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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Steuern von Motorkomponenten während der Zylinderdeaktivierung.
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HINTERGRUND
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Die hier angegebene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der derzeit benannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die sich ansonsten zum Zeitpunkt der Einreichung nicht als Stand der Technik qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
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Verbrennungsmotoren saugen Luft in einen Einlasskrümmer durch einen Einlass, der durch eine Drosselklappe geregelt werden kann. Einlassventile von Zylindern werden geöffnet, um Luft in die Zylinder zu saugen. Kraftstoff kann in einen oder mehrere Einlasskanäle der Zylinder (d. h. Kraftstoffkanaleinspritzung) oder direkt in die Zylinder (d. h. Kraftstoffdirekteinspritzung) eingespritzt werden. Die Luft und der Kraftstoff kombinieren unter Erzeugung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches (A/F-Gemisches), das innerhalb der Zylinder komprimiert und gezündet wird, um Kolben anzutreiben und ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Zündung des A/F-Gemisches kann über Zündkerzen (d. h. Funkenzündung) oder aufgrund eines hohen Drucks und/oder einer hohen Temperatur (d. h. Kompressionszündung) stattfinden.
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Ein Verhältnis des A/F-Gemisches kann gesteuert werden, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu regeln. Das A/F-Verhältnis kann beispielsweise auf der Basis einer Fahrer-Drehmomentanforderung wie z. B. einer Position eines Fahrpedals gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können einer oder mehrere der Zylinder deaktiviert werden, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu regeln. Mit anderen Worten, Einlassventile von zu deaktivierenden Zylindern können geschlossen werden und eine Zufuhr von Kraftstoff zu den zu deaktivierenden Zylindern kann deaktiviert werden. Eine Anzahl von aktivierten Zylindern kann beispielsweise auf der Fahrer-Drehmomentanforderung basieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Motorsteuersystem umfasst ein Leistungsversorgungsmodul, ein Messmodul und ein Kalibrierungsmodul. Das Leistungsversorgungsmodul deaktiviert die zu N Komponenten eines Motors zugeführte Leistung, wenn M Zylinder des Motors deaktiviert werden, wobei M und N ganze Zahlen sind, die größer oder gleich eins sind. Das Messmodul misst die Ausgaben der N Motorkomponenten. Das Kalibrierungsmodul kalibriert das Messmodul auf der Basis von leistungsfreien Messungen von einer oder mehreren der N Motorkomponenten während einer Periode, nachdem die zu den N Komponenten zugeführte Leistung deaktiviert ist.
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Ein Verfahren umfasst das Deaktivieren der zu N Komponenten eines Motors zugeführten Leistung, wenn M Zylinder des Motors deaktiviert werden, und das Kalibrieren eines Messmoduls auf der Basis von leistungsfreien Messungen von einer oder mehreren der N Motorkomponenten während einer Periode, nachdem die zu den N Komponenten zugeführte Leistung deaktiviert ist, wobei M und N ganze Zahlen sind, die größer oder gleich eins sind.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Schutzbereich der Offenbarung nicht begrenzen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich, in denen:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern von Motorkomponenten während der Zylinderdeaktivierung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen keineswegs begrenzen. Für die Zwecke der Deutlichkeit werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Selbstverständlich können Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Eine Anzahl von zu deaktivierenden Zylindern kann auf einer Fahrer-Drehmomentanforderung basieren. Die Fahrer-Drehmomentanforderung kann auf einer Position eines Fahrpedals (z. B. eines Pedals) basieren. Wenn die Fahrer-Drehmomentanforderung beispielsweise größer ist als ein hoher Drehmomentschwellenwert, können alle Zylinder aktiv bleiben, um ein maximales Motordrehmoment auszugeben. Wenn alternativ beispielsweise die Fahrer-Drehmomentanforderung geringer als oder gleich einem niedrigen Drehmomentschwellenwert ist, können alle Zylinder deaktiviert werden. Nur als Beispiel kann der niedrige Drehmomentschwellenwert null sein. Mit anderen Worten, alle Zylinder können während eines Fahrzeugstopps und/oder eines Fahrzeugausrollvorgangs deaktiviert werden.
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Verschiedene Motorkomponenten (z. B. Sensoren, Aktuatoren usw.) können jedoch während der Periode weiter arbeiten, wenn alle Zylinder deaktiviert sind. Mit anderen Worten, die Motorkomponenten können während der Periode weiter arbeiten, wobei elektrische Energie verschwendet wird und/oder Temperaturen der Motorkomponenten erhöht werden. Die Motorkomponenten können durch den übermäßigen Betrieb und/oder die erhöhten Temperaturen beschädigt werden. Nur als Beispiel können die verschiedenen Motorkomponenten Sauerstoffsensor-Heizvorrichtungen (O2-Sensor-Heizvorrichtungen), Luftmassenströmungssensoren (MAF-Sensoren), Kraftstoffzusammensetzungssensoren, aktive Motorlager, Abgasrückführungssysteme (AGR-Systeme), Kraftstoffpumpen und Drucksensoren (z. B. Zylinderdrucksensoren, Luftdrucksensoren, Atmosphärendrucksensoren usw.) umfassen, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Daher werden ein System und ein Verfahren dargestellt, die den Verbrauch von elektrischer Energie durch Motorkomponenten und/oder Temperaturen der Motorkomponenten während der Deaktivierung aller Motorzylinder verringern. Insbesondere können das System und das Verfahren die zu den Motorkomponenten zugeführte Leistung während der Deaktivierung aller Zylinder deaktivieren. Ferner können das System und das Verfahren analoge Messschaltungen, die mit den Motorkomponenten verbunden sind, kalibrieren, während die Zufuhr von Leistung deaktiviert ist. Insbesondere können das System und das Verfahren leistungsfreie Versatzmesswerte von den Messschaltungen, die mit den Motorkomponenten verbunden sind, messen. Diese Kalibrierung kann als ”leistungsfreie Kalibrierung” bezeichnet werden.
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Mit Bezug auf 1 umfasst ein Motorsystem 10 einen Motor 12. Luft wird durch einen Einlass 14, der durch eine Drosselklappe 16 geregelt werden kann, in einen Einlasskrümmer 18 gesaugt. Die Luft im Einlasskrümmer 18 wird durch Einlassventile 22 zu Zylindern 20 verteilt. Obwohl sechs Zylinder gezeigt sind, ist zu erkennen, dass andere Anzahlen von Zylindern implementiert werden können.
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Kraftstoffeinspritzdüsen 24 spritzen Kraftstoff in die Zylinder 20 ein. Der Kraftstoff vermischt sich mit der Luft unter Erzeugung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches (A/F-Gemisches). Obwohl Kraftstoffeinspritzdüsen 24, die in jedem der Zylinder 20 implementiert sind, gezeigt sind (d. h. Direkteinspritzung), kann Kraftstoff auch in einen oder mehrere Einlasskanäle der Zylinder 20 eingespritzt werden (d. h. Kraftstoffkanaleinspritzung). Das A/F-Gemisch in den Zylindern 20 wird unter Verwendung von Kolben (nicht dargestellt) komprimiert und unter Verwendung von Zündkerzen 26 gezündet. Die Zündung des komprimierten A/F-Gemisches treibt die Kolben (nicht dargestellt) an, die eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) drehbar drehen, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt.
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Abgas, das während der Verbrennung erzeugt wird, wird aus den Zylindern 20 durch Auslassventile 28 und in einen Auslasskrümmer 30 ausgestoßen. Das Abgas kann dann durch ein Auslasssystem 32 behandelt und aus dem Motor 12 ausgestoßen werden. Das Auslasssystem 32 kann ferner einen oder mehrere Sauerstoffsensoren 33 umfassen, die den Sauerstoffgehalt des Abgases messen. Überdies kann jeder der Sauerstoffsensoren 33 eine Sauerstoffsensor-Heizvorrichtung 34 umfassen, die den Sauerstoffsensor 33 heizt. Das Abgas kann auch durch eine Abgasrückführungsleitung (AGR-Leitung) 35 zurückgeführt und in den Einlasskrümmer 18 eingeführt werden. Die Menge an AGR, das in den Einlasskrümmer 18 eingeführt wird, kann durch ein AGR-Ventil 36 geregelt werden. Aktive Motorlager (AEMs) 37 können beispielsweise die Bewegung einer Karosserie des Fahrzeugs steuern, die durch Unregelmäßigkeiten in einer Oberfläche einer Straße erzeugt wird.
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Die Motorkomponenten 38 stehen mit dem Motor 12 in Kommunikation. Insbesondere können die Motorkomponenten 38 Sensoren und/oder Aktuatoren umfassen, die den Betrieb des Motorsystems 10 überwachen und/oder steuern. In einer Ausführungsform können die Motorkomponenten 38 beispielsweise die Sauerstoffsensoren 33, die Sauerstoffsensor-Heizvorrichtungen 34, das AGR-Ventil 36 und die aktiven Motorlager 37 umfassen. Wie gezeigt, können jedoch die Sauerstoffsensoren 33, die Sauerstoffsensor-Heizvorrichtungen 34 und die aktiven Motorlager 37 von den Motorkomponenten 38 separat sein. Außerdem können die Motorkomponenten 38 nur als Beispiel Sensoren wie z. B. einen Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor), einen Klopfsensor und einen Kraftstoffzusammensetzungssensor umfassen.
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Ein Steuermodul 40 kann den Betrieb des Motorsystems 10 regeln. Insbesondere kann das Steuermodul 40 eine Position der Drosselklappe 16, Positionen von Einlass- und Auslassventilen 22, 28, die Zeitsteuerung von Kraftstoffeinspritzdüsen 24 und Zündkerzen 26 überwachen. Außerdem kann das Steuermodul 40 die Motorkomponenten 38 überwachen, wodurch Messungen von den Sauerstoffsensoren 33, eine Position des AGR-Ventils 36 und Variablen wie z. B. die MAF-Rate in den Einlasskrümmer 18, Motorklopfen (d. h. Vibration) und die Kraftstoffzusammensetzung (d. h. Prozentsatz an Ethanol) überwacht werden.
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Das Steuermodul 40 kann auch die Drosselklappe 16 (z. B. elektronische Drosselklappensteuerung oder ETC), die Einlass- und Auslassventile 22, 28, die Kraftstoffeinspritzdüsen 24 und die Zündkerzen 26 steuern. Außerdem kann das Steuermodul 40 die Motorkomponenten 38 wie z. B. die Sauerstoffsensor-Heizvorrichtungen 34, das AGR-Ventil 36, die aktiven Motorlager 37 steuern. Das Steuermodul 40 kann auch das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren, um eine oder mehrere der Messschaltungen zu kalibrieren, die mit den Motorkomponenten 38 verbunden sind, wenn alle Zylinder 20 deaktiviert sind.
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Mit Bezug auf 2 ist nun das Steuermodul 40 genauer gezeigt. Das Steuermodul 40 kann ein Zylinderdeaktivierungsmodul 50, ein Leistungsversorgungsmodul 60, ein Kalibrierungsmodul 70 und ein Messmodul 80 umfassen. Das Messmodul 80 kann ferner eine oder mehrere Messschaltungen umfassen, die Signale messen, die von den verschiedenen Motorkomponenten 38 empfangen werden.
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Das Zylinderdeaktivierungsmodul 50 empfängt eine Fahrer-Drehmomentanforderung. Die Fahrer-Drehmomentanforderung kann beispielsweise auf einer Position eines Fahrpedals (z. B. eines Pedals) basieren. Das Zylinderdeaktivierungsmodul 50 kann einen oder mehrere der Zylinder 20 auf der Basis der Fahrer-Drehmomentanforderung deaktivieren. Das Zylinderdeaktivierungsmodul 50 kann beispielsweise die Hälfte der Zylinder 20 deaktivieren, wenn die Fahrer-Drehmomentanforderung geringer ist als ein erster Drehmomentschwellenwert. Eine beliebige Anzahl der Zylinder 20 kann jedoch auf der Basis der Fahrer-Drehmomentanforderung deaktiviert werden.
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In einer Ausführungsform können alle Zylinder 20 deaktiviert werden, wenn die Fahrer-Drehmomentanforderung geringer als oder gleich einem zweiten Drehmomentschwellenwert ist. Nur als Beispiel kann der zweite vorbestimmte Drehmomentschwellenwert null sein. Mit anderen Worten, alle Zylinder 20 können während des Ausrollens eines Fahrzeugs oder wenn das Fahrzeug gestoppt ist, deaktiviert werden. Wenn das Zylinderdeaktivierungsmodul 50 alle Zylinder 20 deaktiviert, kann das Zylinderdeaktivierungsmodul 50 ein Steuersignal (”ALL”) erzeugen.
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Einer der Zylinder 20 kann durch Steuern der Luft und des Kraftstoffs, die zum Zylinder 20 zugeführt werden, deaktiviert werden. Insbesondere kann der Zylinder 20 durch Schließen der Einlass- und/oder Auslassventile 22, 28 des Zylinders 20 und Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzdüse 24 und/oder der Zündkerze 26, die zum Zylinder 20 gehören, deaktiviert werden. Mit anderen Worten, die Luftströmung in den und/oder aus dem Zylinder 20 und der Kraftstoff und der Zündfunke, die zur Verbrennung innerhalb des Zylinders 20 geliefert werden, können alle deaktiviert werden.
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Das Leistungsversorgungsmodul 60 liefert Leistung zu den Motorkomponenten 38. Das Leistungsversorgungsmodul 60 kann auch die Verdrahtungsdiagnose der Motorkomponenten 38 steuern. Insbesondere kann das Leistungsversorgungsmodul 60 vorbestimmte Diagnoseroutinen an den Motorkomponenten 38 durchführen, um festzustellen, ob die Verdrahtung in den Motorkomponenten 38 korrekt funktioniert. Es kann jedoch erkannt werden, dass ein anderes Modul die Verdrahtungsdiagnose der Motorkomponenten 38 steuern kann.
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Das Leistungsversorgungsmodul 60 kann die zu den Motorkomponenten 38 zugeführte Leistung nach dem Empfangen des Steuersignals (”ALL”) vom Zylinderdeaktivierungsmodul 50 deaktivieren. Das Leistungsversorgungsmodul 60 kann auch die Verdrahtungsdiagnose der Motorkomponenten 38 deaktivieren. Das Leistungsversorgungsmodul 60 kann dann einen Zeitgeber (td) nach dem Deaktivieren der zu den Motorkomponenten 38 zugeführten Leistung initialisieren und starten.
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Das Kalibrierungsmodul 70 empfängt ein Signal, das dem Zeitgeber td entspricht. Das Kalibrierungsmodul 70 kann leistungsfreie Kalibrierungen des Messmoduls 80 durchführen, wenn der Zeitgeber td größer ist als ein vorbestimmter Zeitschwellenwert (tTH). Insbesondere kann das Kalibrierungsmodul 70 Ausgaben aus den Motorkomponenten 38 messen, während sie leistungsfrei sind.
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Das Kalibrierungsmodul 70 kann dann Versätze des Messmoduls 80 (d. h. der Messschaltungen) bestimmen und das Messmodul 80 unter Verwendung der bestimmten Versätze kalibrieren. Das Kalibrierungsmodul 70 kann dann ein Versatzleseflag auf eins (”Ja”) setzen. Mit anderen Worten, die leistungsfreien Kalibrierungen können nur einmal durchgeführt werden.
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Mit Bezug auf 3 beginnt ein Verfahren zum Steuern von Motorkomponenten 38 des Motorsystems 10 während der Zylinderdeaktivierung des Motors 12 in Schritt 100. In Schritt 102 stellt das Steuermodul 40 fest, ob der Motor eingeschaltet ist. Falls dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 104 weitergehen. Falls dies falsch ist, kann die Steuerung zu Schritt 102 zurückkehren.
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In Schritt 104 aktiviert das Steuermodul 40 die zu den Motorkomponenten 38 zugeführte Leistung. In Schritt 106 aktiviert das Steuermodul 40 die Verdrahtungsdiagnose für die Motorkomponenten 38. In Schritt 108 setzt das Steuermodul 40 das Versatzleseflag auf null (”Nein”).
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In Schritt 110 stellt das Steuermodul 40 fest, ob die Zylinder 20 (z. B. Ventile 22, 28 und die Kraftstoffeinspritzdüse) deaktiviert sind. Falls dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 112 weitergehen. Falls dies falsch ist, kann die Steuerung zu Schritt 104 zurückkehren. In Schritt 112 deaktiviert das Steuermodul die Verdrahtungsdiagnose für die Motorkomponenten 38. In Schritt 114 deaktiviert das Steuermodul 40 die zu den Motorkomponenten 38 zugeführte Leistung. In Schritt 116 initialisiert das Steuermodul 40 den Zeitgeber td auf null und startet den Zeitgeber td.
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In Schritt 118 stellt das Steuermodul 40 fest, ob die Zylinder (z. B. Ventile 22, 28) deaktiviert sind. Falls dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 120 weitergehen. Falls dies falsch ist, kann die Steuerung zu 104 zurückkehren. In Schritt 120 kann das Steuermodul 40 feststellen, ob das Versatzleseflag null (”Nein”) ist. Falls dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 122 weitergehen. Falls dies falsch ist, kann die Steuerung zu Schritt 118 zurückkehren.
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In Schritt 122 kann das Steuermodul 40 feststellen, ob der Zeitgeber td größer ist als ein vorbestimmter Zeitschwellenwert tTH. Falls dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 124 weitergehen. Falls dies falsch ist, kann die Steuerung zu Schritt 118 zurückkehren. In Schritt 124 kann das Steuermodul 40 Versätze des Messmoduls 80 (d. h. von einer oder mehreren der Messschaltungen) auf der Basis von leistungsfreien Messwerten von einer oder mehreren der Motorkomponenten 38 bestimmen.
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In Schritt 126 kann das Steuermodul 40 das Messmodul 80 (d. h. eine oder mehrere der Messschaltungen) auf der Basis der bestimmten Versätze kalibrieren. In Schritt 128 kann das Steuermodul 40 das Versatzleseflag auf eins (”Ja”) setzen. Die Steuerung kann dann zu Schritt 118 zurückkehren.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da andere Modifikationen für den Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche ersichtlich werden.