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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere Systeme für eine verbesserte Reaktion bei Maschinenstart/Stopp-Operationen.
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HINTERGRUND
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Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch (A/F-Gemisch) in Zylindern, um Kolben anzutreiben, die eine Kurbelwelle in einer Drehbewegung drehen, wodurch ein Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Das Antriebsdrehmoment kann über ein Getriebe an einen Endantrieb (z. B. Räder) eines Fahrzeugs übertragen werden. Das von der Maschine erzeugte Antriebsdrehmoment kann auf einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs (z. B. über eine Beschleunigungsvorrichtung) beruhen. Die Eingabe vom Fahrer des Fahrzeugs kann jedoch auch andere Eingaben enthalten (z. B. ein Bremsen).
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Ein Start/Stopp-System kann eine Maschine während eines Fahrzeugbetriebs selektiv stoppen und neu starten, um die Kraftstoffsparsamkeit zu erhöhen. Mit anderen Worten kann das Start/Stopp-System die Maschine ausschalten, wenn von der Maschine kein Antriebsdrehmoment benötigt wird. Speziell kann das Start/Stopp-System die Maschine während eines Fahrzeugbetriebs auf der Grundlage der Eingabe vom Fahrer und/oder anderen Betriebsparametern (z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl usw.) selektiv stoppen und neu starten. Zum Beispiel kann das Start/Stopp-System die Maschine stoppen, wenn sich das Fahrzeug bis zu einem Stopp bei einem Haltelicht verlangsamt und die Maschine dann, wenn der Fahrer beschleunigt (z. B. wenn das Haltelicht umschaltet), neu starten.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 018 081 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Zweimassenschwungrad, die beim Erkennen von Eigenschwingungen des Zweimassenschwungrads durch eine Drehzahlmessung ein Abschalten der Brennkraftmaschine einleitet.
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In der Druckschrift
DE 100 50 170 A1 ist eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine offenbart, bei der ein Zeitpunkt der Abschaltung einer Kraftstoffzufuhr so bestimmt wird, dass durch einen selbsttätigen Auslauf einer Kurbelwelle diese in eine vorbestimmte Ruhelage gebracht wird.
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Die Druckschrift
DE 100 30 001 A1 offenbart eine Vorrichtung zum kontrollierten Abstellen einer Brennkraftmaschine, bei der nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in einer Auslaufphase eine definierte Winkelposition einer Kurbelwelle angefahren wird.
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In der Druckschrift
WO 2004/101976 A1 ist ein Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem die Brennkraftmaschine aus einem definierten Betriebszustand heraus abgestellt wird, um eine gewünschte Auslaufposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu erreichen.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 062 940 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, bei dem eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine beim Abschalten der Brennkraftmaschine durch einen Starter in eine vorbestimmte Kurbelwinkelposition gedreht wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Maschinenstart/Stopp-System bereitzustellen, das auf abrupte Änderungen bei Fahrereingaben, etwa bei einem schnellen Wechsel von Bremsen zu Gas geben, schnell reagieren kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Steuersysteme der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das eine Maschine enthält, enthält ein Maschinenstoppmodul und ein Kraftstoffsteuermodul. Das Maschinenstoppmodul ermittelt auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugbetriebsparametern, ob die Maschine gestoppt werden soll. Das Kraftstoffsteuermodul stoppt die Maschine und steuert eine Rate des Maschinendrehzahlabfalls durch ein Ausschalten der Kraftstoffzufuhr am Zylinder der Maschine gemäß einer vorbestimmten Sequenz.
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Ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das eine Maschine enthält, enthält ein Maschinenstoppmodul und ein Positionssteuermodul. Das Maschinenstoppmodul ermittelt auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugbetriebsparametern, ob die Maschine gestoppt werden soll. Das Positionssteuermodul stoppt die Maschine, indem ein Starter mit einer Kurbelwelle der Maschine in Eingriff gestellt wird und der Starter betätigt wird, um die Kurbelwelle in eine Sollposition zu befehlen, wobei die Sollposition dem entspricht, dass sich ein erster Zylinder der Maschine in einem Kompressionstakt befindet.
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Ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Steuern einer Maschine eines Fahrzeugs umfasst, dass auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugbetriebsparametern ermittelt wird, ob die Maschine gestoppt werden soll, und dass die Maschine gestoppt wird und eine Rate eines Maschinendrehzahlabfalls gesteuert wird, indem eine Kraftstoffzufuhr an Zylinder der Maschine gemäß einer vorbestimmten Sequenz abgeschaltet wird.
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Ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Steuern einer Maschine eines Fahrzeugs umfasst, dass auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugbetriebsparametern ermittelt wird, ob die Maschine gestoppt werden soll, und die Maschine gestoppt wird, indem ein Starter mit einer Kurbelwelle der Maschine in Eingriff gestellt wird und der Starter betätigt wird, um die Kurbelwelle in eine Sollposition zu befehlen, wobei die Sollposition dem entspricht, dass sich ein erster Zylinder der Maschine in einem Kompressionstakt befindet.
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Bei noch anderen Merkmalen werden die vorstehend beschriebenen Systeme und die nicht beanspruchten Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem berührbaren, von einem Computer lesbaren Medium befinden, wie etwa einem Arbeitsspeicher, einem nichtflüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten berührbaren Speichermedien, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Maschine und eines beispielhaften Starters gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
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4 ein Flussdiagramm eines nicht beanspruchten Verfahrens zum Steuern von Maschinenstart/Stopp-Operationen ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck ”Modul” eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Herkömmliche Maschinenstart/Stopp-Systeme führen selektiv einen Stopp und Neustart einer Maschine auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer eines Fahrzeugs (z. B. Beschleunigung, Bremsen usw.) und/oder von anderen Betriebsparametern (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinendrehzahl usw.) aus. Zum Beispiel kann das Maschinenstart/Stopp-System die Maschine stoppen, wenn der Fahrer gerade bremst und die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl geringer als jeweilige vorbestimmte Schwellenwerte sind (z. B. beim Annähern an ein Haltelicht). Außerdem kann das Maschinenstart/Stopp-System beispielsweise die Maschine dann neu starten, wenn der Fahrer mit dem Beschleunigen beginnt (z. B. nachdem das Haltelicht umschaltet).
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Die Fahrereingabe kann sich jedoch während einer Zeitspanne rapide verändern. Zum Beispiel kann der Fahrer anfänglich bremsen und das Fahrzeug verlangsamen (was beispielsweise ein sich näherndes Haltelicht anzeigt), aber dann abrupt mit dem Beschleunigen beginnen (z. B. nach einem unerwarteten Umschalten). Daher können Maschinenstart/Stopp-Systeme eine schnelle Reaktion benötigen, um ein Unbehagen des Fahrers zu verhindern (z. B. Geräusche/Vibrationen/Rauhigkeit oder NVH). Jedoch warten herkömmliche Maschinenstart/Stopp-Systeme darauf, dass sich die Maschinendrehzahl unter eine vorbestimmte Drehzahl verringert, bevor die Maschine wieder gestartet werden kann. Speziell kann das Warten darauf, dass die Maschinendrehzahl unter die vorbestimmte Drehzahl sinkt, für eine Synchronisation zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle sorgen und kann somit eine Beschädigung verhindern. Es kann daher sein, dass herkömmliche Start/Stopp-Systeme an einer verzögerten Reaktion während Maschinenstart/Stopp-Operationen leiden.
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Entsprechend werden Systeme für eine verbesserte Reaktion während Maschinenstart/Stopp-Operationen präsentiert. Die Systeme können eine Kraftstoffzufuhr am Zylinder der Maschine gemäß einer vorbestimmten Sequenz abschalten. Das Abschalten der Kraftstoffzufuhr an die Zylinder gemäß der vorbestimmten Sequenz ermöglicht, dass die Systeme und Verfahren eine Rate steuern, mit der die Maschinendrehzahl (d. h. eine Drehzahl einer Kurbelwelle der Maschine) abnimmt (hier anschließend als eine ”Rate des Maschinendrehzahlabfalls” bezeichnet). Insbesondere können die Systeme die Rate des Maschinendrehzahlabfalls steuern, um die Kurbelwelle an einer Sollposition zu stoppen. Zum Beispiel kann die Sollposition dem entsprechen, dass sich ein erster Zylinder in einem Kompressionstakt nach dem Neustart der Maschine befindet. Zudem bringen die Systeme beispielsweise eine Last auf die Maschine auf, um die Rate des Maschinendrehzahlabfalls zu erhöhen (d. h. größer als eine passive Rate des Maschinendrehzahlabfalls).
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Die Systeme können ein Ritzel eines Starters mit einem Hohlrad, das mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, bei weniger als einem Eingriffs-Schwellenwert in Eingriff stellen. Mit anderen Worten kann es sein, dass der Starter mit der Kurbelwelle nicht in vollständigem Eingriff steht (d. h. ein Teileingriff). Die Systeme können dann die Position der Kurbelwelle überwachen. Wenn sich die Position der Kurbelwelle innerhalb einer vorbestimmten Distanz (z. B. in Kurbelwinkelgrad oder CAD) von der Sollposition befindet, können die Systeme die Kurbelwelle in die Sollposition befehlen. Insbesondere können die Systeme den Starter erregen (z. B. über einen Strom oder eine Spannung), um die Kurbelwelle an der Sollposition zu stoppen.
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Schließlich können die Systeme dann die Maschine selektiv neu starten (z. B. wenn der Fahrer des Fahrzeugs beschleunigt). Die Systeme können die Maschine neu starten, indem sie eine Kraftstoffzufuhr an die Zylinder ermöglichen. Insbesondere können die Systeme die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder beginnend mit dem ersten Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, ermöglichen. Zum Beispiel können die Systeme die Kraftstoffzufuhr deaktivieren/aktivieren, indem sie Steuersignale für Kraftstoffeinspritzventile erzeugen, die mit den Zylindern verbunden sind. Der schnellere Maschinendrehzahlabfall zusätzlich zur Positionierung der Kurbelwelle und der präzisen erneuten Kraftstoffzufuhr an die Zylinder kann zu schnelleren und/oder glatteren Maschinenstart/Stopp-Operationen führen.
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Mit Bezug nun auf 1 enthält ein Antriebsstrangsystem 10 für ein Fahrzeug eine Maschine 12. Die Maschine 12 kann beispielsweise eine Funkenzündungsmaschine (SI-Maschine) sein. Jedoch kann die Maschine 12 auch ein anderer Maschinentyp sein (z. B. eine Dieselmaschine, eine Maschine mit homogener Kompressionszündung oder HCCI-Maschine usw.). Das Antriebsstrangsystem 10 kann auch einen Elektromotor 14, ein Batteriesystem 15 und einen Generator 16 enthalten. Das Batteriesystem 15 kann beispielsweise (über den Elektromotor 14) Maschinen- und Fahrzeugkomponenten (z. B. A/C) mit Leistung versorgen, wenn die Maschine 12 ausgeschaltet ist. Zusätzlich kann der Generator 16 beispielsweise durch die Maschine 12 betrieben werden (z. B. über eine Kurbelwelle 32) und kann das Batteriesystem 15 aufladen, wenn die Maschine 12 eingeschaltet ist.
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Durch ein Einlasssystem 20, das durch eine Drosselklappe 22 geregelt werden kann, wird Luft in einen Ansaugkrümmer 18 der Maschine 12 eingesaugt. Ein Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor) 24 kann eine MAF-Rate in den Ansaugkrümmer 18 hinein messen. Der MAF-Messwert kann beispielsweise eine Last an der Maschine 12 angeben. Die Luft im Ansaugkrümmer 18 kann auf eine Vielzahl von Zylindern 26 verteilt werden. Obwohl vier Zylinder gezeigt sind, kann die Maschine 12 andere Zylinderzahlen enthalten. Die Luft in den Zylindern 26 kann mit Kraftstoff von einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen 28 kombiniert werden, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch (A/F-Gemisch) zu erzeugen. Speziell können die Kraftstoffeinspritzventile 28 den Kraftstoff jeweils über Einlasskanäle der Zylinder 26 einspritzen (z. B. Kanalkraftstoffeinspritzung) oder direkt in die Zylinder 26 hinein (z. B. direkte Kraftstoffeinspritzung).
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Das A/F-Gemisch in den Zylindern 26 kann durch (nicht gezeigte) Kolben komprimiert werden und durch einen Zündfunken gezündet werden, der von einer Vielzahl von Zündkerzen 30 bereitgestellt wird. Das A/F-Gemisch kann jedoch auch über andere Verfahren verbrannt werden, die vom Typ der Maschine abhängen (z. B. Dieselmaschinen, HCCI-Maschinen usw.). Die Verbrennung des A/F-Gemisches in den Zylindern 26 treibt die (nicht gezeigten) Kolben an, welche die Kurbelwelle 32 in einer Drehbewegung drehen, wodurch ein Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Ein Kurbelwellenpositionssensor (CPS) 34 kann eine Winkelposition der Kurbelwelle messen (z. B. in Kurbelwinkelgrad oder CAD). Der CPS 34 kann auch verwendet werden, um die Maschinendrehzahl (z. B. in Umdrehungen pro Minute der RPM) auf der Grundlage einer Veränderung der Winkelposition während einer Zeitspanne zu ermitteln.
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Das Antriebsdrehmoment kann von der Kurbelwelle 32 über ein Getriebe 38 an einen Endantrieb 36 des Fahrzeugs (z. B. Räder) übertragen werden. Zum Beispiel kann das Getriebe 38 über einen Drehmomentwandler (z. B. eine Fluidkopplung) mit der Kurbelwelle 32 gekoppelt sein. Das Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle 32 kann auch den Generator 16 mit Leistung versorgen (wie vorstehend beschrieben wurde). Ein Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor (TOSS-Sensor) 40 misst eine Drehzahl einer Abtriebswelle des Getriebes 38 (z. B. in RPM). Die Messung durch den TOSS-Sensor 40 kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigen.
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Aus der Verbrennung resultierendes Abgas kann aus den Zylindern 26 in einen Abgaskrümmer 42 ausgestoßen werden. Das Abgas im Abgaskrümmer 42 kann durch ein Abgasbehandlungssystem 44 behandelt werden, um Emissionen vor der Freisetzung in die Atmosphäre zu verringern. Das Abgas kann auch einen Turbolader 46 antreiben, der einen Druck der Luft im Inneren des Ansaugkrümmers 18 erhöhen (d. h. verstärken) kann. Der erhöhte Luftdruck kann es der Maschine 12 ermöglichen, mehr Antriebsdrehmoment zu erzeugen (in Kombination mit mehr Kraftstoff). Obwohl ein Turbolader 46 gezeigt ist, kann das Antriebsstrangsystem 10 jedoch andere Typen von Zwangslufteinleitung enthalten (z. B. einen Superlader).
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Das Antriebsstrangsystem 10 kann auch einen Starter 48 enthalten. Der Starter 48 kann selektiv in Eingriff gestellt werden, um die Maschine 12 zu starten. Zum Beispiel kann der Starter 48 Drehmoment an die Kurbelwelle 32 liefern, um die Maschine 12 zu starten. Das Antriebsstrangsystem 10 kann auch ein Fahrereingabemodul 50 enthalten. Das Fahrereingabemodul 50 kann eine Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs (dargestellt durch ein Signal 51) an ein Steuermodul 60 übertragen. Das Fahrereingabemodul 50 kann beispielsweise einen Beschleuniger (z. B. ein Pedal), eine Bremse (z. B. ein Pedal), eine Parkbremse (z. B. einen Hebel oder ein Pedal) und Geschwindigkeitsregelungs-Bedienelemente enthalten. Das Fahrereingabemodul 50 kann jedoch auch andere Komponenten enthalten (z. B. einen Schalter, der einen Maschinenstart/Stopp aktiviert/deaktiviert). Das Fahrereingabemodul 50 kann auch verschiedene Sensoren enthalten, die nur als Beispiel die Beschleunigerposition und den Bremspedaldruck messen.
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Das Steuermodul 60 empfängt Signale vom Elektromotor 14, dem Batteriesystem 15, dem Generator 16, der Drosselklappe 22, dem MAF-Sensor 24, den Kraftstoffeinspritzventilen 28, den Zündkerzen 30, dem CPS 34, dem Getriebe 38, dem TOSS-Sensor 40, dem Abgasnachbehandlungssystem 44, dem Turbolader 46, dem Starter 48 und/oder dem Fahrereingabemodul 50. Das Steuermodul 60 kann den Elektromotor 14, das Batteriesystem 15, den Generator 16, die Drosselklappe 22 (z. B. eine elektronische Drosselsteuerung oder ETC), die Kraftstoffeinspritzventile 28, die Zündkerzen 30, das Getriebe 38, das Abgasnachbehandlungssystem 44, den Turbolader 46 und/oder den Starter 48 steuern. Das Steuermodul 60 kann auch das System oder Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren.
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Mit Bezug nun auf 2 ist die Kopplung zwischen der Maschine 12 und dem Starter 48 in größerem Detail gezeigt. Wie vorstehend beschrieben wurde, können sich Kolben 33 in Ansprechen auf die Verbrennung in den Zylindern 26 hin- und herbewegen und ein Antriebsdrehmoment an die Kurbelwelle 32 übertragen. Die Kurbelwelle 32 dreht sich in Ansprechen auf das Antriebsdrehmoment und kann das Antriebsdrehmoment an das Getriebe 38 und/oder den Generator 16 übertragen. Der CPS 34 kann beispielsweise ein CPS-Signal auf der Grundlage einer Winkelposition der Kurbelwelle 32 erzeugen. Das CPS-Signal vom CPS 34 kann an das Steuermodul 60 gesandt werden.
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Der Starter 48 kann ferner eine Motor/Stellglied-Anordnung 62 enthalten, die über ein Zahnradpaar 64 mit der Kurbelwelle 32 verbunden ist. Die Motor/Stellgliedanordnung 62 kann einen Motor 66 und ein Stellglied 68 enthalten. Der Motor 66 kann ein Drehmoment liefern, das über das Zahnradpaar 64 an die Kurbelwelle 32 übertragen wird. Das Stellglied 68 kann steuern, ob das vom Motor 66 erzeugte Drehmoment an die Kurbelwelle 32 übertragen wird. Bei verschiedenen Konfigurationen, die nachstehend in weiterem Detail erörtert werden, kann das Stellglied 68 betrieben werden, um den Motor 66 und eine oder mehrere Komponenten des Zahnradpaars 64 mit der Kurbelwelle 32 selektiv zu koppeln. Zum Beispiel können der Motor 66 und/oder das Stellglied 68 durch das Steuermodul 60 gesteuert werden.
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Das Zahnradpaar 64 kann ein angetriebenes Element 70 und ein antreibendes Element 72 enthalten. Das angetriebene Element 70 kann zur Drehung mit der Kurbelwelle 32 befestigt sein und kann durch das antreibende Element 72 drehend angetrieben werden. Das antreibende Element 72 kann mit der Motor/Stellgliedanordnung 62 gekoppelt sein und kann ausgestaltet sein, um bei Maschinendrehzahlen, die größer oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl sind (z. B. Null), mit dem angetriebenen Element 70 in Eingriff gestellt und außer Eingriff gestellt zu werden. Diesbezüglich kann das angetriebene Element 70 ein Hohlrad der Maschine 12 sein und das antreibende Element 72 kann ein Ritzel des Starters 48 ein.
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Wenn das antreibende Element 72 mit dem angetriebenen Element 70 in Eingriff steht, kann es das von der Motor/Stellgliedanordnung 62 gelieferte Drehmoment an das angetriebene Element 70 übertragen. Das Stellglied 68 kann für das In-Eingriff-Stellen und das Außer-Eingriff-Stellen zwischen dem angetriebenen Element 70 und dem antreibenden Element 72 sorgen. Die Motor/Stellgliedanordnung 62 kann aktiviert werden, um für den Eingriff des angetriebenen Elements 70 und des antreibenden Elements 72 zu sorgen, und sie kann deaktiviert werden, um für das Außer-Eingriff-Stellen des angetriebenen Elements 70 und des antreibenden Elements 72 zu sorgen.
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Die Motor/Stellgliedanordnung 62 und das Zahnradpaar 64 können in einer Hohlrad- und Ritzelkonfiguration angeordnet sein. In dieser Konfiguration kann das angetriebene Element 70 ein Schwungrad der Maschine 12 enthalten, das ein Hohlrad aufweist, und das antreibende Element 72 kann ein Ritzel des Starters 48 enthalten, das mit dem Hohlrad kämmt. Das Ritzel kann ein einziehbares Ritzel sein, das mit dem Hohlrad kämmt, wenn es ausgefahren ist, und sich aus einem Eingriff mit dem Hohlrad löst, wenn es eingefahren wird. Bei einer derartigen Anordnung kann das Stellglied 68 der Motor/Stellgliedanordnung 62 das Ausfahren und Einfahren des Ritzels steuern.
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Mit Bezug nun auf 3 ist das Steuermodul 60 in größerem Detail gezeigt. Das Steuermodul 60 kann ein Kraftstoffsteuermodul 84, ein Positionssteuermodul 88 und ein Maschinenstartmodul 92 enthalten. Das Kraftstoffsteuermodul 84 und das Positionssteuermodul 88 können gemeinsam als ein ”Maschinenstoppmodul” bezeichnet werden. Mit anderen Worten stoppt das Maschinenstoppmodul die Maschine 12, indem es die Kraftstoffzufuhr deaktiviert und die Kurbelwelle 32 stoppt. Das Steuermodul 60 kann ferner (nicht gezeigten) Speicher enthalten, der ermittelte und vorbestimmte Parameter speichert. Zum Beispiel kann der (nicht gezeigte) Speicher einen nichtflüchtigen Speicher (NVM) enthalten.
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Das Kraftstoffsteuermodul 84 kann die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 der Maschine 12 deaktivieren. Um genau zu sein, kann das Kraftstoffsteuermodul 84 auf der Grundlage einer Fahrereingabe und anderer Betriebsparameter ermitteln, ob die Kraftstoffzufuhr an die Maschine 12 deaktiviert werden soll. Insbesondere kann das Kraftstoffsteuermodul 84 Signale, die eine Beschleunigung und ein Bremsen anzeigen (z. B. über das Fahrereingabemodul 50), und Maschinendrehzahlen und Fahrzeuggeschwindigkeiten (z. B. vom CPS 34 bzw. dem TOSS-Sensor 40) empfangen. Das Kraftstoffsteuermodul 84 kann beispielsweise die Kraftstoffzufuhr an die Maschine 12 deaktivieren, wenn die Beschleunigung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwert (z. B. Null) ist, das Bremsen größer oder gleich einem vorbestimmten Bremsschwellenwert (z. B. vollständiger Bremseneingriff) ist, und die Maschinendrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils kleiner als vorbestimmte Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlschwellenwerte sind. Das Kraftstoffsteuermodul 84 kann jedoch auch auf der Grundlage anderer Kombinationen aus Fahrereingabe, Betriebsparametern und jeweiligen Schwellenwerten ermitteln, ob die Kraftstoffzufuhr an die Maschine 12 deaktiviert werden soll.
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Speziell kann das Kraftstoffsteuermodul 84 die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 gemäß einem vorbestimmten Plan deaktivieren. Zum Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 84 die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 deaktivieren, indem es Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzventile 28 erzeugt. Insbesondere ermöglicht das Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 gemäß dem vorbestimmten Plan dem Kraftstoffsteuermodul 84, die Rate des Maschinendrehzahlabfalls zu steuern. Zudem stellt das Steuern der Rate des Maschinendrehzahlabfalls eine genauere Positionierung der Kurbelwelle 32 bereit. Außerdem kann das Steuermodul 60 nur als Beispiel eine Last an die Maschine 12 anlegen, um die Rate des Maschinendrehzahlabfalls zu erhöhen.
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Das Positionssteuermodul 88 positioniert die Kurbelwelle 32 in eine Sollposition. Die Sollposition der Kurbelwelle 32 kann beispielsweise dem entsprechen, dass sich ein erster Zylinder in einem Kompressionstakt befindet, wenn die Maschine 12 neu gestartet wird. Speziell kann das Positionssteuermodul 88 das Starterritzel 72 mit dem Maschinenhohlrad 70 bei weniger als einem vorbestimmten Eingriffsschwellenwert in Eingriff stellen (z. B. ein teilweiser aber kein vollständiger Eingriff). Das Positionssteuermodul 88 kann dann (z. B. unter Verwendung des CPS 34) überwachen, ob die Position der Kurbelwelle 32 weniger als eine vorbestimmte Distanz (z. B. CAD) von der Sollposition entfernt ist. Wenn die Position der Kurbelwelle weniger als die vorbestimmte Distanz von der Sollposition entfernt ist, kann das Positionssteuermodul 88 den Startermotor 48 erregen, um die Kurbelwelle 32 bei der Sollposition zu stoppen. Zum Beispiel kann das Positionssteuermodul 88 den Starter 48 erregen, indem es den Startermotor 68 entweder mit einem Strom oder einer Spannung versorgt.
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Das Maschinenstartmodul 92 kann die Maschine 12 auf der Grundlage einer Fahrereingabe (z. B. über das Fahrereingabemodul 50) selektiv neu starten. Zum Beispiel kann das Maschinenstartmodul 92 die Maschine neu starten, wenn der Fahrer beschleunigt. Das Maschinenstartmodul 92 kann die Maschine 12 speziell neu starten, indem es die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 aktiviert. Das Maschinenstartmodul 92 kann insbesondere die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 beginnend mit dem ersten Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, aktivieren. Nur als Beispiel kann der erste Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, ein erster Zylinder der Maschine 12 sein (d. h. der obere linke Zylinder). Jedoch kann der erste Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, ein beliebiger der mehreren Zylinder 26 sein (z. B. der zweite oder obere rechte Zylinder). Mit anderen Worten kann das Beginnen der Kraftstoffzufuhr bei dem ersten Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, für eine schnellere und/oder effizientere Startoperation sorgen. Zudem kann der Starter 48 zur Unterstützung der Maschinenstartoperation verwendet werden.
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Mit Bezug nun auf 4 beginnt ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Steuern von Start/Stopp-Operationen der Maschine 12 bei 104. Bei 104 kann das Steuermodul 60 ermitteln, ob eine Maschinenstoppoperation benötigt wird. Wenn dies zutrifft, kann das Steuerung zu 104 weitergehen. Wenn nicht, kann die Steuerung zu 104 zurückkehren.
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Bei 108 kann das Steuermodul 60 die Kraftstoffzufuhr an die Zylinder 26 gemäß dem vorbestimmten Plan deaktivieren, um die Rate des Maschinendrehzahlabfalls zu steuern. Bei 112 kann das [Steuermodul] das Starterritzel 72 bei weniger als dem vorbestimmten Eingriffsschwellenwert mit dem Maschinenhohlrad 70 in Eingriff stellen (z. B. ein teilweiser, nicht vollständiger Eingriff). Bei 116 kann das Steuermodul 60 überwachen, ob sich die Kurbelwellenposition (CP) innerhalb einer vorbestimmten Distanz (THD) von der Sollposition (CPDES) der Kurbelwelle 32 befindet (|CPDES – CP| < THD). Beispielsweise kann CP unter Verwendung des CPS 34 gemessen werden und THD kann eine Winkeldistanz (z. B. CAD) enthalten. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung zu Schritt 120 weitergehen. Wenn nicht, kann die Steuerung zu 116 zurückkehren.
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Bei 120 kann das Steuermodul 60 den Starter 48 erregen (z. B. über einen Strom oder eine Spannung), um die Kurbelwelle 32 bei der Sollposition CPDES zu stoppen. Bei 124 kann das Steuermodul 60 ermitteln, ob eine Maschinenstartoperation benötigt wird (z. B. der Fahrer beschleunigt). Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung zu 128 weitergehen. Wenn nicht, kann die Steuerung zu 124 zurückkehren. Bei 128 kann das Steuermodul 60 die Maschine starten, indem es die Kraftstoffzufuhr an die Maschine 12 beginnend mit dem ersten Zylinder, der sich in einem Kompressionstakt befindet, aktiviert. Die Steuerung kann dann zu 104 zurückkehren.
