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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere eine selektive Zylinderabschaltung.
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HINTERGRUND
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Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
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Eine Maschine verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Luft wird in die Maschine durch ein Drosselventil und einen Ansaugkrümmer gezogen. Der Kraftstoff wird durch einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren bereitgestellt. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern der Maschine verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches kann beispielsweise durch Injektion des Kraftstoffs und/oder durch eine Zündkerze bereitgestellten Zündfunken ausgelöst werden. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgas. Das Abgas wird von den Zylindern an ein Abgassystem ausgestoßen.
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Ein Maschinensteuermodul (ECM) steuert den Drehmomentausgang der Maschine. Nur beispielsweise steuert das ECM den Drehmomentausgang der Maschine auf Grundlage von Fahrereingängen und/oder anderen Eingängen. Die Fahrereingänge können beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition, Eingänge in ein Tempomatsystem und/oder andere Fahrereingänge aufweisen. Die anderen Eingänge können Eingänge von verschiedenen Fahrzeugsystemen aufweisen, wie ein Getriebesteuersystem.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Zylinderabschaltungssystem umfasst ein Kraftstoffinjektionsmodul und ein Kaltstartsteuermodul. Das Kraftstoffinjektionsmodul injiziert eine gewünschte Kraftstoffmenge in einen Zylinder einer Maschine während eines Maschinenanlassvorgangs. Das Kaltstartsteuermodul hält ein Ansaugventil und ein Abgasventil, die dem Zylinder zugeordnet sind, in jeweils geschlossenen Positionen, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird, wenn eine Lufttemperatur und/oder eine Kühlmitteltemperatur kleiner als eine vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist.
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Gemäß anderen Merkmalen ist die vorbestimmte Kaltstarttemperatur kleiner als null Grad Celsius.
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Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungssystem ferner ein Kraftstoffbestimmungsmodul. Das Kraftstoffbestimmungsmodul bestimmt die gewünschte Kraftstoffmenge auf Grundlage der Lufttemperatur.
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Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Kraftstoffbestimmungsmodul die gewünschte Kraftstoffmenge ferner auf Grundlage eines Typs des Kraftstoffs.
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Gemäß noch weiteren Merkmalen trennt das Kaltstartsteuermodul die Injektion der gewünschten Kraftstoffmenge in zumindest zwei separate Kraftstoffinjektionsereignisse.
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Gemäß anderen Merkmalen hält das Kaltstartsteuermodul die Ansaug- und Abgasventile, die anderen Zylindern der Maschine zugeordnet sind, jeweils in geschlossenen Positionen, während gewünschte Mengen an Kraftstoff jeweils in die anderen Zylinder injiziert werden.
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Gemäß noch anderen Merkmalen deaktiviert das Kaltstartsteuermodul ein Öffnen der Ansaug- und Abgasventile für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird.
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Gemäß weiteren Merkmalen deaktiviert das Kaltstartsteuermodul die Bereitstellung von Zündfunken für den Zylinder für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen.
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Ein Zylinderabschaltungssystem umfasst ein Kraftstoffinjektionsmodul und ein Kaltstartsteuermodul. Das Kraftstoffinjektionsmodul injiziert eine gewünschte Kraftstoffmenge in einen Zylinder einer Maschine während eines Maschinenanlassvorgangs. Das Kaltstartsteuermodul hält ein Ansaugventil und ein Abgasventil, die dem Zylinder zugeordnet sind, jeweils in geschlossenen Positionen, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird, wenn die gewünschte Kraftstoffmenge größer als eine vorbestimmte maximale Kraftstoffmenge ist, die während eines Zylinderzyklus injizierbar ist.
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Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungssystem ferner ein Kraftstoffbestimmungsmodul. Das Kraftstoffbestimmungsmodul bestimmt die gewünschte Kraftstoffmenge auf Grundlage einer Lufttemperatur und eines Typs des Kraftstoffs.
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Gemäß noch anderen Merkmalen trennt das Kaltstartsteuermodul die Injektion der gewünschten Kraftstoffmenge in zumindest zwei separate Kraftstoffinjektionsereignisse.
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Gemäß weiteren Merkmalen hält das Kaltstartsteuermodul Ansaug- und Abgasventile, die anderen Zylindern der Maschine zugeordnet sind, jeweils in geschlossenen Positionen, während gewünschte Mengen an Kraftstoff jeweils in die anderen Zylinder injiziert werden.
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Gemäß noch weiteren Merkmalen deaktiviert das Kaltstartsteuermodul ein Öffnen der Ansaug- und Abgasventile für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird.
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Gemäß anderen Merkmalen deaktiviert das Kaltstartsteuermodul eine Bereitstellung von Zündfunken für den Zylinder für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen.
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Ein Zylinderabschaltungsverfahren umfasst, dass: eine gewünschte Kraftstoffmenge in einen Zylinder einer Maschine während eines Maschinenanlassvorgangs injiziert wird; und ein Ansaugventil und ein Abgasventil, die dem Zylinder zugeordnet sind, jeweils in geschlossenen Positionen gehalten werden, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird, wenn eine Lufttemperatur und/oder eine Kühlmitteltemperatur kleiner als eine vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist.
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Gemäß anderen Merkmalen ist die vorbestimmte Kaltstarttemperatur kleiner als null Grad Celsius.
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Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungsverfahren ferner, dass das Injizieren der gewünschten Kraftstoffmenge in zumindest zwei separate Kraftstoffinjektionsereignisse getrennt wird.
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Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungsverfahren ferner, dass Ansaug- und Abgasventile, die anderen Zylindern der Maschine zugeordnet sind, jeweils in geschlossenen Positionen beibehalten werden, während gewünschte Mengen an Kraftstoff jeweils in die anderen Zylinder injiziert werden.
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Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungsverfahren ferner, dass ein Öffnen der Ansaug- und Abgasventile für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen deaktiviert wird, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird.
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Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Zylinderabschaltungsverfahren ferner, dass die Bereitstellung von Zündfunken für den Zylinder für zumindest zwei Kurbelwellendrehungen deaktiviert wird.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Implementierung eines Zylinderabschaltungssystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist ein beispielhaftes Diagramm, das Maschinenparameter darstellt, die durch das Zylinderabschaltungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung gesteuert sind; und
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4 ist ein Flussschaubild, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” sei so zu verstehen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Bei Maschineninbetriebnahme wird ein Starter in Eingriff gebracht und treibt eine Rotation einer Kurbelwelle einer Maschine an. Ein Maschinensteuermodul (ECM) liefert eine gewünschte Menge an Kraftstoff an einen Zylinder der Maschine während eines Maschinenanlassvorgangs und verbrennt den Kraftstoff, um einen normalen Maschinenbetrieb zu beginnen. Wenn die Temperatur während des Maschinenanlassvorgangs niedrig ist, kann die gewünschte Menge an Kraftstoff, die zur richtigen Verbrennung notwendig ist, die Menge an Kraftstoff überschreiten, die eine maschinengetriebene Kraftstoffpumpe bereitzustellen in der Lage ist.
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Das ECM der vorliegenden Offenbarung bestimmt die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage der Lufttemperatur. Das ECM deaktiviert ein Öffnen der Ansaug- und Abgasventile, die dem Zylinder zugeordnet sind, während eines Verbrennungstaktes des Zylinders, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird. Mit anderen Worten hält das ECM die Ansaug- und Abgasventile jeweils in geschlossenen Positionen, während die gewünschte Kraftstoffmenge injiziert wird. Das ECM kann auch die anderen Zylinder der Maschine abschalten, während gewünschte Kraftstoffmengen jeweils in die anderen Zylinder injiziert werden.
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Nun Bezug nehmend auf 1 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems 100 dargestellt. Das Maschinensystem 100 umfasst eine Maschine 102, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug aufgrund von Fahrereingängen und anderen Eingängen zu erzeugen. Die Fahrereingänge werden durch ein Fahrereingabemodul 104 bereitgestellt. Luft wird in einen Ansaugkrümmer 106 durch ein Drosselventil 108 gezogen. Nur beispielhaft kann das Drosselventil 108 ein Klappenventil aufweisen, das eine drehbare Klappe aufweist. Ein Maschinensteuermodul (ECM) 110 steuert ein Drosselaktuatormodul 112, das ein Öffnen des Drosselventils 108 reguliert, um die Menge an Luft, die in den Ansaugkrümmer 106 gezogen wird, zu steuern.
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Luft von dem Ansaugkrümmer 106 wird in Zylinder der Maschine 102 gezogen. Während die Maschine 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 114 gezeigt. Nur beispielhaft kann die Maschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 110 kann ein Zylinderaktuatormodul 116 anweisen, um selektiv einige der Zylinder abzuschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Maschinenbetriebsbedingungen verbessern kann.
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Luft von dem Ansaugkrümmer 106 wird in den Zylinder 114 durch ein Ansaugventil 118 gezogen. Das ECM 110 steuert ein Kraftstoffaktuatormodul 120, das die Menge an Kraftstoff, die durch einen Kraftstoffinjektor 121 injiziert wird, reguliert, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann direkt in die Zylinder oder in Mischkammern in den Zylindern injiziert werden. Das Kraftstoffaktuatormodul 120 kann eine Injektion von Kraftstoff an Zylinder anhalten, die während des normalen Maschinenbetriebs abgeschaltet sind, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Kraftstoff wird an den Kraftstoffinjektor 121 durch eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) bereitgestellt. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe zieht Kraftstoff von einem Kraftstofftank und liefert Kraftstoff bei geringen Drücken an die Hochdruck-Kraftstoffpumpe. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe setzt selektiv den Kraftstoff beispielsweise zur Direktinjektion in die Zylinder weiter unter Druck.
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Der injizierte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 114. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 114 komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Auf Grundlage eines Signals von dem ECM 110 kann ein Zündfunkenaktuatormodul 122 eine Zündkerze 124 in dem Zylinder 114 erregen, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT bzw. TDC) bezeichnet ist.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches treibt den Kolben abwärts, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt dann, sich wieder aufwärts zu bewegen, und treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 126. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 127 ausgetragen.
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Das Zündfunkenaktuatormodul 122 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das durch das ECM 110 bereitgestellt wird und angibt, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken vorgesehen werden sollte. Der Betrieb des Zündfunkenaktuatormoduls 122 kann daher mit einer Kurbelwellenrotation synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktuatormodul 122 die Bereitstellung von Zündfunken an abgeschaltete Zylinder anhalten.
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Ein Verbrennungstakt betrifft vom Standpunkt eines der Zylinder zwei Umdrehungen der Kurbelwelle (d. h. 720° an Kurbelwellendrehung). Ein Verbrennungstakt für einen Zylinder kann hinsichtlich vier Phasen beschrieben werden: eine Ansaugphase; eine Kompressionsphase; eine Expansionsphase; und eine Abgasphase. Nur beispielhaft wird während der Ansaugphase der Kolben in Richtung der BDC-Position abgesenkt und die Luft wird in den Zylinder 114 gezogen. Während der Kompressionsphase wird der Kolben in Richtung der TDC-Position angehoben und komprimiert die Inhalte des Zylinders 114. Kraftstoff wird in den Zylinder 114 geliefert und nahe einem Ende der Verbrennungsphase durch einen Beginn der Expansionsphase verbrannt. Während der Expansionsphase treibt die Verbrennung den Kolben in Richtung der BDC-Position. Während der Abgasphase wird der Kolben in Richtung der TDC angehoben, um das resultierende Abgas von dem Zylinder 114 auszustoßen.
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Das Ansaugventil 118 kann durch eine Einlassnockenwelle 128 gesteuert werden, während das Abgasventil 126 durch eine Auslassnockenwelle 130 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Ansaugventile pro Zylinder steuern und/oder können die Ansaugventile mehrerer Zylinder Reihen steuern. Ähnlicher Weise können mehrere Aulassnockenwellen mehrere Abgasventile pro Zylinder steuern und/oder können Abgasventile für mehrere Zylinder Reihen steuern.
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Das Zylinderaktuatormodul 116 schaltet selektiv den Zylinder 114 durch Deaktivierung des Öffnens des Ansaugventils 118 und des Abgasventils 126 ab. Mit anderen Worten schaltet das Zylinderaktuatormodul 116 selektiv den Zylinder 114 dadurch ab, dass die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 in geschlossenen Positionen zu Zeiten beibehalten werden, wenn die Ansaug- und/oder Abgasventile 118 und 126 ansonsten offen wären. Nur beispielhaft kann das Zylinderaktuatormodul 116 das Öffnen der Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 durch Zusammenschieben einer hydraulischen Spiel-Einstelleinrichtung (auch bezeichnet als eine Stößelanordnung) oder auf eine andere geeignete Art und Weise deaktivieren.
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Der Zeitpunkt, wenn das Ansaugventil 118 geöffnet ist, kann in Bezug auf die TDC-Position durch einen Einlassnockenphasensteller 132 variiert werden. Der Zeitpunkt, zu dem das Abgasventil 126 offen ist, kann in Bezug auf die TDC-Position durch einen Auslassnockenphasensteller 134 variiert werden. Ein Phasenstelleraktuatormodul 136 steuert den Einlassnockenphasensteller 132 und den Auslassnockenphasensteller 134 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 110. Wenn es implementiert ist, kann durch das Phasenstelleraktuatormodul 136 auch ein variabler Ventilhub gesteuert werden.
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Das Maschinensystem 100 kann eine Aufladungsvorrichtung (nicht gezeigt) aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 106 liefert. Beispielsweise kann das Maschinensystem 100 einen oder mehrere Turbolader und/oder einen Superlader aufweisen. Das Maschinensystem 100 kann auch ein Abgasrückführungs-(AGR-)Ventil (nicht gezeigt) aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 106 umlenkt.
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Das ECM 110 kann Signale von Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Maschinensystem 100 zu treffen. Nur beispielhaft misst ein Lufttemperatursensor 138 eine Lufttemperatur und gibt dementsprechend ein Lufttemperatursignal aus. Nur beispielhaft kann der Lufttemperatursensor 138 die Lufttemperatur auf Grundlage einer Ansauglufttemperatur (IAT) und/oder Umgebungslufttemperatur messen. Ein Maschinenkühlmitteltemperatursensor 139 misst eine Temperatur von Maschinenkühlmittel und gibt dementsprechend ein Kühlmitteltemperatursignal aus. Andere Sensoren können einen Luftmassenstrom-(MAF-)Sensor, einen Krümmerabsolutdruck-(MAP-)Sensor und andere geeignete Sensoren aufweisen.
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Das ECM 110 empfängt auch ein Kurbelwellenpositionssignal von einem Kurbeiwellensensor 140. Der Kurbelwellensensor 140 misst die Position der Kurbelwelle und gibt dementsprechend das Kurbelwellenpositionssignal aus. Nur beispielhaft kann der Kurbelwellensensor 140 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR) oder einen anderen geeigneten Typ von Kurbelwellensensor aufweisen.
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Das Kurbelwellenpositionssignal kann eine Impulsfolge aufweisen. Jeder Impuls der Impulsfolge kann erzeugt werden, wenn ein Zahn eines mit N Zähnen versehenen Rades (nicht gezeigt), das mit der Kurbelwelle rotiert, den VR-Sensor durchläuft. Dementsprechend entspricht jeder Impuls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle um eine Größe gleich 360° geteilt durch N Zähne. Das mit N Zähnen versehene Rad kann auch einen Spalt von einem oder mehreren fehlenden Zähnen aufweisen, und der Spalt kann als eine Anzeige einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle (d. h. 360° einer Kurbelwellenrotation) verwendet werden.
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Das ECM 110 kann mit verschiedenen Fahrzeugmodulen kommunizieren. Nur beispielhaft kann das ECM 110 mit einem Getriebesteuermodul (nicht gezeigt) kommunizieren, um ein Schalten von Gängen in einem Getriebe (nicht gezeigt) zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 110 ein Maschinendrehmoment während eines Getriebeschaltvorgangs reduzieren. Das ECM 110 kann auch mit einem Hybridsteuermodul (nicht gezeigt) kommunizieren, um einen Betrieb der Maschine 102 und eines Elektromotors oder Motor-Generators (nicht gezeigt) zu koordinieren.
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Jedes System, das einen Maschinenparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden. Der Maschinenparameter, der variiert wird, kann als ein Aktuatorwert bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 112 als ein Aktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden.
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Ähnlicher Weise kann das Zündfunkenaktuatormodul 122 als ein Aktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert die Größe der Zündfunkenfrühverstellung relativ zu der TDC-Position sein kann. Andere Aktuatoren können beispielsweise ein Phasenstelleraktuatormodul 136, das Kraftstoffaktuatormodul 120 und das Zylinderaktuatormodul 116 aufweisen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte dem Einlass- und Auslassnockenphasenstellerwinkel, der Menge (beispielsweise Masse) von injiziertem Kraftstoff bzw. der Anzahl abgeschalteter Zylinder entsprechen. Das ECM 110 kann die Aktuatorwerte steuern, um ein gewünschtes Drehmoment von der Maschine 102 zu erreichen.
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Während des Maschinenanlassvorgangs tritt ein Starter (nicht gezeigt) in Eingriff und treibt eine Rotation der Kurbelwelle an. Eine Maschinenanlassperiode beginnt, wenn der Starter in Eingriff gebracht wird und eine Rotation der Kurbelwelle antreibt. Die Maschinenanlassperiode kann sich bis dann erstrecken, wenn beispielsweise die Maschinendrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl (beispielsweise etwa 500 U/min) für eine vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen überschreitet. Das ECM 110 liefert eine gewünschte Menge an Kraftstoff an jeden Zylinder der Maschine 102 während des Maschinenanlassvorganges und verbrennt den Kraftstoff, um einen normalen Maschinenbetrieb zu beginnen.
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Wenn die Temperatur (beispielsweise Lufttemperatur und Maschinentemperatur) während des Maschinenanlassvorgangs gering ist, steigt jedoch die gewünschte Menge an Kraftstoff, die zur richtigen Verbrennung notwendig ist. Diese Zunahme der gewünschten Menge an Kraftstoff kann auf eine beschränkte Fähigkeit zur Verdampfung von injiziertem Kraftstoff bei geringen Temperaturen zurückführbar sein.
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Die gewünschte Menge an Kraftstoff, die zur richtigen Verbrennung bei geringen Temperaturen notwendig ist, ist auch von dem Typ von Kraftstoff, der verbrannt wird, abhängig. Beispielsweise kann eine größere Menge an E85 Kraftstoff (relativ zu Benzin) erforderlich sein, um eine richtige Verbrennung bei geringen Temperaturen während des Maschinenanlassvorgangs zu erreichen.
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Das ECM 110 der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Zylinderabschaltungsmodul 170, das die Zylinder der Maschine 102 während des Maschinenanlassvorgangs selektiv abschaltet. Während das Zylinderabschaltungsmodul 170 beschrieben ist, wie es die Abschaltung des einzelnen repräsentativen Zylinders 114 betrifft, kann das Zylinderabschaltungsmodul 170 die anderen Zylinder der Maschine 102 ähnlich oder identisch steuern.
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Das Zylinderabschaltungsmodul 170 hält die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 des Zylinders 114 jeweils selektiv in vollständig geschlossenen Positionen, bis die gewünschte Menge an Kraftstoff an den Zylinder 114 geliefert wird. Das Zylinderabschaltungsmodul 170 verzögert auch eine Auslösung der Verbrennung innerhalb des Zylinders 114, bis die gewünschte Menge an Kraftstoff in den Zylinder 114 injiziert worden ist. Das Zylinderabschaltungsmodul 170 kann ein normales Öffnen und Schließen der Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 ermöglichen, nachdem die gewünschte Menge an Kraftstoff geliefert worden ist.
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Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein Funktionsblockschaubild dargestellt, das ein beispielhaftes Zylinderabschaltungssystem 200 zeigt. Das Zylinderabschaltungsmodul 170 umfasst ein Kraftstoffbestimmungsmodul 202, ein Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204, ein Kaltstartsteuermodul 206 sowie ein Aktuatorsteuermodul 208.
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Das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 bestimmt die gewünschte Menge an Kraftstoff zur Verbrennung in dem Zylinder 114 während des Maschinenanlassvorganges. Die gewünschte Menge an Kraftstoff für jeden der anderen Zylinder der Maschine 102 kann gleich oder verschieden von der gewünschten Menge an Kraftstoff für die Zylinder 114 sein.
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Das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 bestimmt die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage einer oder mehrerer Temperaturen. Nur beispielhaft kann das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur, der Ansauglufttemperatur oder einem anderen geeigneten Maß an Lufttemperatur bestimmen. Die Lufttemperatur kann dazu verwendet werden, eine Luftmasse, die in dem Zylinder 114 eingeschlossen ist (d. h. eine eingeschlossene Luftmasse) zu bestimmen, und die gewünschte Menge an Kraftstoff kann auf Grundlage der eingeschlossenen Luftmasse bestimmt werden. Wenn die Maschine 102 für zumindest eine vorbestimmte Periode abgeschaltet worden ist (d. h. AUS), kann das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage der Maschinenkühlmitteltemperatur bestimmen. Nur beispielhaft kann die gewünschte Menge an Kraftstoff zunehmen, wenn die Temperatur abnimmt.
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Das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 kann auch die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage dessen bestimmen, welcher Typ von Kraftstoff verbrannt wird. Nur beispielhaft kann das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 die gewünschte Menge an Kraftstoff auf Grundlage des Ethanolgehalts des Kraftstoffs bestimmen, der bestimmt und gespeichert werden kann, bevor die Maschine 102 zuletzt abgeschaltet wurde. Der Methanolgehalt oder ein anderes geeignetes Maß des Typs an Kraftstoff kann ebenfalls verwendet werden. Das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 liefert die gewünschte Menge an Kraftstoff an das Aktuatorsteuermodul 208 zur Bereitstellung an den Zylinder 114 während des Maschinenanlassvorganges.
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Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 aktiviert und deaktiviert selektiv das Kaltstartsteuermodul 206 auf Grundlage der Maschinenkühlmitteltemperatur. Genauer kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 das Kaltstartsteuermodul 206 aktivieren, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur kleiner als eine vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist. Nur beispielhaft kann die vorbestimmte Kaltstarttemperatur etwa –20,0°C betragen. Bei einigen Implementierungen kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 vor einem Aktivieren des Kaltstartsteuermoduls 206 zusätzlich oder alternativ sicherstellen, dass die Lufttemperatur geringer als die vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist.
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Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 kann auch das Kaltstartsteuermodul 206 auf Grundlage dessen selektiv aktivieren und deaktivieren, ob die gewünschte Menge an Kraftstoff während eines Kraftstoffinjektionsereignisses injiziert werden kann. Mit anderen Worten kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 bestimmen, ob die gewünschte Menge an Kraftstoff während der Ansaug- und Kompressionsphasen des Zylinders 114 (eine Kurbelwellendrehung) injiziert werden kann. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 aktiviert das Kaltstartsteuermodul 206, wenn die gewünschte Menge an Kraftstoff nicht während eines Kraftstoffinjektionsereignisses injiziert werden kann. Nur beispielhaft kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 das Kaltstartsteuermodul 206 aktivieren, wenn die gewünschte Menge an Kraftstoff größer als eine vorbestimmte Menge ist. Die vorbestimmte Menge kann einer maximalen Menge an Kraftstoff entsprechen, die eine Kraftstoffpumpe an den Kraftstoffinjektor 121 bei ausreichendem Druck während der Ansaug- und Kompressionsphasen eines Maschinentaktes liefern kann.
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Anders gesagt deaktiviert das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 das Kaltstartsteuermodul 206, wenn die Kühlmitteltemperatur größer als die vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist oder die gewünschte Kraftstoffmenge kleiner als die vorbestimmte Menge ist. Die vorbestimmte Kraftstoffmenge kann auf Grundlage einer maximalen Menge an Kraftstoff festgelegt sein, die an den Zylinder 114 bei ausreichendem Druck während einer Kurbelwellendrehung (d. h. 360° einer Kurbelwellendrehung) lieferbar ist.
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Nach Aktivieren weist das Kaltstartsteuermodul 206 eine Abschaltung des Zylinders 114 während eines Maschinenanlassvorgangs aus. Beispielsweise weist das Kaltstartsteuermodul 206 eine Abschaltung der Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 des Zylinders 114 während des Maschinenanlassvorganges an. Mit anderen Worten weist das Kaltstartsteuermodul 206 das Aktuatorsteuermodul 208 an, die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 jeweils in der geschlossenen Position während des Maschinenanlassvorgangs zu halten. Das Kaltstartsteuermodul 206 kann eine Abschaltung von allen Zylindern der Maschine 102 anweisen.
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Das Kaltstartsteuermodul 206 weist jedoch eine Injektion der gewünschten Menge an Kraftstoff an, wenn die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 jeweils in den geschlossenen Positionen gehalten werden. Das Kaltstartsteuermodul 206 verzögert auch eine Verbrennung der Inhalte des Zylinders 114, bis die gewünschte Menge an Kraftstoff in den Zylinder 114 injiziert worden ist. Mit anderen Worten deaktiviert das Kaltstartsteuermodul 206 die Bereitstellung von Zündfunken an den Zylinder 114, bis die gewünschte Menge an Kraftstoff injiziert worden ist. Das Kaltstartsteuermodul 206 aktiviert eine Verbrennung der Inhalte des Zylinders 114, nachdem die gewünschte Menge an Kraftstoff injiziert worden ist.
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Das Kaltstartsteuermodul 206 kann die Periode (beispielsweise die Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen) von Zylinderabschaltung auf Grundlage der gewünschten Menge an Kraftstoff festlegen. Nur beispielhaft kann das Kaltstartsteuermodul 206 die Periode an Zylinderabschaltung erhöhen, wenn die gewünschte Menge an Kraftstoff, die zu injizieren ist, steigt. Bei einer Implementierung kann das Kaltstartsteuermodul 206 die Periode an Zylinderabschaltung auf zwei Verbrennungstakte (d. h. vier Kurbelwellenumdrehungen oder eine Kurbelwellendrehung von 1440°) beschränken.
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Das Aktuatorsteuermodul 208 steuert die Maschinenaktuatoren auf Grundlage der Anweisungen von dem Kaltstartsteuermodul 206. Genauer liefert das Aktuatorsteuermodul 208 Signale an das Zylinderaktuatormodul 116, das Kraftstoffaktuatormodul 120 und das Zündfunkenaktuatormodul 122 auf Grundlage der Anweisungen des Kaltstartsteuermoduls 206. Das Aktuatorsteuermodul 208 kann in eine normale Steuerung der Maschinenaktuatoren eintreten, nachdem der Maschinenanlassvorgang geendet hat oder wenn das Kaltstartsteuermodul 206 während des Maschinenanlassvorgangs deaktiviert ist.
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3 ist ein Schaubild, das verschiedene Maschinenparameter zeigt, die dem Zylinder 114 zugeordnet sind, wie durch das Zylinderabschaltungssystem 200 gesteuert ist. Die beispielhafte Kurve 302 verfolgt ein Öffnen und Schließen des Abgasventils 126. Die beispielhafte Kurve 304 verfolgt ein Öffnen und Schließen des Ansaugventils 118. Die beispielhafte Kurve 306 verfolgt ein Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors 121. Die beispielhafte Kurve 308 verfolgt eine durch Zündfunken von der Zündkerze 124 ausgelöste Verbrennung.
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Zum Zeitpunkt Null wird eine Maschineninbetriebnahme ausgelöst und ein Maschinenanlassvorgang beginnt. Das Verstreichen der Zeit in 3 wird in Bezug auf eine Rotation der Kurbelwelle gemessen. Beispielhafte Zeiten TDC1, TDC2, TDC3, TDC4 und TDC5 entsprechen einer ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Zeit, in der der Kolben in dem Zylinder 114 die jeweilige TDC-Position erreicht.
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Bei Auslösen des Maschinenanlassvorganges oder kurz nach dem Zeitpunkt Null bestimmt das Kraftstoffbestimmungsmodul 202 die gewünschte Menge an Kraftstoff, die an den Zylinder 114 geliefert werden soll. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 überwacht die Maschinenkühlmitteltemperatur und die gewünschte Menge an Kraftstoff und aktiviert selektiv das Kaltstartsteuermodul 206. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 204 kann auch die Lufttemperatur überwachen und das Kaltstartsteuermodul 206 auf Grundlage der Lufttemperatur selektiv aktivieren.
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Das Ansaugventil 118 wird bei etwa Zeitpunkt TDC1 geöffnet, wie durch die Ansaugventilpositionskurve 304 gezeigt ist. Das Kaltstartsteuermodul 206 beginnt auch eine Lieferung der gewünschten Menge an Kraftstoff an den Zylinder 114 bei etwa der Zeit TDC1. Das Kaltstartsteuermodul 206 kann die gewünschte Menge an Kraftstoff an den Zylinder 114 in zwei oder mehr separaten Kraftstoffinjektionen bereitstellen. Nur beispielhaft stellt das Kaltstartsteuermodul 206 die gewünschte Menge an Kraftstoff in der ersten und zweiten separaten Injektion 310 und 312 in 3 bereit.
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Das Kaltstartsteuermodul 206 kann auch die zeitliche Steuerung bzw. der Zeitpunkt der Injektion des Kraftstoffs beispielsweise auf Grundlage der Kurbelwellenposition festlegen. Nur beispielhaft stellt das Kaltstartsteuermodul 206 die erste Injektion 310 für den Zylinder während der Ansaug- und Kompressionsphasen eines Verbrennungstaktes des Zylinders 114 bereit. Das Kaltstartsteuermodul 206 kann auch die Bereitstellung einer Kraftstoffinjektion zwischen der ersten und zweiten Injektion 310 und 312 (beispielsweise auf Grundlage der gewünschten Menge an Kraftstoff) fortsetzen.
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Nach der Ansaugphase des Verbrennungstaktes (d. h. etwa zum Zeitpunkt 314) schaltet das Kaltstartsteuermodul 206 den Zylinder 114 ab. Genauer schaltet das Kaltstartsteuermodul 206 ein Öffnen und Schließen der Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 ab und deaktiviert eine Verbrennung der Inhalte des Zylinders 114.
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Beispielhafte gestrichelte Kurven 316 und 318 verfolgen ein Öffnen der Abgas- und Ansaugventile 126 und 118 während des normalen Maschinenbetriebs. Die beispielhafte gestrichelte Kurve 320 verfolgt eine beispielhafte Verbrennung in dem Zylinder 114. Das Kaltstartsteuermodul 206 deaktiviert eine Bereitstellung von Zündfunken an den Zylinder 114 und hält die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 jeweils in den geschlossenen Positionen, bis die gewünschte Menge an Kraftstoff an den Zylinder 114 geliefert ist.
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Dementsprechend wird der an den Zylinder 114 während der ersten Injektion 310 gelieferte Kraftstoff in dem Zylinder 114 eingeschlossen. Die zweite Injektion 312 wird in den Zylinder 114 beginnend bei etwa Zeitpunkt TDC3 injiziert, um die Differenz zwischen der gewünschten Menge an Kraftstoff und der durch die erste Injektion 310 bereitgestellten Menge zu liefern. Bei anderen Implementierungen kann die gewünschte Menge an Kraftstoff an den Zylinder 114 in mehr als zwei separaten Injektionen geliefert werden.
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Das Kaltstartsteuermodul 206 löst eine Verbrennung der gewünschten Menge an Kraftstoff bei etwa dem beispielhaften Zeitpunkt TDC4 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Verbrennung ausgelöst werden, bevor oder nachdem der Kolben die TDC-Position zum Zeitpunkt TDC4 erreicht. Das Kaltstartsteuermodul 206 aktiviert auch ein Öffnen und Schließen des Ansaug- und Abgasventils 118 und 126 bei etwa Zeitpunkt TDC4. Dementsprechend wird das Abgasventil 126 geöffnet, um die Nebenprodukte der Verbrennung von dem Zylinder 114 auszustoßen, wie bei 322 gezeigt ist, und das Ansaugventil 118 wird geöffnet, um frische Luft zu ziehen, wie bei 324 gezeigt ist.
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Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zeigt. Das Verfahren 400 beginnt bei Auslösen des. Maschinenanlassvorgangs bei Schritt 402, bei dem das Verfahren 400 bestimmt, ob die Maschinenkühlmitteltemperatur kleiner als die vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist. Das Verfahren 400 kann auch bei Schritt 402 bestimmen, ob die Lufttemperatur kleiner als die vorbestimmte Kaltstarttemperatur ist. Wenn dies zutrifft, fährt das Verfahren 400 mit Schritt 404 fort; wenn dies nicht zutrifft, endet das Verfahren 400.
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Das Verfahren 400 bestimmt bei Schritt 404 die gewünschte Menge an Kraftstoff, die an den Zylinder 114 geliefert werden soll. Das Verfahren 400 bestimmt bei Schritt 406, ob die gewünschte Menge an Kraftstoff in einer Kraftstoffinjektion injizierbar ist. Mit anderen Worten bestimmt das Verfahren 400 bei Schritt 406, ob die gewünschte Menge an Kraftstoff während der Ansaug- und Kompressionsphasen eines Verbrennungstaktes des Zylinders 114 (eine Kurbelwellenumdrehung) injiziert werden kann. Wen dies zutrifft, endet das Verfahren 400; wenn dies nicht zutrifft, fährt das Verfahren 400 mit Schritt 408 fort. Nur beispielhaft kann die gewünschte Menge an Kraftstoff in einer Kraftstoffinjektion injizierbar sein, wenn die gewünschte Menge an Kraftstoff kleiner als die vorbestimmte Menge ist.
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Das Verfahren 400 liefert die erste Injektion von Kraftstoff an den Zylinder 114 bei Schritt 408. Das Verfahren 400 kann auch bei Schritt 408 bestimmen, wie viel der gewünschten Menge an Kraftstoff jeder der separaten Kraftstoffinjektionen zugewiesen werden soll. Das Verfahren 400 schaltet bei Schritt 410 eine Verbrennung in dem Zylinder 114 und die Ansaug- und Abgasventile 118 und 126 ab.
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Bei Schritt 412 liefert das Verfahren 400 eine andere (beispielsweise eine zweite) Injektion von Kraftstoff an den Zylinder 114. Bei Implementierungen, bei denen die gewünschte Menge an Kraftstoff in zwei separaten Injektionen bereitgestellt wird, stellt die zweite Kraftstoffinjektion den Rest der gewünschten Menge an Kraftstoff bereit. Bei anderen Implementierungen können eine oder mehrere zusätzliche Kraftstoffinjektionen vor Schritt 414 ausgeführt werden. Bei Schritt 414 bestimmt das Verfahren 400, ob die gewünschte Menge an Kraftstoff injiziert worden ist. Wenn dies zutrifft, fährt das Verfahren mit Schritt 416 fort; wenn dies nicht zutrifft, kehrt das Verfahren zu Schritt 412 zurück, um eine weitere Kraftstoffinjektion zu liefern. Das Verfahren 400 zündet die Inhalte des Zylinders 114 bei Schritt 416. Das Verfahren 400 endet dann und kann in den normalen Maschinenbetrieb eintreten.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert sein. Daher sei, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt, da andere Abwandlungen dem Fachmann nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.