysator 168 eintretenden Stickoxidmenge und des Massenstroms des in den SCR-Katalysator 168 eintretenden Abgases ermitteln. Beispielsweise kann das Ammoniakspeichermengenmodul 206 ein Produkt aus der Stickoxidmenge und dem Abgasdurchfluss ermitteln, um den Stickoxiddurchfluss zu erhalten.
  • Bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 kann das Ammoniakspeichermengenmodul 206 die Ammoniakmenge auf Null setzen und die Stickoxidmenge auf Grundlage einer Eingangsgröße vom NOX-Sensor 186 ermitteln. Bei fettem oder stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 kann das Ammoniakspeichermengenmodul 206 die Stickoxidmenge auf Null setzen und die Ammoniakmenge auf Grundlage einer Eingangsgröße vom NOX-Sensor 186 ermitteln. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 empfängt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184. Das Ammoniakspeichermengenmodul 206 kann den Massenstrom der Ansaugluft vom Luftmassensensor 178 als Näherungswert für den Abgasdurchfluss verwenden.
  • Das Verbrennungsmodusmodul 208 schaltet den Verbrennungsmodus des Motors 102 zwischen dem Funkenzündungsmodus, dem PVO-Modus und dem NVO-Modus um. Bei einem Beispiel schaltet das Verbrennungsmodusmodul 208 den Verbrennungsmodus des Motors 102 zwischen dem Funkenzündungsmodus, dem PVO-Modus und dem NVO-Modus auf Grundlage der Motordrehzahl und/oder der Motorlast um. Das Verbrennungsmodusmodul 208 kann außerdem den Verbrennungsmodus des Motors 102 auf den HCCI-Modus, den PCCI-Modus und den RCCI-Modus einstellen. Das Verbrennungsmodusmodul 208 kann den Motor 102 auf mehr als den Verbrennungsmodus einstellen. Beispielsweise kann das Verbrennungsmodusmodul 208 den Motor 102 auf den PVO-Modus oder den NVO-Modus und auf den HCCI-Modus, den PCCI-Modus oder den RCCI-Modus einstellen. Der Motor 102 kann im PVO-Modus oder im NVO-Modus betrieben werden, während er gleichzeitig im HCCI-Modus, im PCCI-Modus oder im RCCI-Modus arbeitet. Das Verbrennungsmodusmodul 208 gibt den Verbrennungsmodus bzw. die Verbrennungsmodi des Motors 102 aus.
  • Das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 (d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vom Motor 102 verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemischs) durch Ausgabe eines Luft-Kraftstoff-Sollverhältnisses des Motors 102. Das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z.B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen 9:1 und 13:1), einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z.B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen 18:1 und 25:1) und einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z.B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7:1) umschalten. Das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen, wenn der Motor 102 im NVO-Modus betrieben wird. Das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen, wenn der Motor 102 im Funkenzündungsmodus betrieben wird.
  • Die in 2 gezeigte beispielhafte Implementierung des Motorsteuermoduls 114 umfasst ferner ein Drosselklappensteuermodul 212, ein Kraftstoffsteuermodul 214, ein Zündfunkensteuermodul 216 und ein Ventilsteuermodul 218. Das Drosselklappensteuermodul 212 steuert die Stellung der Drosselklappe 112. Das Drosselklappensteuermodul 212 gibt eine Sollstellung der Drosselklappe 112 aus, und das Drosselklappenstellmodul 116 betätigt die Drosselklappe 112, um die Differenz zwischen der Iststellung der Drosselklappe 112 und der Sollstellung zu verringern. Das Drosselklappensteuermodul 212 kann die Stellung der Drosselklappe 112 auf Grundlage des MAP-Sollwerts einstellen. Beispielsweise kann das Drosselklappensteuermodul 212 die Stellung der Drosselklappe 112 so einstellen, dass die Differenz zwischen dem MAP-Istwert und dem MAP-Sollwert verringert wird. Das Drosselklappensteuermodul 212 kann den MAP-Istwert vom MAP-Sensor 176 empfangen. Das Drosselklappensteuermodul 212 kann den MAP-Sollwert vom MAP-Sollwert-Modul 204 oder dem Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses empfangen.
  • Das Kraftstoffsteuermodul 214 steuert die Kraftstoffmenge(n), die von den Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors 102 (einschließlich der Kraftstoffeinspritzdüse 125) während jedes Motorzyklus eingespritzt wird bzw. werden. Bei einem Beispiel steuert das Kraftstoffsteuermodul 214 die Gesamtmasse aller Kraftstoffeinspritzungen für jeden Zylinder während jedes Motorzyklus sowie ein Kraftstoffaufteilungsverhältnis für jeden Zylinder. Das Kraftstoffaufteilungsverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Masse einer Kraftstoffvoreinspritzung für einen Zylinder während eines Motorzyklus und der Gesamtmasse aller Kraftstoffeinspritzungen für den Zylinder während des Motorzyklus. Das Kraftstoffsteuermodul 214 steuert außerdem den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzungen. Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzungen kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt werden, zu dem sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, dem so genannten oberen Totpunkt (OT).
  • Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann die Gesamtmasse aller Kraftstoffeinspritzungen für jeden Zylinder während jedes Motorzyklus steuern, um das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis zu erreichen (d.h. die Differenz zwischen dem vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184 gemessenen Luft-Kraftstoff-Istverhältnis und dem Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis zu verringern). Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann das Luft-Kraftstoff-Istverhältnis vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 184 oder dem Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses empfangen. Das Kraftstoffsteuermodul 214 gibt ein Signal aus, das die Gesamtmasse der Kraftstoffeinspritzungen für jeden Zylinder während jedes Motorzyklus, das Aufteilungsverhältnis jedes Zylinders und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt angibt. Daraufhin betätigt das Kraftstoffstellmodul 124 die Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors 102, um die Gesamtmasse der Kraftstoffeinspritzungen, das Aufteilungsverhältnis und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu erreichen.
  • Das Zündfunkensteuermodul 216 steuert die Zündkerzen des Motors 102 (einschließlich der Zündkerze 128), um einen Zündfunken in den Zylindern des Motors 102 zu erzeugen. Das Zündfunkensteuermodul 216 gibt ein Signal aus, das den Zündzeitpunkt für jeden Zylinder des Motors 102 angibt, und das Zündfunkenstellmodul 126 betätigt die Zündkerzen des Motors 102, um den Zündzeitpunkt zu erreichen. Wird der Motor 102 im Funkenzündungsmodus betrieben, stellt das Zündfunkensteuermodul 216 den Zündzeitpunkt so ein, dass die Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 durch den Zündfunken eingeleitet wird. Wird der Motor 102 im Funkenunterstützungsmodus betrieben, stellt das Zündfunkensteuermodul 216 den Zündzeitpunkt so ein, dass der Zündfunke in einem Zylinder erzeugt wird, nachdem die Verbrennung durch die Kompression im Zylinder eingeleitet wurde (bzw. wenn erwartet wird, dass sie eingeleitet wird).
  • Das Ventilsteuermodul 218 steuert den Hub (Öffnungsbetrag), die Öffnungsdauer und den Öffnungszeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils des Motors 102 (einschließlich des Einlass- und des Auslassventils 122 und 130). Das Ventilsteuermodul 218 gibt ein Signal aus, das einen Sollhub, eine Öffnungssolldauer und einen Steuersollzeitpunkt jeweils für das Einlass- und das Auslassventil des Motors 102 angibt. Als Reaktion darauf steuert das Ventilstellmodul 139 das Einlass- und das Auslassventil so, dass der Ventilsollhub, die Ventilöffnungssolldauer und der Ventilsteuersollzeitpunkt erreicht werden. Wird der Motor 102 im PVO-Modus betrieben, stellt das Ventilsteuermodul 218 den Steuerzeitpunkt für das Einlass- und das Auslassventil des Motors 102 so ein, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt. Wird der Motor 102 im NVO-Modus betrieben, stellt das Ventilsteuermodul 218 den Steuerzeitpunkt für das Einlass- und das Auslassventil des Motors 102 so ein, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 3 beginnt bei 302 beim Start des Motors 102 ein Verfahren zum Optimieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors 102, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Die nachstehende Beschreibung des Verfahrens zeigt, dass eines der Module von 2 jeden Schritt des Verfahrens durchführt. Die einzelnen Module, die die Schritte des Verfahrens durchführen, können sich jedoch von den in der nachstehenden Beschreibung des Verfahrens genannten Modulen unterscheiden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Schritte des Verfahrens auch abgesehen von den Modulen von 2 durchgeführt werden. Bei 304 ermittelt das Ammoniakspeichermengenmodul 206 die Ammoniakspeichermenge im SCR-Katalysator 168.
  • Bei 306 ermittelt das Verbrennungsmodusmodul 208 den Verbrennungsmodus bzw. die Verbrennungsmodi des Motors 102 auf Grundlage der Drehzahl des Motors 102 und der Last auf dem Motor 102. Das Verbrennungsmodusmodul 208 kann den Verbrennungsmodus des Motors 102 zwischen dem Funkenzündungsmodus, dem PVO-Modus und dem NVO-Modus umschalten, indem es ein vorgegebenes Verhältnis zwischen diesen Modi und der Motordrehzahl und -last verwendet. Ein Beispiel für ein solches vorgegebenes Verhältnis ist in 4 dargestellt.
  • Bei 308 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob der aktuelle Verbrennungsmodus der PVO-Modus ist. Ist der aktuelle Verbrennungsmodus der PVO-Modus, wird das Verfahren bei 310 fortgesetzt. Andernfalls kehrt das Verfahren zu 304 zurück. Bei 310 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Anreicherungsdauer und eine Anreicherungsfrequenz auf Grundlage der Ammoniakspeichermenge, indem es z. B. eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet. Die Anreicherungsdauer ist die Dauer eines Zeitraums, in dem das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Ein Beispiel für die Anreicherungsdauer ist in 5 veranschaulicht. Die Anreicherungsfrequenz gibt an, wie oft das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, während der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird.
  • Bei 312 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob der vorhergehende Verbrennungsmodus der PVO-Modus war. Handelt es sich bei dem vorhergehenden Verbrennungsmodus um einen der PVO-Modi, fährt das Verfahren direkt mit 314 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 316 fort, bevor es mit 314 fortgesetzt wird. Bei 316 setzt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einen Timer t zurück (d.h. es setzt den Timer t auf Null).
  • Bei 314 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob der Timer t kürzer eingestellt ist als die Anreicherungsdauer. Ist der Timer t kürzer als die Anreicherungsdauer eingestellt, wird das Verfahren mit 318 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren mit 320 fortgesetzt. Bei 318 betreibt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Motor 102 in einem fetten PVO-Modus. Mit anderen Worten stellt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, während der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Bei 322 inkrementiert das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Timer T (d.h. es setzt den aktuellen Wert des Timers t gleich dem vorhergehenden Wert des Timers t plus einem Zeitinkrement Δt).
  • Bei 320 betreibt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Motor 102 in einem mageren PVO-Modus. Mit anderen Worten stellt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des Motors 102 auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, während der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Bei 324 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob der Timer t länger eingestellt ist als ein Kehrwert der Anreicherungsfrequenz. Ist der Timer t länger eingestellt als der Kehrwert der Anreicherungsfrequenz, wird das Verfahren mit 326 fortgesetzt. Andernfalls kehrt das Verfahren zu 304 zurück. Bei 326 setzt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Timer t zurück. Das Verfahren von 3 kann wiederholt durchgeführt werden, während der Motor 102 läuft.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 4 veranschaulicht ein Diagramm 400 ein Beispiel für Betriebsbedingungen des Motors 102, die dem NVO-Modus, dem PVO-Modus und dem Funkenzündungsmodus entsprechen. In dem Diagramm 400 sind ein NVO-Modus-Betriebsbereich 402, ein PVO-Modus-Betriebsbereich 404 und ein Funkenzündungsmodus-Betriebsbereich 406 in Bezug auf eine x-Achse 408 und eine y-Achse 410 aufgetragen. Die x-Achse 408 stellt die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) dar. Die y-Achse 410 stellt die Motorlast (oder das vom Fahrer angeforderte Drehmoment) in Newtonmetern (Nm) dar. Als Reaktion auf eine Gaspedalbetätigung 412 wechselt der Motor 102 vom NVO-Modus-Betriebsbereich 402 in den PVO-Modus-Betriebsbereich 404. Als Reaktion auf ein Zurücknehmen des Gaspedals 414 wechselt der Motor 102 vom Funkenzündungsmodus-Betriebsbereich 406 in den PVO-Modus-Betriebsbereich 404.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 5 veranschaulicht ein Diagramm 500 Beispiele für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102, wenn der Motor 102 vom Betrieb im NVO-Modus zum Betrieb im PVO-Modus wechselt. Im Diagramm 500 sind ein erstes Luft-Kraftstoff-Signal 502 und ein zweites Luft-Kraftstoff-Signal 504 in Bezug auf eine x-Achse 506, die die Zeit darstellt, und eine y-Achse 508, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt, aufgetragen. Das erste und das zweite Luft-Kraftstoff-Signal 502 und 504 zeigen jeweils das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 an, wenn der Motor 102 von einem ersten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis 510 im NVO-Modus zu einem zweiten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis 512 im PVO-Modus wechselt. Beim Wechsel wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 für einen Anreicherungszeitraum mit einer Dauer 514 und einer Tiefe 516 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Der Anreicherungszeitraum beginnt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 zunächst vom ersten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis 510 abfällt, und der Anreicherungszeitraum endet, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 zunächst das zweite magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis 512 erreicht. Die Tiefe 516 des Anreicherungszeitraums ist die Differenz zwischen dem ersten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis 510 und dem minimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 während des Anreicherungszeitraums.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 6 und 7 veranschaulichen die Diagramme 600, 700, dass die Wahl der Dauer und der Frequenz des Motorbetriebs im fetten PVO-Modus einen Kompromiss zwischen der Minimierung der Stickoxidemissionen und der Minimierung der Kohlenmonoxidemissionen darstellt. Das Diagramm 600 von 6 veranschaulicht die Raten, mit denen das Stickoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird und die Anreicherungsdauer verändert wird, während die Anreicherungsfrequenz konstant gehalten wird. In dem Diagramm 600 sind eine erste Stickoxidausstoßrate 602, eine zweite Stickoxidausstoßrate 604, eine dritte Stickoxidausstoßrate 606 und eine vierte Stickoxidausstoßrate 608 in Bezug auf eine y-Achse 610 aufgetragen. Die y-Achse 610 gibt die Emissionsausstoßrate in Milligramm pro Meile (mg/mi) an.
  • Die erste Stickoxidausstoßrate 602 ist die Rate, mit der das Stickoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 1 Sekunde lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 9 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die erste Stickoxidausstoßrate 602 einer Anreicherungsdauer von 1 Sekunde und einer Anreicherungsfrequenz von 1/10 Sekunde oder 0,1 Hertz (Hz).
  • Die zweite Stickoxidausstoßrate 604 ist die Rate, mit der das Stickoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 2 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 8 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die zweite Stickoxidausstoßrate 604 einer Anreicherungsdauer von 2 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Die dritte Stickoxidausstoßrate 606 ist die Rate, mit der das Stickoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 3 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 7 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die dritte Stickoxidausstoßrate 606 einer Anreicherungsdauer von 3 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Die vierte Stickoxidausstoßrate 608 ist die Rate, mit der das Stickoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 5 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 5 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die vierte Stickoxidausstoßrate 608 einer Anreicherungsdauer von 5 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Das Diagramm 700 von 7 veranschaulicht die Raten, mit denen das Kohlenmonoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird und die Anreicherungsdauer verändert wird, während die Anreicherungsfrequenz konstant gehalten wird. In dem Diagramm 700 sind eine erste Kohlenmonoxidausstoßrate 702, eine zweite Kohlenmonoxidausstoßrate 704, eine dritte Kohlenmonoxidausstoßrate 706 und eine vierte Kohlenmonoxidausstoßrate 708 in Bezug auf eine y-Achse 710 aufgetragen. Die y-Achse 710 zeigt die Emissionsausstoßrate in Gramm pro Meile (g/mi) an.
  • Die erste Kohlenmonoxidausstoßrate 702 ist die Rate, mit der das Kohlenmonoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 1 Sekunde lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 9 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die erste Kohlenmonoxidausstoßrate 702 einer Anreicherungsdauer von 1 Sekunde und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Die zweite Kohlenmonoxidausstoßrate 704 ist die Rate, mit der das Kohlenmonoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 2 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 8 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die zweite Kohlenmonoxidausstoßrate 704 einer Anreicherungsdauer von 2 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Die dritte Kohlenmonoxidausstoßrate 706 ist die Rate, mit der das Kohlenmonoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 3 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 7 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die dritte Kohlenmonoxidausstoßrate 706 einer Anreicherungsdauer von 3 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • Die vierte Kohlenmonoxidausstoßrate 708 ist die Rate, mit der das Kohlenmonoxid aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 5 Sekunden lang auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 12:1 und 5 Sekunden lang auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, wie der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Somit entspricht die vierte Kohlenmonoxidausstoßrate 708 einer Anreicherungsdauer von 5 Sekunden und einer Anreicherungsfrequenz von 0,1 Hz.
  • In dem Diagramm 600 von 6 nimmt die Rate, mit der das Stickoxid aus der Abgasanlage 34 ausgestoßen wird, mit zunehmender Anreicherungsdauer ab. In dem Diagramm 700 von 7 nimmt die Rate, mit der das Kohlenmonoxid aus der Abgasanlage 34 ausgestoßen wird, mit zunehmender Anreicherungsdauer zu. Bei dem Verfahren von 3 kann die Anreicherungsdauer minimiert werden, um die Kohlenmonoxidemissionen zu verringern und gleichzeitig die Stickoxidemissionen auf einem akzeptablen Niveau zu halten.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 8 veranschaulicht ein Diagramm 800 die Raten, mit denen Emissionen aus dem Abgassystem 34 ausgestoßen werden, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 mit verschiedenen Verfahren gesteuert wird. Eine erste Emissionsausstoßrate 802 ergibt sich aus einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren, eine zweite Emissionsausstoßrate 804 aus einem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren und eine dritte Emissionsausstoßrate 806 aus einem dritten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren. Die erste, zweite und dritte Emissionsausstoßrate 802, 804 und 806 sind in Bezug auf eine x-Achse 808 und eine y-Achse 810 aufgetragen. Die x-Achse 808 stellt die Summe der Raten dar, mit denen Stickoxid und Kohlenwasserstoff aus dem Abgassystem 34 in mg/mi ausgestoßen werden. Die y-Achse 810 stellt die Rate dar, mit der Kohlenmonoxid aus dem Auspuffsystem 34 in g/mi ausgestoßen wird. Ein Zielbereich 812 für die Stickoxid-, Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidausstoßraten ist ebenfalls in Bezug auf die x-Achse 808 und die y-Achse 810 aufgetragen.
  • Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren besteht darin, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren besteht darin, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Das dritte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsverfahren besteht darin, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 zu optimieren, wenn der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird, indem beispielsweise die Anreicherungsdauer minimiert wird. Während die erste und die zweite Emissionsausstoßrate 802 und 804 außerhalb des Zielbereichs 812 liegen, liegt die dritte Emissionsausstoßrate 806 innerhalb des Zielbereichs 812.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 9 beginnt bei 902 beim Start des Motors 102 ein Verfahren zum Einstellen der Aktoren des Motors 102, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 zwischen einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten, während der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Das Verfahren von 9 kann in Verbindung mit dem Verfahren von 3 durchgeführt werden. Die folgende Beschreibung des Verfahrens von 9 zeigt an, dass eines der Module oder einer der Sensoren von 2 jeden Schritt des Verfahrens durchführt. Die einzelnen Module oder Sensoren, die die Schritte des Verfahrens durchführen, können sich jedoch von den in der nachstehenden Beschreibung des Verfahrens genannten Modulen und Sensoren unterscheiden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Schritte des Verfahrens auch abgesehen von den Modulen und Sensoren von 2 durchgeführt werden.
  • Bei 904 ermittelt das Modul 210 zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob der aktuelle Verbrennungsmodus der fette PVO-Modus ist. Ist der aktuelle Verbrennungsmodus der fette PVO-Modus, wird das Verfahren mit 906 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren mit 908 fortgesetzt. Bei 906 ermittelt das MAP-Sollwert-Modul 204 einen ersten MAP-Sollwert des Motors 102 auf Grundlage der Motorlast und der Motordrehzahl, indem es beispielsweise eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet, die Werte liefert, die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Verbrennung vorgegeben sind.
  • Bei 910 misst der MAP-Sensor 176 den MAP-Istwert des Motors 102. Bei 912 ermittelt das Drosselklappensteuermodul 212, ob der MAP-Istwert des Motors 102 größer ist als der erste MAP-Sollwert des Motors 102. Ist der MAP-Istwert größer als der erste MAP-Sollwert, wird das Verfahren bei 914 fortgesetzt. Andernfalls kehrt das Verfahren zu 904 zurück.
  • Bei 914 schließt das Drosselklappensteuermodul 212 schrittweise die Drosselklappe 112, um den MAP-Istwert auf den ersten MAP-Sollwert zu senken. Bei 916 ermittelt das Ventilsteuermodul 218 die erste Sollmasse an verbranntem Gas in jedem Zylinder des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts des Motors 102, indem es z.B. eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet. Bei 918 stellt das Ventilsteuermodul 218 den Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils des Motors 102 so ein, dass der Betrag der positiven Ventilüberschneidung verringert wird, damit die erste Sollmasse an verbranntem Gas erreicht wird.
  • Bei 920 stellt das Kraftstoffsteuermodul 214 den Einspritzzeitpunkt und das Kraftstoffaufteilungsverhältnis jedes Zylinders des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts ein, und das Zündfunkensteuermodul 216 stellt den Zündzeitpunkt jedes Zylinders des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts ein. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann den Einspritzzeitpunkt und das Kraftstoffaufteilungsverhältnis auf Grundlage des MAP-Istwerts einstellen, indem es eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet, und das Zündfunkensteuermodul 216 kann den Zündzeitpunkt auf Grundlage des MAP-Istwerts einstellen, indem es eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet. Der Einspritzzeitpunkt, das Kraftstoffaufteilungsverhältnis und der Zündzeitpunkt werden so eingestellt, dass eine stabile Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 erreicht wird, wenn der MAP-Istwert des Motors 102 reduziert wird, während der Motor 102 im fetten PVO-Modus betrieben wird.
  • Bei 908 misst der MAP-Sensor 176 den MAP-Istwert des Motors 102. Bei 922 ermittelt das Drosselklappensteuermodul 212, ob der MAP-Istwert des Motors 102 größer ist als der zweite MAP-Sollwert des Motors 102. Ist der MAP-Istwert größer als der zweite MAP-Sollwert, wird das Verfahren bei 924 fortgesetzt. Andernfalls kehrt das Verfahren zu 904 zurück. Der zweite MAP-Sollwert kann größer sein als der erste MAP-Sollwert und kann ein vorgegebener Druck in der Nähe des Umgebungsdrucks sein, z.B. ein Druck in einem Bereich von 98 Kilopascal (kPa) bis 99 kPa.
  • Bei 924 öffnet das Drosselklappensteuermodul 212 schrittweise die Drosselklappe 112, um den MAP-Istwert auf den zweiten MAP-Sollwert zu erhöhen. Bei 926 ermittelt das Ventilsteuermodul 218 die zweite Sollmasse an verbranntem Gas in jedem Zylinder des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts des Motors 102, indem es z.B. eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet. Bei 928 stellt das Ventilsteuermodul 218 den Steuerzeitpunkt des Einlass- und des Auslassventils des Motors 102 so ein, dass der Betrag der positiven Ventilüberschneidung erhöht wird, damit die zweite Sollmasse an verbranntem Gas erreicht wird.
  • Bei 930 stellt das Kraftstoffsteuermodul 214 den Einspritzzeitpunkt und das Kraftstoffaufteilungsverhältnis jedes Zylinders des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts ein, und das Zündfunkensteuermodul 216 stellt den Zündzeitpunkt jedes Zylinders des Motors 102 auf Grundlage des MAP-Istwerts ein. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann den Einspritzzeitpunkt und das Kraftstoffaufteilungsverhältnis auf Grundlage des MAP-Istwerts einstellen, indem es eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet, und das Zündfunkensteuermodul 216 kann den Zündzeitpunkt auf Grundlage des MAP-Istwerts einstellen, indem es eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet. Der Einspritzzeitpunkt, das Kraftstoffaufteilungsverhältnis und der Zündzeitpunkt werden so eingestellt, dass eine stabile Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 erreicht wird, wenn der MAP-Istwert des Motors 102 erhöht wird, während der Motor 102 im fetten PVO-Modus betrieben wird.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 10 und 11 veranschaulichen die Diagramme 1000 und 1100, wie die Aktoren des Motors 102 eingestellt werden können, um eine stabile Verbrennung aufrechtzuerhalten, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, während der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Insbesondere veranschaulicht das Diagramm 1000 von 10 die Betriebsbedingungen des Motors 102, wenn die Steuerzeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils konstant gehalten werden, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird und der Motor 102 im PVO-Modus betrieben wird. Das Diagramm 1100 von 11 veranschaulicht die Betriebsbedingungen des Motors 102, wenn die Steuerzeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils mit der Drosselklappe 112 koordiniert werden, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird und der Motor 102 im PVO-Modus arbeitet.
  • Die durch das Diagramm 1000 von 10 veranschaulichten Motorbetriebsbedingungen umfassen einen angezeigten mittleren effektiven Bremsdruck (IMEP) 1002 des Motors 102, das Luft-Kraftstoff-Istverhältnis 1004 des Motors 102, die Steuerzeitpunkte 1006 der Einlassventile des Motors 102 (einschließlich des Einlassventils 122), die Steuerzeitpunkte 1008 der Auslassventile des Motors 102 (einschließlich des Auslassventils 130), die jedem Zylinder des Motors 102 (einschließlich des Zylinders 118) zugeführte Luftmasse 1010 und den MAP-Istwert 1012 des Motors 102. Jede Betriebsbedingung ist in Bezug auf eine x-Achse 1014 aufgetragen, die die Zeit in Sekunden darstellt. Außerdem ist der angezeigte mittlere effektive Bremsdruck 1002 in Bezug auf eine y-Achse 1016 aufgetragen, die den Druck in bar darstellt, das Luft-Kraftstoff-Istverhältnis 1004 ist in Bezug auf eine y-Achse 1018 aufgetragen, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt, die Steuerzeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils 1006 und 1008 sind in Bezug auf eine y-Achse 1020 aufgetragen, die die Ventilsteuerzeitpunkte in Kurbelwinkelgraden darstellt, die Luftmasse pro Zylinder 1010 ist in Bezug auf eine y-Achse 1022 aufgetragen, die die Masse in mg darstellt, und der MAP-Istdruck 1012 ist in Bezug auf eine y-Achse 1024 aufgetragen, die den Druck in kPa darstellt.
  • In dem Diagramm 1000 von 10 wird das Luft-Kraftstoff-Istverhältnis 1004 des Motors 102 zu einem Zeitpunkt kurz vor 2 Sekunden von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 18:1 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 12:1 eingestellt und für ungefähr 3 Sekunden auf diesem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Während dieses Anreicherungszeitraums ist die Drosselklappe 112 geschlossen, aber die Steuerzeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils 1006 und 1008 werden konstant gehalten, damit sich ein konstanter Betrag an positiver Ventilüberschneidung ergibt. Infolgedessen wird die Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 aufgrund der überschüssigen Restgasmenge instabil, wie die Schwankungen des angezeigten mittleren effektiven Bremsdrucks 1002 zwischen einer Zeit von ungefähr 2 Sekunden und einer Zeit von ungefähr 5 Sekunden zeigen.
  • In dem Diagramm 1100 von 11 wird das Luft-Kraftstoff-Istverhältnis 1104 des Motors 102 zu einem Zeitpunkt kurz vor 1,5 Sekunden von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 23:1 auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 12:1 eingestellt und für ungefähr 2 Sekunden auf diesem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Während dieses Anreicherungszeitraums wird die Drosselklappe 112 schrittweise geschlossen, und die Steuerzeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils 1106 und 1108 werden so eingestellt, dass der Betrag der positiven Ventilüberschneidung verringert wird. Infolgedessen bleibt die Verbrennung in den Zylindern des Motors 102 relativ stabil, wie die minimalen Schwankungen des angezeigten mittleren effektiven Bremsdrucks 1102 zwischen einer Zeit von ungefähr 1,5 Sekunden und einer Zeit von ungefähr 3,5 Sekunden zeigen.
  • Die obige Beschreibung hat lediglich einen veranschaulichenden Charakter und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer ganzen Reihe von Formen umgesetzt werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf dieselben beschränkt werden, da andere Änderungen nach dem Studieren der Zeichnungen, der Patentspezifikation und der folgenden Ansprüche deutlich werden. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Auch wenn die Ausgestaltungen oben jeweils als mit bestimmten Merkmalen versehen beschrieben sind, können ferner jedes einzelne oder mehrere dieser Merkmale, die in Bezug auf eine Ausgestaltung der Offenbarung beschrieben sind, mit Merkmalen jeder der anderen Ausgestaltungen umgesetzt und/oder mit denselben kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausgestaltungen nicht gegenseitig aus, und Vertauschungen einer oder mehrerer Ausgestaltungen untereinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z.B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, darunter „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Wird eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber auch eine indirekte Beziehung, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hierin verwendet, sollte der Ausdruck „A, B und/oder C“ unter Verwendung einer nicht-exklusiven logischen ODER-Verknüpfung als logisch (A ODER-verknüpft mit B ODER-verknüpft mit C) ausgelegt werden und nicht als „wenigstens eines von A, wenigstens eines von B und wenigstens eines von C“ verstanden werden.
  • In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angezeigt wird, im Allgemeinen den Informationsfluss (z.B. Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Tauschen beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen aus, die von Element A zu Element B übertragenen Informationen sind für die Veranschaulichung aber relevant, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Ferner kann Element B bei Informationen, die von Element A zu Element B gesendet werden, Anfragen oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.
  • Bei dieser Anmeldung, die die nachfolgenden Definitionen umfasst, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, Teil davon sein oder Folgendes umfassen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung, eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine Prozessorschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt, eine Speicherschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die von dem Prozessorschaltkreis ausgeführten Code speichert, andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten Komponenten, z.B. in einem Ein-Chip-System.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. Bei einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines beliebigen gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Server-Modul (auch als Remote- oder Cloud-Modul bezeichnet) einige Funktionen im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
  • Der Begriff „Code“, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode umfassen und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die Code von mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit ausführt. Der Begriff „Gruppenprozessorschaltung“ umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Chip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination davon. Der Begriff „gemeinsame Speicherschaltung“ umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die Code von mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit speichert. Der Begriff „Gruppenspeicherschaltung“ umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit speichert.
  • Der Begriff „Speicherschaltung“ ist eine Untermenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hierin verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (z.B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff „computerlesbares Medium“ kann daher als greifbar und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, greifbares, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (z.B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z.B. eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
  • Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig von einem Spezialcomputer implementiert werden, der dadurch erstellt wird, dass ein Allzweckcomputer so konfiguriert wird, dass er eine oder mehrere bestimmte, in Computerprogrammen enthaltenen Funktionen ausführt. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Flussdiagrammkomponenten und andere Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit eines erfahrenen Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
  • Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die auf wenigstens einem nicht transitorischen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen oder auf diesen beruhen. Die Computerprogramme können ein Basic-Input/Output-System (BIOS), das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Spezialcomputers zusammenwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
  • Die Computerprogramme können umfassen: (i) beschreibenden Text, der zu parsen ist, z.B. HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assembler-Code, (iii) Objektcode, der von einem Compiler aus dem Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-Time-Compiler usw. Nur zum Beispiel kann Quellcode mit der Syntax von Sprachen geschrieben werden, die C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Version), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® umfassen.

Claims (10)

  1. System, umfassend: ein Verbrennungsmodusmodul, das dazu ausgelegt ist, einen Verbrennungsmodus eines Motors mit Niedrigtemperaturverbrennung (LTC-Motor) zwischen einem Funkenzündungsmodus, einem Modus mit positiver Ventilüberschneidung (PVO-Modus) und einem Modus mit negativer Ventilüberschneidung (NVO-Modus) umzuschalten, ein Zündfunkensteuermodul, das dazu ausgelegt ist, eine Zündkerze so zu steuern, dass ein Zündfunke in einem Zylinder des LTC-Motors erzeugt wird, wenn der LTC-Motor im Funkenzündungsmodus betrieben wird, ein Ventilsteuerungsmodul, das dazu ausgelegt ist, das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine positive Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass sich eine negative Ventilüberschneidung ergibt, wenn der LTC-Motor im NVO-Modus betrieben wird, und ein Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das dazu ausgelegt ist, ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des LTC-Motors auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der Verbrennungsmodus des LTC-Motors vom Funkenzündungsmodus oder vom NVO-Modus auf den PVO-Modus umgeschaltet wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt ist, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors vom fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors für einen ersten Zeitraum auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wurde.
  3. System nach Anspruch 2, wobei das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt ist, den ersten Zeitraum auf Grundlage einer Ammoniakspeichermenge in einem auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Katalysator (SCR-Katalysator) in einem Abgassystem des LTC-Motors zu ermitteln.
  4. System nach Anspruch 2, wobei das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt ist, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors vom mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und ein Zeitraum, der verstrichen ist, seit das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors zuletzt auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wurde, größer ist als ein Kehrwert einer ersten Frequenz.
  5. System nach Anspruch 4, wobei das Modul zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu ausgelegt ist, die erste Frequenz auf Grundlage einer Ammoniakspeichermenge in einem SCR-Katalysator in einem Abgassystem des LTC-Motors zu ermitteln.
  6. System nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Modul für den Saugrohrsollabsolutdruck (MAP-Sollwert-Modul), das dazu ausgelegt ist, einen ersten MAP-Sollwert zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und ein Drosselklappensteuermodul, das dazu ausgelegt ist, einen Öffnungsbereich einer Drosselklappe des LTC-Motors zu verringern, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist und ein MAP-Istwert des LTC-Motors größer ist als der erste MAP-Sollwert.
  7. System nach Anspruch 6, wobei das MAP-Sollwert-Modul dazu ausgelegt ist, den ersten MAP-Sollwert auf Grundlage einer Drehzahl des LTC-Motors und einer Last auf dem LTC-Motor zu ermitteln.
  8. System nach Anspruch 6, wobei das Ventilsteuermodul dazu ausgelegt ist, eine Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf Grundlage des MAP-Istwerts zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass der Betrag der positiven Ventilüberschneidung verringert wird, um die Istmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf die Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder zu verringern.
  9. System nach Anspruch 6, wobei das Drosselklappensteuermodul dazu ausgelegt ist, den Öffnungsbereich der Drosselklappe zu vergrößern, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird, das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist und der MAP-Istwert des LTC-Motors kleiner als ein zweiter MAP-Sollwert ist.
  10. System nach Anspruch 9, wobei das Ventilsteuermodul dazu ausgelegt ist, eine Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf Grundlage des MAP-Istwerts zu ermitteln, wenn der LTC-Motor im PVO-Modus betrieben wird und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis des LTC-Motors auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und das Einlass- und das Auslassventil des Zylinders so zu steuern, dass der Betrag der positiven Ventilüberschneidung erhöht wird, um die Istmasse an verbranntem Gas im Zylinder auf die Sollmasse an verbranntem Gas im Zylinder zu erhöhen.
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