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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/438,345, die am 1. Februar 2011 eingereicht wurde. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern des Anlassers eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
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Ein Motor verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Luft wird durch ein Drosselventil und einen Einlasskrümmer in den Motor eingelassen. Der Kraftstoff wird durch eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geliefert. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann beispielsweise durch eine Einspritzung des Kraftstoffs und/oder durch einen Zündfunken ausgelöst werden, der durch eine Zündkerze geliefert wird. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt ein Abgas. Das Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem ausgestoßen.
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Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentausgabe des Motors. Lediglich beispielhaft steuert das ECM die Drehmomentausgabe des Motors basierend auf Fahrereingaben und/oder anderen Eingaben. Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition, Eingaben für ein Tempomatsystem und/oder andere Fahrereingaben umfassen. Die anderen Eingaben können Eingaben von verschiedenen Fahrzeugsystemen, beispielsweise von einem Getriebesteuersystem, umfassen.
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Ein Fahrzeug kann ein Auto-Start/Stopp-System aufweisen, das die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert. Das Auto-Start/Stopp-System verbessert die Kraftstoffeffizienz, indem der Motor selektiv abgeschaltet wird, während das Fahrzeug fährt. Während der Motor abgeschaltet ist, startet das Auto-Stopp/Start-System den Motor selektiv, wenn eine oder mehrere Startbedingungen erfüllt sind.
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Aus der
DE 10 2005 049 092 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Kurbelwellen-Positionssignale von zwei Kurbelwellensensoren bzw. Gebern empfangen werden und basierend auf den Kurbelwellen-Positionssignalen angegeben wird, dass sich eine Kurbelwelle eines Motors in einer ersten Richtung dreht. Dabei werden durch eine Kombination der Kurbelwellen-Positionssignale mit zwei unterschiedlichen Pulstypen erzeugt, anhand derer die Drehrichtung der Kurbelwelle ermittelt wird. Wenn der Motor läuft, dreht sich die Kurbelwelle in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Ein Strom für einen Anlasser wird dann deaktiviert, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2004 011 807 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelposition einer Kurbelwelle, bei welchem ein Zählerwert erhöht bzw. verringert wird, wenn ein erster bzw. zweiter vorbestimmter Pulstyp in einem Kurbelwellen-Positionssignal erzeugt wird, wobei der erste und der zweite vorbestimmte Pulstyp verschieden sind, und bei welchem angegeben wird, dass sich die Kurbelwelle in einer ersten Richtung dreht, wenn der Zählerwert abnimmt, und dass sich die Kurbelwelle in einer zweiten Richtung dreht, wenn der Zählerwert für eine vorbestimmte Zeitdauer konstant ist und/oder wenn der Zählerwert zunimmt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für ein Fahrzeug zu schaffen, mit dem eine Drehrichtung einer Kurbelwelle eines Motors des Fahrzeugs auf einfache Weise ermittelt wird, um einen Anlasser des Motors nur dann zu aktivieren, wenn die Kurbelwelle stillsteht oder sich in einer gewünschten Richtung dreht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein Rückschlagdetektionsmodul und ein Anlasserdeaktivierungsmodul. Das Rückschlagdetektionsmodul empfängt ein Kurbelwellen-Positionssignal von einem bidirektionalen Kurbelwellensensor und gibt basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal selektiv an, dass sich eine Kurbelwelle eines Motors in einer ersten Richtung dreht. Der Motor dreht sich in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wenn der Motor läuft. Das Anlasserdeaktivierungsmodul deaktiviert einen Strom für einen Anlasser, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht.
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Ein Verfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass ein Kurbelwellen-Positionssignal von einem bidirektionalen Kurbelwellensensor empfangen wird; dass basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal selektiv angegeben wird, dass sich eine Kurbelwelle eines Motors in einer ersten Richtung dreht; und dass ein Strom für einen Anlasser deaktiviert wird, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht. Der Motor dreht sich in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wenn der Motor läuft.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken 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 ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 und 3 Funktionsblockdiagramme eines beispielhaften Systems zum Steuern eines Anlassers gemäß der vorliegenden Offenbarung sind; und
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4 und 5 Flussdiagramme eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern eines Anlassers gemäß der vorliegenden Offenbarung sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
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Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
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Ein Motor gibt ein Drehmoment mittels einer Kurbelwelle an ein Getriebe aus. Ein Schwungrad ist mit der Kurbelwelle gekoppelt und dreht sich mit dieser. Wenn der Motor abgeschaltet ist, wird ein Anlasser selektiv mit dem Schwungrad in Eingriff gebracht, um den Motor zu starten. Der Motor kann beispielsweise abgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird. Das ECM kann den Motor auch selektiv abschalten, wenn das Fahrzeug weiterhin fährt. Lediglich beispielhaft kann das Motorsteuermodul (ECM) den Motor für ein Auto-Stopp/Start-Ereignis abschalten und den Motor später starten, während das Fahrzeug fährt.
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Unter bestimmten Umständen kann sich der Motor jedoch relativ zu seiner normalen Drehrichtung in einer Rückwärtsrichtung drehen, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Lediglich beispielhaft kann ein Gas, das in dem Zylinder eingeschlossen ist, wenn der Motor ausgeschaltet ist, die Drehung der Kurbelwelle in die Rückwärtsrichtung drängen, während der Motor ausgeschaltet ist. Wenn der Anlasser aktiviert und mit Strom versorgt wird, wie es beispielsweise während eines Auto-Stopp/Start-Ereignisses der Fall sein kann, kann der Anlasser gegen die Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle Widerstand leisten. Das ECM der vorliegenden Offenbarung detektiert die Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle und deaktiviert den Anlasser, wenn sich die Kurbelwelle in der Rückwärtsrichtung dreht.
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Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Luft wird durch ein Drosselventil 106 in einen Einlasskrümmer 104 eingelassen. Das Drosselventil 106 regelt eine Luftströmung in den Einlasskrümmer 104. Luft in dem Einlasskrümmer 104 wird in einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 eingelassen, wie beispielsweise den Zylinder 108.
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Eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, wie beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 110, spritzen Kraftstoff ein, der sich mit der Luft vermischt, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für jeden Zylinder des Motors 102 vorgesehen sein. Ein oder mehrere Einlassventile, wie beispielsweise ein Einlassventil 112, öffnen, um Luft in den Zylinder 108 zu lassen. Ein Kolben (nicht gezeigt) komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 108. Bei einigen Motorsystemen löst eine Zündkerze 114 die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in den Zylinder 108 aus. Bei anderen Motorsystemen, wie beispielsweise bei Dieselmotorsystemen, kann die Verbrennung ohne die Zündkerze 114 ausgelöst werden.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs übt eine Kraft auf den Kolben aus, der eine Kurbelwelle 116 drehend antreibt. Der Motor 102 gibt ein Drehmoment mittels der Kurbelwelle 116 aus. Ein Schwungrad 120 ist mit der Kurbelwelle 116 gekoppelt und dreht sich mit dieser. Das Drehmoment, das von dem Motor 102 ausgegeben wird, wird mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung 124 selektiv auf ein Getriebe 122 übertragen. Spezieller koppelt die Drehmomentübertragungseinrichtung 124 das Getriebe 122 selektiv mit dem Motor 102, und sie entkoppelt das Getriebe 122 selektiv von dem Motor 102. Das Getriebe 122 kann beispielsweise ein Handschaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein semiautomatisches Getriebe, ein Auto-Handschaltgetriebe oder einen anderen geeigneten Typ eines Getriebes umfassen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 124 kann beispielsweise einen Drehmomentwandler und/oder eine oder mehrere Kupplungen umfassen.
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Ein Abgas, das durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, wird mittels eines Auslassventils 126 aus dem Zylinder 108 ausgestoßen. Das Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem 128 ausgestoßen. Das Abgassystem 128 kann das Abgas behandeln, bevor das Abgas aus dem Abgassystem 128 ausgestoßen wird. Obgleich ein Einlass- und ein Auslassventil derart gezeigt und beschrieben sind, dass sie dem Zylinder 108 zugeordnet sind, können mehr als ein Einlass- und/oder Auslassventil jedem Zylinder des Motors 102 zugeordnet sein.
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Ein Motorsteuermodul (ECM) 130 steuert die Drehmomentausgabe des Motors 102. Lediglich beispielhaft kann das ECM 130 die Drehmomentausgabe des Motors 102 mittels verschiedener Motoraktuatoren steuern. Die Motoraktuatoren können beispielsweise ein Drosselaktuatormodul 132, ein Kraftstoffaktuatormodul 134 und ein Zündfunkenaktuatormodul 136 umfassen. Das Motorsystem 100 kann auch andere Aktuatoren aufweisen, und das ECM 130 kann die anderen Motoraktuatoren steuern.
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Jeder Motoraktuator steuert einen Betriebsparameter basierend auf einem Signal von dem ECM 130. Lediglich beispielhaft kann das Drosselaktuatormodul 132 die Öffnung des Drosselventils 106 basierend auf einem Signal von dem ECM 130 steuern. Das Kraftstoffaktuatormodul 134 und das Zündfunkenaktuatormodul 136 können eine Kraftstoffeinspritzung bzw. einen Zündfunkenzeitpunkt basierend auf Signalen von dem ECM 130 steuern.
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Das ECM 130 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 beispielweise basierend auf Fahrereingaben und Eingaben von verschiedenen Fahrzeugsystemen steuern. Die Fahrzeugsysteme können beispielsweise ein Getriebesystem, ein Hybridsteuersystem, ein Stabilitätskontrollsystem, ein Chassiskontrollsystem und andere geeignete Fahrzeugsysteme umfassen.
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Das Fahrereingabemodul 140 liefert die Fahrereingaben an das ECM 130. Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalposition (APP), eine Bremspedalposition (BPP), Tempomateingaben und Fahrzeugbetriebsbefehle umfassen. Ein APP-Sensor 142 misst eine Position eines Gaspedals (nicht gezeigt) und erzeugt die APP basierend auf der Position. Ein BPP-Sensor 144 überwacht die Betätigung eines Bremspedals (nicht gezeigt) und erzeugt die BPP dementsprechend. Ein Tempomatsystem 146 liefert die Tempomateingaben, wie beispielsweise eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, basierend auf Eingaben an das Tempomatsystem 146. Die Fahrzeugbetriebsbefehle können beispielsweise Fahrzeugstartbefehle und Fahrzeugabschaltbefehle umfassen. Die Fahrzeugbetriebsbefehle können mittels einer Betätigung beispielsweise eines Zündschlüssels, eines oder mehrer Knöpfe/Schalter und/oder mittels einer oder mehrerer Fahrzeugbetriebseingaben 148 erzeugt werden.
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Bei Fahrzeugen mit einem Handschaltgetriebe können die Fahrereingaben, die an das ECM 130 geliefert werden, auch eine Kupplungspedalposition (CPP) umfassen. Ein CPP-Sensor 150 überwacht die Betätigung eines Kupplungspedals (nicht gezeigt) und erzeugt die CPP dementsprechend. Das Kupplungspedal kann betätigt werden, um das Getriebe 122 mit dem Motor 102 zu koppeln und um das Getriebe 122 von dem Motor 102 abzukoppeln.
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Bei einigen Implementierungen können der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 die Position des zugeordneten Pedals messen und die BPP bzw. die CPP basierend auf der gemessenen Position des zugeordneten Pedals erzeugen. Bei anderen Implementierungen können der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 jeweils einen oder mehrere Schalter umfassen, und sie können die BPP bzw. die CPP erzeugen, die relativ zu vorbestimmten Ruhepositionen angeben, ob das zugeordnete Pedal niedergedrückt wird. Obgleich der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 gezeigt und beschrieben sind, können ein oder mehrere zusätzliche APP-, BPP- und/oder CPP-Sensoren vorgesehen sein.
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Das ECM 130 kann basierend auf einem oder mehreren gemessenen Betriebsparametern selektiv Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 treffen. Lediglich beispielhaft überwacht ein Kurbelwellen-Positionssensor 152 die Drehung der Kurbelwelle 116 und erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal 154 basierend auf der Drehung der Kurbelwelle 116. Lediglich beispielhaft kann der Kurbelwellen-Positionssensor 152 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ eines Kurbelwellen-Positionssensors umfassen. Das Kurbelwellen-Positionssignal 154 kann eine Pulsfolge umfassen. Jeder Puls der Pulsfolge kann erzeugt werden, wenn ein Zahn eines Rades mit N Zähnen, das sich mit der Kurbelwelle 116 dreht, den Kurbelwellen-Positionssensor 152 passiert. Dementsprechend entspricht jeder Puls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 116 um ungefähr 360° dividiert durch N Zähne. Das Rad mit N Zähnen kann eine Lücke von einem oder mehreren fehlenden Zähnen aufweisen, und die Lücke kann als ein Indikator einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle 116 verwendet werden (d. h. 360° der Kurbelwellendrehung). Bei verschiedenen Implementierungen kann das Rad mit N Zähnen das Schwungrad 120 oder ein anderes geeignetes Rad mit N Zähnen sein.
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Der Kurbelwellen-Positionssensor 152 ist ein bidirektionaler Sensor. Der Kurbelwellen-Positionssensor 152 kann einen ersten vorbestimmten Pulstyp in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 jedes Mal dann erzeugen, wenn ein Zahn des Rades mit N Zähnen den Kurbelwellen-Positionssensor 152 in einer ersten Drehrichtung passiert. Der Kurbelwellen-Positionssensor 152 kann einen zweiten vorbestimmten Pulstyp in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 jedes Mal dann erzeugen, wenn ein Zahn des Rades mit N Zähnen den Kurbelwellen-Positionssensor 152 in einer zweiten Drehrichtung passiert. Die erste und die zweite Drehrichtung sind einander entgegengesetzt, und der erste vorbestimmte Pulstyp ist von dem zweiten vorbestimmten Pulstyp verschieden. Die erste oder die zweite Drehrichtung umfasst die normale Drehrichtung der Kurbelwelle 116 während des Betriebs des Motors 102, und die andere von der ersten und der zweiten Richtung ist die entgegengesetzte Richtung. Das ECM 130 kann auch Betriebsparameter empfangen, die durch andere Sensoren gemessen werden, wie beispielsweise den Sauerstoff in dem Abgas, die Motorkühlmitteltemperatur, die Einlasslufttemperatur, die Luftmassenströmungsrate, die Öltemperatur, den Krümmerabsolutdruck und/oder andere geeignete Betriebsparameter.
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Das ECM 130 schaltet den Motor 102 selektiv ab, wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl empfangen wird. Lediglich beispielhaft kann das ECM 130 die Einspritzung des Kraftstoffs deaktivieren, die Zufuhr des Zündfunkens deaktivieren und andere Motorabschalt-Arbeitsschritte ausführen, um den Motor 102 abzuschalten. Ein Anlasser 160 kann mit dem Motor 102 für ein Motorstartereignis in Eingriff gebracht werden, während der Motor 102 ausgeschaltet ist. Lediglich beispielhaft kann der Anlasser 160 mit dem Motor 102 in Eingriff gebracht werden, wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird. Der Anlasser 160 kann mit dem Schwungrad 120 oder einer anderen geeigneten Komponente bzw. anderen geeigneten Komponenten in Eingriff gelangen, welche die Drehung der Kurbelwelle 116 antreiben.
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Ein Anlasseraktuator 162, wie beispielsweise ein Solenoid, bringt den Anlasser 160 selektiv mit dem Motor 102 in Eingriff. Lediglich beispielhaft kann der Anlasseraktuator 162 ein Anlasserritzel (nicht gezeigt) mit dem Schwungrad 120 selektiv in Eingriff bringen. Das Anlasserritzel ist mit dem Anlasser 160 mittels einer Antriebswelle und einer Einwegkupplung (nicht gezeigt) gekoppelt. Ein Anlasseraktuatormodul 164 steuert den Anlasseraktuator 162 und den Anlasser 160 basierend auf Signalen von dem ECM 130.
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Das Anlasseraktuatormodul 164 legt selektiv einen Strom an den Anlasser 160 an, wenn der Anlasser 160 mit dem Motor 102 in Eingriff steht, um den Motor 102 zu starten. Lediglich beispielhaft kann das Anlasseraktuatormodul 164 ein Anlasserrelais umfassen. Das Anlegen des Stroms an den Anlasser 160 treibt die Drehung des Anlassers 160 an, und der Anlasser 160 treibt die Drehung der Kurbelwelle 116 an (mittels des Schwungsrads 120). Das Antreiben der Kurbelwelle 116 zum Starten des Motors 102 kann als ein Motorankurbeln des bezeichnet werden.
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Der Strom, der dem Anlasser 160 zugeführt wird, kann beispielsweise durch eine Energiespeichereinrichtung (ESD) 170 geliefert werden. Lediglich beispielhaft kann die ESD 170 eine oder mehrere Batterien umfassen. Das Motorsystem 100 kann einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, wie beispielsweise einen Elektromotor (EM) 172. Der EM 172 zieht selektiv elektrische Leistung aus der ESD 170, um beispielsweise die Drehmomentausgabe des Motors 102 zu unterstützen. Der EM 172 kann auch selektiv als ein Generator arbeiten und selektiv ein Bremsmoment zum Erzeugen elektrischer Leistung ausüben. Die erzeugte elektrische Leistung kann beispielsweise verwendet werden, um die ESD 170 zu laden, um elektrische Leistung an einen oder mehrere andere EMs (nicht gezeigt) zu liefern, um elektrische Leistung an andere Fahrzeugsysteme zu liefern, und/oder für andere geeignete Verwendungen.
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Sobald nach dem Motorstartereignis angenommen werden kann, dass der Motor 102 läuft, kann der Anlasser 160 außer Eingriff des Motors 102 gebracht werden, und der Stromfluss zu dem Anlasser 160 kann unterbrochen werden. Es wird angenommen, dass der Motor 102 läuft, wenn beispielsweise die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet, wie beispielsweise eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl. Lediglich beispielhaft kann die vorbestimmte Leerlaufdrehzahl ungefähr 700 U/min betragen. Das Anlassen des Motors kann als abgeschlossen bezeichnet werden, wenn angenommen werden kann, dass der Motor 102 läuft.
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Das ECM 130 kann selektiv Auto-Stoppereignisse und Auto-Startereignisse des Motors 102 auslösen, die von den befohlenen Fahrzeugstarts und Fahrzeugabschaltungen verschieden sind. Ein Auto-Stoppereignis umfasst, dass der Motor 102 abgeschaltet wird, sobald ein oder mehrere vorbestimmte Aktivierungskriterien erfüllt sind, wenn eine Fahrzeugabschaltung nicht angewiesen wurde (d. h. während sich der Zündschlüssel in einer Einschaltposition befindet). Während eines Auto-Stoppereignisses kann der Motor 102 abgeschaltet werden, und die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 102 kann beispielsweise deaktiviert werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern (indem der Kraftstoffverbrauch verringert wird).
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Während der Motor 102 während eines Auto-Stoppereignisses abgeschaltet ist, kann das ECM 130 selektiv ein Auto-Startereignis auslösen. Ein Auto-Startereignis kann beispielsweise umfassen, dass die Kraftstoffzufuhr aktiviert wird, dass die Zufuhr des Zündfunkens aktiviert wird, dass der Anlasser 160 mit dem Motor 102 in Eingriff gebracht wird und dass ein Strom an dem Anlasser 160 angelegt wird, um den Motor 102 zu starten.
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Die Einwegkupplung, die dem Anlasser 160 zugeordnet ist, ermöglicht, dass der Anlasser 160 ein (positives) Drehmoment an das Schwungrad 120 überträgt, aber nicht umgekehrt. Spezieller koppelt die Einwegkupplung dann, wenn der Anlasser 160 in Eingriff gebracht wird, den Anlasser 160 und das Schwungrad 120, wenn die Drehzahl des Anlassers größer als die Drehzahl des Schwungrads ist. Die Einwegkupplung entkoppelt den Anlasser 160 und den Motor 102, wenn die Drehzahl des Schwungrads größer als die Drehzahl des Anlassers ist. Auf diese Weise verhindert die Einwegkupplung, dass der Anlasser 160 überdreht wird.
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Unter bestimmten Umständen, beispielsweise wenn der Motor 102 für ein Auto-Stoppereignis abgeschaltet ist, kann sich die Kurbelwelle 116 relativ zu einer normalen Drehrichtung, bei welcher der Motor 102 eingeschaltet ist, rückwärts drehen. Lediglich beispielhaft kann das Gas, das in einem oder mehreren Zylindern des Motors 102 eingeschlossen ist, eine Kraft in die Rückwärtsrichtung auf die Kurbelwelle 116 ausüben, wenn der Motor 102 für ein Auto-Stoppereignis abgeschaltet ist. Die Drehung der Kurbelwelle 116 in der Rückwärtsrichtung, während der Motor 102 ausgeschaltet ist, kann als ein Rückschlag des Motors bezeichnet werden.
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Wenn ein Strom an den Anlasser 160 angelegt wird, ist das Drehmoment des Anlassers positiv oder Null. Während eines Rückschlags des Motors ist das Drehmoment des Schwungrads negativ. Dementsprechend wird die Einwegkupplung eingerückt, wenn der Anlasser 160 mit dem Motor 102 in Eingriff steht und ein Strom an den Anlasser 160 angelegt wird. Das Schwungrad 120 treibt daher den Anlasser 160 relativ zu dessen normaler Drehrichtung in einer Rückwärtsrichtung an. Der Rückschlag des Motors kann unter bestimmten Umständen nicht auftreten, und er kann unter bestimmten Umständen für eine maximale Zeitdauer auftreten, wie beispielsweise für 300 Millisekunden (ms).
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Das ECM 130 der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Anlassersteuermodul 190. Das Anlassersteuermodul 190 steuert den Eingriff des Anlassers 160 mit dem Motor 102 und steuert das Anlegen des Stroms an den Anlasser 160. Das Anlassersteuermodul 190 gibt basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 an, ob ein Rückschlag des Motors auftritt. Wenn der Rückschlag des Motors auftritt, deaktiviert das Anlassersteuermodul 190 (den Strom für) den Anlasser 160.
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Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Anlassersteuersystems 200 dargestellt. Das Anlassersteuermodul 190 kann ein Zählermodul 204, ein Rückschlagdetektionsmodul 208 und ein Anlasserdeaktivierungsmodul 212 umfassen.
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Das Zählermodul 204 überwacht das Kurbelwellen-Positionssignal 154, das durch den Kurbelwellen-Positionssensor 152 erzeugt wird. Wie vorstehend festgestellt wurde, erzeugt der Kurbelwellen-Positionssensor 152 Pulse in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154, wenn die Zähne des Rades mit N Zähnen den Kurbelwellen-Positionssensor 152 passieren. Der Kurbelwellen-Positionssensor 152 erzeugt den ersten vorbestimmten Pulstyp und den zweiten vorbestimmten Pulstyp in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 jedes Mal dann, wenn ein Zahn den Kurbelwellen-Positionssensor 152 in der ersten Richtung bzw. in der zweiten Richtung passiert.
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Das Zählermodul 204 erhöht oder verringert einen Zählerwert 220 für jeden Puls des Kurbelwellen-Positionssignals 154. Lediglich beispielhaft kann das Zählermodul 204 den Zählerwert 220 jedes Mal dann um einen vorbestimmten Wert erhöhen, wenn der erste vorbestimmte Pulstyp in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 erzeugt wird. Das Zählermodul 204 kann den Zählerwert 220 jedes Mal dann um den vorbestimmten Wert verringern, wenn der zweite vorbestimmte Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 erzeugt wird.
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Das Rückschlagdetektionsmodul 208 gibt basierend auf dem Zählerwert 220 selektiv an, dass ein Rückschlag des Motors auftritt. Lediglich beispielhaft kann das Rückschlagdetektionsmodul 208 angeben, dass ein Rückschlag des Motors auftritt, wenn der Zählerwert 220 abnimmt. Das Rückschlagdetektionsmodul 208 erzeugt einen Motorrückschlagindikator (z. B. ein Signal, ein Flag, etc.) 224, der angibt, ob ein Rückschlag des Motors auftritt. Lediglich beispielhaft kann das Rückschlagdetektionsmodul 208 den Motorrückschlagindikator 224 auf einen aktiven Zustand setzen, wenn ein Rückschlag des Motors auftritt, und es kann den Motorrückschlagindikator 224 auf einen inaktiven Zustand setzen, wenn der Rückschlag des Motors nicht auftritt. Das Rückschlagdetektionsmodul 208 kann den Motorrückschlagindikator 224 auf den inaktiven Zustand setzen, wenn der Zählerwert 220 für eine vorbestimmte Dauer (z. B. eine Steuerschleife) konstant ist und/oder wenn der Zählerwert 220 zunimmt.
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Das Anlasserdeaktivierungsmodul 212 deaktiviert den Anlasser 160 selektiv basierend auf dem Motorrückschlagindikator 224. Spezieller deaktiviert das Anlasserdeaktivierungsmodul 212 selektiv den Stromfluss zu dem Anlasser 160 basierend auf dem Motorrückschlagindikator 224. Das Anlasserdeaktivierungsmodul 212 deaktiviert den Anlasser 160, wenn der Motorrückschlagindikator 224 angibt, dass ein Rückschlag des Motors auftritt. Lediglich beispielhaft kann das Anlasserdeaktivierungsmodul 212 ein Deaktivierungssignal 228 erzeugen und das Deaktivierungssignal 228 an das Anlasseraktuatormodul 164 ausgeben. Das Anlasseraktuatormodul 164 kann den Stromfluss zu dem Anlasser 160 deaktivieren, wenn das Deaktivierungssignal 228 empfangen wird. Das Anlasseraktuatormodul 164 kann bei verschiedenen Implementierungen zusätzlich den Anlasser 160 außer Eingriff des Motors 102 bringen, wenn das Deaktivierungssignal 228 empfangen wird.
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Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines anderen beispielhaften Anlassersteuersystems 300 dargestellt. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Rückschlagdetektionsmodul 208 den Motorrückschlagindikator 224 basierend auf einer Motordrehzahl 304 erzeugen. Die Motordrehzahl 304 gibt die Drehzahl der Kurbelwelle 116 und die Drehrichtungen der Kurbelwelle 116 an.
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Lediglich beispielhaft kann das Rückschlagdetektionsmodul 208 den Motorrückschlagindikator 224 auf den aktiven Zustand setzen, wenn die Motordrehzahl 304 kleiner als Null (d. h. negativ) ist. Das Rückschlagdetektionsmodul 208 kann den Motorrückschlagindikator 224 auf den inaktiven Zustand setzen, wenn die Motordrehzahl 304 für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. eine Steuerschleife) gleich Null ist und/oder wenn die Motordrehzahl 304 größer als Null ist.
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Ein Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 308 kann die Motordrehzahl 304 basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 erzeugen, das durch den Kurbelwellen-Positionssensor 152 erzeugt wird. Lediglich beispielhaft kann das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 308 die Motordrehzahl 304 basierend auf der Zeitdauer zwischen zwei (z. B. aufeinanderfolgenden) Pulsen in dem Kurbewellen-Positionssignal 154 und basierend auf den Pulstypen erzeugen. Die Zeitdauer zwischen den Pulsen kann verwendet werden, um die Drehzahl zu ermitteln, und die Pulstypen können verwendet werden, um zu ermitteln, ob die Drehzahl 304 positiv oder negativ ist. Lediglich beispielhaft kann die Motordrehzahl 304 positiv sein, wenn die Pulse beide von dem ersten vorbestimmten Pulstyp sind. Wenn einer oder beide der Pulse von dem zweiten vorbestimmten Pulstyp sind, kann die Motordrehzahl 304 negativ sein. Das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 308 kann die Motordrehzahl 304 auch unter Verwendung eines oder mehrerer anderer Parameter erzeugen, wie beispielsweise einer gelernten Distanz zwischen den Zähnen des Rades mit N Zähnen. Das Motordrehzahl-Ermittlungsmodul 308 kann auch einen oder mehrere Filter anwenden, bevor die Motordrehzahl 304 ausgegeben wird.
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Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Steuern des Anlassers 160 zeigt. Die Steuerung beginnt bei 404, wo die Steuerung den Zählerwert 220 überwacht. Der Zählerwert 220 wird basierend auf den Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal 154 selektiv erhöht und verringert. Die Steuerung ermittelt bei 408, ob der Zählerwert 220 abgenommen hat. Wenn Nein, gibt die Steuerung bei 412 an, dass kein Rückschlag des Motors auftritt, und die Steuerung kann enden. Wenn Ja, kann die Steuerung mit 416 fortfahren. Wenn kein Rückschlag des Motors auftritt, kann die Steuerung dem Anlasser 160 Strom zuführen, wie es für die Betriebsbedingungen gewünscht ist.
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Bei 416 gibt die Steuerung an, dass ein Rückschlag des Motors auftritt. Die Steuerung fährt mit 420 fort. Die Steuerung deaktiviert bei 420 den Anlasser 160. Spezieller deaktiviert die Steuerung bei 420 den Stromfluss für den Anlasser 160. Das Deaktivieren des Stroms für den Anlasser 160 verhindert, dass der Anlasser 160 der Drehung der Kurbelwelle 116 in der Rückwärtsrichtung entgegenwirkt, wodurch eine Spannung verringert oder minimiert wird, die auf den Anlasser 160 und/oder die Einwegkupplung während des Rückschlags des Motors ausgeübt werden kann. Die Steuerung kann bei 420 auch die Leistung für den Anlasseraktuator 162 wegnehmen (um den Anlasser 160 außer Eingriff des Motors 102 zu bringen).
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Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein anderes Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Steuern des Anlassers 160 zeigt. Bei 504 kann die Steuerung die Motordrehzahl 304 überwachen. Die Motordrehzahl 304 gibt die Drehzahl und die Drehrichtung der Kurbelwelle 116 an. Lediglich beispielhaft ist die Motordrehzahl 304 positiv, wenn sich die Kurbelwelle 116 in der normalen Richtung dreht, und negativ, wenn sich die Kurbelwelle 116 in der Rückwärtsrichtung dreht.
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Bei 508 ermittelt die Steuerung, ob die Motordrehzahl 304 kleiner als Null (d. h. negativ) ist. Wenn Ja, gibt die Steuerung bei 416 an, dass ein Rückschlag des Motors auftritt, und sie deaktiviert bei 420 den Anlasser 160. Wenn Nein, gibt die Steuerung bei 412 an, dass kein Rückschlag des Motors auftritt. Wenn kein Rückschlag des Motors auftritt, kann die Steuerung dem Anlasser 160 Strom zuführen, wie es für die Betriebsbedingungen gewünscht ist.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.
