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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Maschinen-Start-Stopp-Steuersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Maschinen-Start-Stopp-Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Solch ein System sowie ein entsprechendes Verfahren sind aus der
DE 10 2005 039 663 A1 oder der
US 4 175 534 A bekannt geworden.
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Das aktive Kraftstoffmanagement (active fuel management, AFM) oder die Zylinderdeaktivierung können dazu verwendet werden, die Kraftstoffeinsparung bei Fahrzeugen zu erhöhen. Die Zylinderdeaktivierung umfasst das Deaktivieren eines oder mehrerer Zylinder einer Maschine während Niedriglast- und Langstreckenbetriebsbedingungen, um die Pumpverluste zu reduzieren. Wenn unter Anwendung von AFM-Ventilsteuerstrategien ein Zylinder deaktiviert wird, wird vor dem Einlassventil das Auslassventil deaktiviert. Im Zylinder wird eine verbrannte Ladung von Luft, die sich oberhalb atmosphärischen Drucks befindet, eingeschlossen. Die eingeschlossene verbrannte Ladung bleibt im Zylinder eingeschlossen, was eine Gasfederwirkung auf die Kolben erbringt.
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Der Maschinen-Start-Stopp-Betrieb kann dazu verwendet werden, die Kraftstoffeinsparung bei Fahrzeugen zu erhöhen. Während Perioden, in denen eine Maschine normalerweise im Leerlauf wäre, unterbricht die Steuerung die Kraftstoffzufuhr zur Maschine, was dazu führt, dass die Maschine stoppt. Wenn das System erfasst, dass der Fahrer dabei ist, anzufordern, dass sich das Fahrzeug beschleunigt, startet die Steuerung die Maschine wieder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, während einer Motor-Start-Stopp-Betriebsart ein Durchströmen eines Katalysators mit Frischluft zu verhindern.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Maschinensteuersystem umfasst ein Einlassventil-Deaktivierungsmodul und ein Auslassventil-Deaktivierungsmodul. Das Einlassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert ein Einlassventil eines Zylinders einer Maschine auf Grundlage einer Maschinenstoppanforderung, so dass das Einlassventil geschlossen bleibt. Das Auslassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert ein Auslassventil des Zylinders, nachdem das Einlassventil-Deaktivierungsmodul das Einlassventil deaktiviert hat, so dass das Auslassventil geschlossen bleibt.
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Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Maschinensteuersystem ferner ein Maschinen-Start-Stopp-Modul, das die Maschinenstoppanforderung während einer Start-Stopp-Maschinenbetriebsart erzeugt, die das Stoppen der Umdrehung einer Maschine umfasst. Die Maschinenstoppanforderung basiert auf der Maschinendrehzahl und/oder einer Bremspedalstellung und/oder einer Fahrpedalstellung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Einlassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert das Einlassventil, nachdem der Zylinder Luft und Kraftstoff empfangen hat. Das Auslassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert das Auslassventil, nachdem Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen worden ist.
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Gemäß nochmals weiteren Merkmalen deaktiviert das Einlassventil-Deaktivierungsmodul das Einlassventil, so dass das Einlassventil geschlossen bleibt, nachdem Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen worden ist. Das Einlassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert das Einlassventil, so dass das Einlassventil geschlossen bleibt, während die Maschine ihre Umdrehung stoppt. Gemäß nochmals weiteren Merkmalen deaktiviert das Auslassventil-Deaktivierungsmodul das Auslassventil, so dass das Auslassventil geschlossen bleibt, während die Maschine ihre Umdrehung stoppt.
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Gemäß nochmals weiteren Merkmalen deaktiviert das Einlassventil-Deaktivierungsmodul mehrere Einlassventile mehrerer Zylinder auf Grundlage einer Maschinenzündreihenfolge. Das Auslassventil-Deaktivierungsmodul deaktiviert mehrere Auslassventile mehrerer Zylinder auf Grundlage der Maschinenzündreihenfolge.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend gegebenen genauen Beschreibung deutlich.
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Die vorliegende Offenbarung wird vollständiger verstanden anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen funktionalen Blockschaltplan eines beispielhaften Maschinensystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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2 einen funktionalen Blockschaltplan eines beispielhaften Maschinensystems, das einen Elektromotor/Generator umfasst, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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3 eine beispielhafte Ventildeaktivierungskomponente;
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4 einen funktionalen Blockschaltplan einer beispielhaften Ausführung eines Maschinensteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
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5 einen Ablaufplan, der beispielhafte Schritte zeigt, die durch ein Steuersystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
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Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zum Kennzeichnen ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck ”wenigstens eines von A, B und C”, wie er hier verwendet wird, soll als logisches ”A oder B oder C” unter Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER interpretiert werden. Wohlgemerkt können die Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Der Begriff ”Modul”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen. ”Aktiviert”, wie es hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Betrieb unter Verwendung sämtlicher Maschinenzylinder. ”Deaktiviert” bezieht sich auf einen Betrieb unter Verwendung nicht sämtlicher Zylinder der Maschine (ein oder mehrere Zylinder nicht aktiv).
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Ein Maschinen-Start-Stopp-Betrieb kann ein häufiges Stoppen der Maschine bewirken. Wenn die Maschine ihre Umdrehung stoppt, kann die Kraftstoffzufuhr gesperrt werden. Die Einlassventile und Auslassventile können öffnen und schließen. Die Maschine kann Frischluft, die hohe Sauerstoffpegel aufweist, durch die Zylinder zum Katalysator pumpen. Wenn der Katalysator eine maximale Sauerstoffspeicherkapazität erreicht, kann ein Stickoxid-(NOx)-Durchbruch vorkommen, was die Fähigkeit des katalytischen Konverters, NOx-Emissionen umzuwandeln, verringert. Ferner bewirkt der zusätzliche Luftdurchfluss ein Übertragen von Wärme vom Katalysator auf die Frischluft. Die Wärmeübertragung kann den Katalysator abkühlen und nach erneuten Starts zu verzögertem Katalysatorwarmlauf und verzögerter Katalysatorwirkung führen.
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Der vorliegende Sauerstoffdurchflussreduzierungsbetrieb reduziert die Menge an Luft, die die Maschine zum Katalysator pumpt, während sich die Maschinendrehzahl null nähert. Das Reduzieren der Luftmenge reduziert den während des Stoppens der Maschine zum Katalysator gepumpten Sauerstoff. Der vorliegende Sauerstoffdurchflussreduzierungsbetrieb reduziert außerdem die in der Maschine eingeschlossener Luftmenge, nachdem die Maschine ihre Umdrehung gestoppt hat. Das Reduzieren der in der Maschine eingeschlossenen Luftmenge bei gestoppter Maschine reduziert den zum Katalysator gepumpten Sauerstoff, wenn die Maschine wieder startet.
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Wenn während des Maschinen-Start-Stopp-Betriebs ein Maschinenstopp befohlen wird, werden das Einlassventil und das Auslassventil eines Zylinders wahlweise deaktiviert, damit sie geschlossen bleiben, während die Maschine ihre Umdrehung stoppt. Nach dem Empfang einer letzten Luft/Kraftstoff-Ladung schließt das Einlassventil und wird deaktiviert, damit es geschlossen bleibt, bis die Maschine stoppt. Die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder kann gesperrt werden, nachdem die letzte Luft/Kraftstoff-Ladung empfangen worden ist. Es tritt ein letztes Verbrennungsereignis ein, wobei ein Auslassventil öffnet, um das Abgas auszustoßen. Nach dem Ausstoßen des Abgases schließt das Auslassventil und wird deaktiviert, so dass das Auslassventil geschlossen bleibt, bis die Maschine stoppt.
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Die Einlassventile und Auslassventile jedes Zylinders werden in derselben Weise und in der Zündreihenfolge der Maschine deaktiviert. Während die Maschinendrehzahl bis zu einem Stopp abnimmt, bleiben die Einlassventile und die Auslassventile geschlossen. Die Maschine empfängt wenig oder keine Frischluft. Daher pumpt die Maschine während des Stoppens wenig oder keinen Sauerstoff zum Katalysator. Ferner wird bei Maschinenstopps wenig oder keine Frischluft in der Maschine eingeschlossen. Daher pumpt die Maschine während eines Maschinenneustarts wenig oder keinen Sauerstoff zum Katalysator.
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In 1 ist eine beispielhafte Ausführung eines Brennkraftmaschinensystems gezeigt. Durch einen Lufteinlass 104 tritt Luft in eine Maschine 102 ein, die zu einem Ansaugkrümmer 106 wandert. Im Einlass 104 kann ein Massenluftdurchfluss-(mass airflow, MAF)-Sensor 108 angeordnet sein. Der MAF-Sensor 108 erzeugt anhand einer Masse der in die Maschine 102 eintretenden Luft ein MAF-Signal, das er zu einem Maschinensteuermodul (engine control module, ECM) 110 sendet. Im Einlass 104 kann außerdem ein Ansauglufttemperatur-(intake air temperature, IAT)-Sensor 112 angeordnet sein. Der IAT-Sensor 112 erzeugt anhand einer Temperatur der Luft ein IAT-Signal, das er zum ECM 110 sendet.
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Um den in den Ansaugkrümmer 106 eintretenden Luftdurchfluss zu steuern, richtet ein Drosselaktuatormodul 114 eine Drossel 116 aus. Um das Drosselaktuatormodul 114 auf Grundlage einer gewünschten Drehmomentabgabe der Maschine zu steuern, kann das ECM 110 ein Drosselsignal erzeugen. Auf Grundlage einer Stellung der Klappe erzeugen Drosselstellungs-(throttle position, TP)-Sensoren 118 TP-Signale, die sie zum Drosselaktuatormodul 114 senden. Anhand eines Drucks im Ansaugkrümmer 106 erzeugt ein Krümmerabsolutdruck-(manifold absolute pressure, MAP)- bzw. Absolutladedrucksensor 120 ein MAP-Signal, das er zum ECM 110 sendet.
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Der Ansaugkrümmer 106 verteilt die Luft an Zylinder 122. Ein Kraftstoffmodul 124 kann veranlassen, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (nicht gezeigt) an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten eine Kraftstoffmasse in den Ansaugkrümmer 106 einspritzt. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff direkt in die Zylinder 122 einspritzen. Bei einer Benzinmaschine kann die Kraftstoffmasse auf dem durch den MAF-Sensor 108 erzeugten Luftdurchflusssignal basieren. Kolben (nicht gezeigt) im Inneren der Zylinder 122 empfangen den Kraftstoff und die Luft während eines Ansaugtaktes. Die Luft und der Kraftstoff vermischen sich im Inneren der Zylinder 122 und erzeugen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch.
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Die Kolben in den Zylindern 122 komprimieren das Luft/ Kraftstoff-Gemisch während eines Kompressionstaktes. Ein Zündfunkenmodul 126 kann veranlassen, dass eine Zündkerze (nicht gezeigt) das Luft/Kraftstoff-Gemisch während eines Verbrennungs- oder Arbeitstaktes zündet. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erhöht den Druck in den Zylindern 122 und zwingt die Kolben dazu, ein Drehmoment auf eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) in der Maschine zu übertragen. Die Verbrennung bewirkt, dass sich Abgas im Zylinder 122 bildet, das durch eine Abgasanlage, die einen Abgaskrümmer 128 umfasst, austritt und an einem Sauerstoffsensor 130 vorbeiströmt. Der Sauerstoffsensor erfasst eine Sauerstoffmenge im Abgas und sendet ein auf der Sauerstoffmenge basierendes Sauerstoffsignal zum ECM 110.
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Das Abgas strömt durch die Abgasanlage zu einem Katalysator 132, der Sauerstoff vom Abgas speichern kann. Der Katalysator kann, basierend auf der Menge unverbrannten Sauerstoffs, der im Abgas und im Katalysator 132 verbleibt, sowohl Kohlenwasserstoffe als auch NOx-Gase umwandeln. Ein zweiter Sauerstoffsensor 134 erfasst eine Sauerstoffmenge im Abgas und sendet ein auf der Sauerstoffmenge basierendes Sauerstoffsignal zum ECM 110.
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Eine Maschinendrehzahlsensor 136 erzeugt auf Grundlage einer Stellung der Kurbelwelle ein Umdrehungen-pro-Minute-(revolutions per minute, RPM)-Signal, das er zum ECM 110 sendet. Ein Maschinenkühlmitteltemperatur-(engine coolant temperature, ECT)-Sensor 138 erzeugt auf Grundlage einer Temperatur eines durch die Maschine 102 zirkulierenden Kühlmittels ein ECT-Signal, das er zum ECM 110 sendet. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt) kann auf Grundlage einer Stellung eines Getriebes und/oder eines Antriebsrads, das der Maschine 102 zugeordnet ist, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugen.
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Ein Fahrpedalmodul 135 kann auf Grundlage einer Stellung eines Fahrpedals (nicht gezeigt) ein Fahrpedalstellungssignal erzeugen, um die Drossel 116 zu regulieren. Die Fahrpedalstellung kann auf einer Eingabe durch einen Fahrzeugbediener auf das Fahrpedal basieren. Das ECM 110 erzeugt auf Grundlage des Fahrpedalstellungssignals ein Drosselsteuersignal. Das Drosselaktuatormodul 114 stellt auf Grundlage des Drosselsteuersignals die Drossel 116 ein, um den Luftdurchfluss in die Maschine 102 zu regulieren.
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Ein Bremsenmodul 137 kann auf Grundlage einer Stellung eines Bremspedals (nicht gezeigt) ein Bremspedalstellungssignal erzeugen Die Bremspedalstellung kann auf einer Eingabe durch einen Fahrzeugbediener auf das Bremspedal basieren. Das ECM 110 erzeugt auf Grundlage des Bremspedalstellungssignals ein Bremsensteuersignal. Eine Bremsanlage (nicht gezeigt) richtet auf Grundlage des Bremsensteuersignals das Fahrzeugbremsen ein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regulieren.
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Die Maschinenlast kann auf Grundlage des MAP-Signals und/oder des MAF-Signals, der Zylinder 122 und der Maschinendrehzahl bestimmt werden. Genauer kann dann, wenn bei gegebener Maschinendrehzahl der MAP kleiner als ein Schwellenwert ist, die Maschinenlast als leichte Last eingeschätzt werden und die Maschine 102 in die AFM-Betriebsart umgeschaltet werden. Wenn bei den gegebenen RPM der MAP größer oder gleich dem Schwellenwert ist, kann die Maschinenlast als schwere Last eingeschätzt werden und die Maschine 102 in der Normalbetriebsart, in der alle Zylinder 122 aktiviert sind, betrieben werden. Das ECM 110 kann eine Stößelölverteilerbaugruppe (lifter oil manifold assembly, LOMA) 139 und das Kraftstoffmodul 124 so steuern, dass Zylinder 122 während einer Maschinen-Start-Stopp-Betriebsart deaktiviert sind, wie weiter unten näher besprochen wird.
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Um auf 2 zu verweisen, kann die Maschine 102 durch ein Riemen-Lichtmaschinen-Starter-(belt alternator starter, BAS)-System 204 mit einem Elektromotor 202 gekoppelt sein. Das BAS-System 204 kann Riemenscheiben 206 und 208 umfassen, die zur Drehung durch einen Riemen 210 gekoppelt sind. Die Riemenscheibe 206 kann zur Drehung mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Maschine 102 gekoppelt sein. Die Riemenscheibe 208 kann zur Drehung mit dem Elektromotor 202 gekoppelt sein. Der Elektromotor 202 kann dazu verwendet werden, die Maschine 102 zu starten. Das BAS-System 204 kann durch ein Schwungrad-Lichtmaschinen-Starter-(flywheel-alternator-starter, FAS)-System (nicht gezeigt) ersetzt sein, das einen Elektromotor umfasst, der betriebsbereit zwischen der Maschine 102 und einem Getriebe 216 oder einem Ketten- oder Zahnradsystem, das zwischen dem Elektromotor 202 und der Kurbelwelle eingesetzt ist, angeordnet ist.
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Genauer kann der Elektromotor 202 ein Maschinenstarter (d. h. ein Motor) und/oder eine Lichtmaschine (d. h. ein Generator) sein. In einer nochmals anderen Ausführung kann eine Hybridmaschine eine elektrische Maschine wie etwa einen Elektromotor umfassen, der dazu verwendet wird, die Maschine 102 und/oder das Fahrzeug zu starten.
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Das Maschinensteuermodul 110 kann die Maschine 102 und den Elektromotor 202 in verschiedenen Betriebsarten betreiben. In einer Betriebsart kann die Maschine 102 den Elektromotor 202 antreiben, um Leistung zu erzeugen, die dazu verwendet wird, eine Energiespeichervorrichtung (energy storage device, ESD) 212 aufzuladen. In einer anderen Betriebsart treibt der Elektromotor 202 die Maschine 102 mittels Energie von der ESD 212 an. Zwischen der ESD 212 und dem Elektromotor 202 kann ein Wechselstrom/Gleichstrom-(AC/DC)-Umformer 214 verwendet werden. Die ESD 212 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Batterie oder einen Superkondensator umfassen.
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Wenn kein Maschinendrehmoment, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen, gewünscht wird, kann das ECM 110 die Start-Stopp-Steuerung veranlassen, die Maschine 102 zu stoppen und die Kraftstoffeinsparung zu erhöhen. Die Start-Stopp-Steuerung kann das Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern 122 umfassen. Während der Start-Stopp-Steuerung der vorliegenden Offenbarung kann das ECM 110 die Maschine 102 stoppen, indem sie vor einem Ansaugtakt einen Einlassventiltrieb deaktiviert. Das ECM 110 deaktiviert einen Auslassventiltrieb, nachdem jeder Zylinder einen Auspufftakt abgeschlossen hat. Jeder Zylinder 122 wird in der Zündreihenfolge deaktiviert, so dass die Maschine 102 während des Stoppens wenig oder keine Frischluft zum Katalysator 132 pumpt. Das ECM kann die Maschine 102 durch Verwendung des Elektromotors 202 später wieder starten.
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Um nun auf 3 zu verweisen, kann ein Einlassventiltrieb 140 der Maschine 102 ein Einlassventil 142, einen Kipphebel 144 und eine Stößelstange 146, die jedem Zylinder 122 zugeordnet sind, umfassen. Die Maschine 102 umfasst eine drehbar angetriebene Nockenwelle 148 und mehrere an der Nockenwelle 148 angeordnete Ventilnocken 150. Eine Nockenfläche 152 der Ventilnocken 150 steht mit Stößeln 154 in Eingriff, um die Einlassventile 142 in eine zyklische Bewegung zu versetzen. Das Einlassventil 142 wird durch ein Vorbelastungselement (nicht gezeigt) wie etwa eine Feder in eine geschlossene Stellung vorbelastet. Als Folge wird die Vorbelastungskraft durch den Kipphebel 144 auf die Stößelstange 146 und von der Stößelstange 146 auf den Stößel 154 übertragen, was dazu führt, dass sich der Stößel 154 an der Nockenfläche 152 anpresst.
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Wenn sich die Nockenwelle 148 dreht, bewirkt der Ventilnocken 150 eine lineare Bewegung des betreffenden Stößels 154. Der Stößel 154 bewirkt eine lineare Bewegung der [engl.: in the] betreffenden Stößelstange 146. Wenn sich die Stößelstange 146 nach außen bewegt, schwenkt der Kipphebel 144 um eine Achse (A). Das Schwenken des Kipphebels 144 bewirkt eine Bewegung des Einlassventils 142 zu einer geöffneten Stellung hin. Die Vorbelastungskraft bringt das Einlassventil 142 in die geschlossene Stellung, wenn die Nockenwelle 148 ihre Drehung fortsetzt. Das Einlassventil 142 wird zyklisch geöffnet, um die Luftaufnahme zu ermöglichen.
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Ein Nockenwellenstellungssensor (camshaft position sensor, CPS) 155 erzeugt anhand der Stellung der Nockenwelle 148 ein Nockenwellenstellungssignal. Der CPS 155 kann dazu verwendet werden, Positionen der Zylinder 122 in einer Maschinenzündreihenfolge zu bestimmen. Insbesondere kann der CPS 155 dazu verwendet werden, die Kraftstoffzeiteinstellung, die Zündzeiteinstellung und die Ventilstellungen zu bestimmen. Der CPS 155 kann beispielsweise dazu verwendet werden, den momentanen Takt jedes Zylinders 122 und der zugeordneten Ventile zu bestimmen. Die Zylinder 122 können in einem Viertaktzyklus, der die Ansaug-, Kompressions-, Arbeits- und Auspufftakte umfasst, arbeiten.
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Obwohl in 3 der Einlassventiltrieb 140 der Maschine 102 gezeigt ist, kann diese auch einen Auslassventiltrieb (nicht gezeigt) umfassen, der in einer ähnlichen Weise arbeitet. Genauer umfasst der Auslassventiltrieb ein Auslassventil, einen Kipphebel, eine Stößelstange, die jedem Zylinder 122 zugeordnet sind. Die Drehung der Nockenwelle 148 bewirkt eine wechselseitige Bewegung der Auslassventile, um zugeordnete Auslassöffnungen zu öffnen und zu schließen, ähnlich wie oben bezüglich des Einlassventiltriebs 140 beschrieben wurde.
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Die LOMA 139 liefert mit Druck beaufschlagtes Fluid an mehrere Stößel 154 und umfasst Solenoide 156 (schematisch gezeigt), die Zylindern 122 zugeordnet sind. Die Stößel 154 sind innerhalb der Einlass- und Auslassventiltriebe angeordnet, um eine Schnittstelle zwischen den Nocken 150 und den Stößelstangen 146 zu schaffen. Im Allgemeinen sind für jeden Zylinder 122 zwei Stößel 154 (ein Stößel für das Einlassventil 142 und ein Stößel für das Auslassventil) vorgesehen. Es sei jedoch erwähnt, dass jedem Zylinder 122 mehr Stößel 154 (d. h. mehrere Einlass- oder Auslassventile pro Zylinder 122) zugeordnet sein können. Die LOMA 139 kann einen Drucksensor 158 umfassen, der ein Drucksignal erzeugt, das einen Druck einer Hydraulikfluidversorgung für die LOMA 139 angibt. Es können ein oder mehrere Drucksensoren 158 ausgeführt sein.
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Jeder den Zylindern 122 zugeordnete Stößel wird hydraulisch zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsart betätigt. Die erste und die zweite Betriebsart entsprechen der ”Aktiviert”- bzw. der ”Deaktiviert”-Betriebsart. In der ersten Betriebsart schafft der Stößel 154 eine mechanische Verbindung zwischen dem Nocken 150 und der Stößelstange 146. In dieser Weise bewirkt der Nocken 150 eine lineare Bewegung des Stößels 154, die auf die Stößelstange 146 übertragen wird. In der zweiten Betriebsart fungiert der Stößel 154 als Puffer, um eine mechanische Trennung zwischen dem Nocken 150 und der Stößelstange 146 herbeizuführen. Obwohl der Nocken 150 eine lineare Bewegung des Stößels 154 bewirkt, wird diese nicht auf die Stößelstange 146 übertragen.
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Die Solenoide 156 ermöglichen wahlweise das Strömen von Hydraulikfluid zu den Stößeln 154, um diese zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart umzuschalten. Obwohl im Allgemeinen jedem ausgewählten Zylinder 122 ein Solenoid 156 (d. h. ein Solenoid für zwei Stößel) zugeordnet ist, sei erwähnt, dass mehr oder weniger Solenoide 156 ausgeführt sein können. Jedes Solenoid 156 betätigt ein zugeordnetes Ventil 160 (schematisch gezeigt) zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung. In der geschlossenen Stellung verhindert das Ventil 160 das Strömen von mit Druck beaufschlagtem Hydraulikfluid zu den betreffenden Stößeln 154. In der geöffneten Stellung ermöglicht das Ventil 160 das Strömen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zu den betreffenden Stößeln 154 durch einen Fluiddurchgang 162. Das mit Druck beaufschlagte Hydraulikfluid wird der LOMA 139 von einer Quelle für mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid geliefert.
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Weitere Komponenten, die zum Deaktivieren von Zylindern verwendet werden können, umfassen das elektrische Sperren des Ventiltriebs. Ferner können zum Aktivieren [engl.: ”to activated”] der Ventile andere Ventiltriebe, die oben liegende Nockenwellen umfassen, verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung ist auf alle Maschinen, die die Start-Stopp-Steuerung und die Zylinderdeaktivierung verwenden, anwendbar.
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In 4 ist eine beispielhafte Ausführung des ECM 110 ausführlicher gezeigt. Ein Start-Stopp-Freigabemodul 402 kann die Start-Stopp-Betriebsart auf Grundlage der Maschinendrehzahl, eines Signals von der ESD (wie etwa einer Batteriespannungsausgabe) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit freigeben. Nur als Beispiel kann das Freigabemodul die Start-Stopp-Betriebsart freigeben, wenn die Maschinendrehzahl unter einem Leerlaufschwellenwert liegt. Das Start-Stopp-Freigabemodul 402 kann verhindern, dass die Maschine 102 in der Start-Stopp-Betriebsart stoppt, wenn eine Batterie oder eine andere Vorrichtung, die zum Starten der Maschine verwendet wird, unter einem vorgegebenen Energiepegelschwellenwert liegt.
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Das Start-Stopp-Freigabemodul 402 kann anhand der Fahrpedalstellung, der Bremspedalstellung und eines Zeitgeberwertes 403 eine Start-Stopp-Anforderung erzeugen. Nur als Beispiel kann die Maschinenstoppanforderung dann erzeugt werden, wenn für eine vorgegebene Zeit die Bremspedalstellung größer als ein Bremsenschwellenwert ist. Die vorgegebene Zeit kann einen Wunsch, das Fahrzeug zu stoppen, angeben. Wenn die Fahrpedalstellung größer als ein Fahrpedalschwellenwert ist, kann eine Startanforderung erzeugt werden.
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Wenn die Start-Stopp-Betriebsart freigegeben ist und ein Stoppsignal erzeugt worden ist, kann ein Einlassventil-Deaktivierungsmodul 404 das Einlassventil eines Zylinders 122 deaktivieren. Das Einlassventil-Deaktivierungsmodul 404 kann den Takt bzw. den Hub des Kolbens anhand des Nockenwellenstellungssignals bestimmen. Wenn der CPS 155 den Abschluss eines Ansaugtaktes angibt, kann das Einlassventil deaktiviert werden. Während das Einlassventil deaktiviert ist, bleibt es geschlossen. Das Einlassventil-Deaktivierungsmodul 404 kann beispielsweise ein Signal zur LOMA 139 senden, den Nocken von der Stößelstange zu trennen, damit das Einlassventil geschlossen bleibt.
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Nachdem das Einlassventil deaktiviert worden ist, kann ein Auslassventil-Deaktivierungsmodul 406 das Auslassventil des betreffenden Zylinders im Anschluss an einen Auspufftakt deaktivieren. Der Zylinder kann eine Luft/Kraftstoff-Ladung vom Ansaugtakt während des Verbrennungstaktes verbrennen. Der Zylinder kann das Abgas während des Auspufftaktes, bevor das Auslassventil deaktiviert ist, ausstoßen. Das Auslassventil-Deaktivierungsmodul 406 kann beispielsweise ein Signal zur LOMA 139 senden, den Nocken von der Stößelstange zu trennen, damit das Auslassventil geschlossen bleibt. Außerdem kann auf Grundlage der Start-Stopp-Freigabeund Maschinenstoppsignale die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder 122 unterbrochen werden.
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Die Start-Stopp-Betriebsart kann jeden der Zylinder 122 auf Grundlage der Zylinderposition und der Maschinenzündreihenfolge deaktivieren. Nachdem jeder der Zylinder 122 während eines Ansaugtaktes Kraftstoff und eine Frischluftladung empfangen hat, schließt das betreffende Einlassventil und wird deaktiviert. Durch Deaktivieren des Einlassventils wird verhindert, dass irgendwelche weitere Frischluft vom Ansaugkrümmer empfangen wird. Es erfolgt der Kompressionstakt, dem der Verbrennungstakt folgt. Nach der Verbrennung öffnet das Auslassventil, um das Abgas auszustoßen. Nach dem Ausstoßen des Abgases schließt das Auslassventil und wird deaktiviert. Durch Deaktivieren des Auslassventils wird verhindert, dass der Zylinder irgendwelches Abgas, das durch einen Abgasrückfluss auf einen nachfolgenden Ansaugtakt bedingt ist, empfängt.
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Die Ventile können deaktiviert bleiben, bis die Maschinendrehzahl kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist. Beispielsweise nimmt die Maschinendrehzahl solange ab, bis die Maschine gestoppt ist und die Maschinendrehzahl null ist. Während die Maschinendrehzahl abnimmt, strömt wenig oder keine Frischluft durch die Maschine 102. Daher wird wenig oder kein Sauerstoff zum Katalysator 132 gepumpt. Wenn die Maschine 102 gestoppt ist, können die Ventile wieder aktiviert werden. Die Ventile können aktiviert werden, wenn das Start-Stopp-Freigabemodul 420 eine Maschinenstartanforderung erzeugt, bevor die Maschinendrehzahl kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.
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In 5 sind nun beispielhafte Schritte eines Verfahrens 500 zum Betreiben des Maschinensystems nach den 1–4 gezeigt. Im Schritt 502 bestimmt die Steuerung Ventilstellungen auf Grundlage der Maschinenzündreihenfolge und der Nockenwellenstellung. Im Schritt 504 ermittelt die Steuerung, ob die Start-Stopp-Steuerung einen Maschinenstopp anfordert. Wenn ein Maschinenstopp angefordert wird, beginnt die Steuerung, die Zylinder in der Zündreihenfolge zu deaktivieren.
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Im Schritt 506 deaktiviert die Steuerung das Einlassventil jedes Zylinders, nachdem dieser einen Ansaugtakt abgeschlossen hat. Der Ansaugtakt kann den Eintritt von Luft und Kraftstoff in den Zylinder umfassen. Das Einlassventil bleibt geschlossen, wenn es deaktiviert ist. Die Luft und der Kraftstoff verbrennen, was dazu führt, dass sich Abgas bildet, das dann von jedem Zylinder durch entsprechende Auslassventile ausgestoßen wird.
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Im Schritt 508 deaktiviert die Steuerung das Auslassventil jedes Zylinders nach dem Auspufftakt. Der Auspufftakt kann den Austritt von Abgas aus dem Zylinder umfassen. Das Auslassventil bleibt geschlossen, wenn es deaktiviert ist. Während die Maschinendrehzahl zu einem Stopp abnimmt, bleiben die Einlassventile und Auslassventile geschlossen und werden im Wesentlichen von Luft, Kraftstoff und Abgas entleert.
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Im Schritt 510 ermittelt die Steuerung, ob die Maschinendrehzahl kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann beispielsweise 0 sein, was angibt, dass die Maschine ihrer Umdrehung gestoppt hat. Während die Maschinendrehzahl größer als der Schwellenwert ist, kann die Steuerung im Schritt 512 ermitteln, ob ein Start-Stopp-Betriebsart-Maschinenstart angefordert worden ist. Wenn ein Maschinenstart angefordert worden ist, gibt die Steuerung im Schritt 514 alle Ventile frei. Andernfalls kehrt die Steuerung zum Schritt 510 zurück. Wenn die Maschinendrehzahl kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, gibt die Steuerung im Schritt 514 alle Ventile frei.
