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Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und auf Systeme zum Steuern einer Motorabschaltung und/oder eines nachfolgenden Motorneustarts.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Es sind Fahrzeuge entwickelt worden, die einen Motorhalt ausführen, wenn Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind, und die den Motor daraufhin automatisch neu starten, wenn Neustartbedingungen erfüllt sind. Diese Leerlauf-Halt-Systeme ermöglichen Kraftstoffeinsparungen, verringerte Abgasemissionen, verringertes Fahrzeuggeräusch und dergleichen. Die
JP 2010 - 195 308 A offenbart hierzu eine Steuerung für ein Hybridfahrzeug, die die Startfähigkeit beim Starten eines Motors basierend auf der Betätigung eines Zündschalters sicherstellt und die Vibration beim Starten des Motors basierend auf der Schaltanforderung eines Fahrmodus verringert. Ferner ist aus der US 2009 / 0 093 940 A1 eine Antriebssteuerung bekannt, die das unangenehme oder ungewohnte Gefühl eines Fahrers, das durch den Betrieb des Motors bei einer relativ hohen Drehzahl im Stillstand des Fahrzeugs ausgelöst wird, effektiv reduziert. Zudem offenbart die
DE 10 2007 049 807 A1 ein System und Verfahren zum Steuern von Ventilsteuerzeiten und Ventilhub eines Motors beschrieben. Die Ventilsteuerzeiten können angepasst werden, um den Motorbetrieb zu verbessern, wenn eine Reihe von Kraftstoffen verwendet werden. Das Verfahren kann zumindest unter manchen Bedingungen die Motorleistung und die Energieausnutzung verbessern. Die US 2005 / 0 229 880 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Ventilbetätigung, die auf einen Motor angewendet wird, der mit einem variablen Arbeitswinkel-Steuermechanismus ausgestattet ist, der den Arbeitswinkel der Einlassventile variiert. Nach dem Befehl zum Anhalten eines Motors steuert ein elektronisches Steuergerät einen variablen Arbeitswinkel-Steuermechanismus, um den Arbeitswinkel eines Einlassventils in Vorbereitung auf den Neustart des Motors zu vergrößern. Im Falle eines automatischen Stopps, auf den ein Neustart des Motors in relativ kurzer Zeit folgt, wird der Arbeitswinkel des Einlassventils auf den maximalen Arbeitswinkel des variablen Arbeitswinkel-Steuermechanismus eingestellt, wodurch die Dekompression maximiert wird. Bei einem manuellen Stopp ist es notwendig, sowohl einen Warmstart als auch einen Kaltstart zu ermöglichen. Außerdem wird beim manuellen Stopp ein Zielarbeitswinkel beim Abstellen des Motors kleiner als beim automatischen Stopp eingestellt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Starteigenschaft durch die erhöhte Reibung der Motorteile beim Kaltstart verschlechtert wird, und es wird verhindert, dass Klopfen aufgrund eines hohen Verdichtungsverhältnisses in einem Zylinder beim Warmstart auftritt. Ebenfalls bezieht sich die
US 6 026 921 A auf ein Hybridfahrzeug mit einem parallelen Hybridsystem, das sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor als Antriebsquelle verwendet, und insbesondere auf ein System zur Steuerung des Antriebsmoments für ein Hybridfahrzeug mit einem parallelen Hybridsystem.
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Andere Motoren können mit Mechanismen zur variablen Nockenzeiteinstellung konfiguriert sein, bei denen die Nockenzeiteinstellung bei der Motorabschaltung eingestellt werden kann, um Motoremissionen und die Möglichkeit für eine Motorfehlzündung zu verringern. Durch Repositionieren des Nockens in Ansprechen auf eine Anforderung zum Anhalten des Motors kann das Pumpen von Luft in das Abgassystem verringert werden, sodass die Motoremissionen verbessert werden können. Die Nockenzeiteinstellung kann ebenfalls während des Motorneustarts eingestellt werden, um ein Motorhochdrehen zu verringern.
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Allerdings haben die Erfinder erkannt, dass es, wenn der Motor durch einen Motorcontroller des Leerlauf-Halt-Systems (z. B. in Ansprechen darauf, dass ausgewählte Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind und ohne eine Betreiberanforderung zum Anhalten des Motors) automatisch abgeschaltet wird, widersprechende Anforderungen gegenüber jenen geben kann, wenn der Motor durch den Betreiber abgeschaltet wird. Zum Beispiel kann dann, wenn ein Motor über einen Controller angehalten wird, um während einer Motorleerlaufzeitdauer Kraftstoff zu sparen, sinnvoll erwartet werden, dass der Motor innerhalb einer kurzen Zeitdauer neu gestartet wird, um Drehmoment für den Vortrieb des Fahrzeugs bereitzustellen, da der Fahrer nicht angefordert hat, dass der Motor angehalten wird. Ein Neustart des Motors, wenn der Motor warm ist und verhältnismäßig wenig Reibung besitzt, kann im Vergleich dazu, wenn der Motor kalt ist, weniger Motordrehmoment erfordern. Somit kann eine verringerte Zylinderluftladung notwendig sein, um den Motor neu zu starten. Ferner kann es durch Verringern der Luftmenge, die den Motorzylindern während eines Neustarts bei warmem Motor zugeführt wird, möglich sein, die Motoremission und das Motordrehzahlüberschwingen zu verringern, um den Motorstart zu verbessern. Außerdem kann von dem Betreiber eine kurze Motorstartzeit, die durch eine Betreiberdrehmomentanforderung angesteuert wird und durch die Bestimmung der Motorposition beim Halt erleichtert wird, erwartet werden. Somit kann es erwünscht sein, den Einlassventilnocken während des Motorabschaltens (z. B. in der Zeit zwischen einer Motorhaltanforderung und der Motordrehung null) in einer nach spät verstellten Position zu positionieren, sodass der Motor während warmer Bedingungen mit verringerter Luftladung neu gestartet werden kann.
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Falls ein Betreiber andererseits anfordert, dass der Motor angehalten wird (z. B. über ein Zündschlüssel-Aus oder durch Niederdrücken eines Druckknopfs), kann sinnvoll erwartet werden, dass der Betreiber den Motor für eine Zeitdauer nicht betreiben möchte. Falls der Motor für eine längere Zeitdauer in einem abgeschalteten Zustand bleibt, kann sich der Motor abkühlen, sodass die Motorreibung während eines Motorneustarts im Vergleich dazu, wenn der Motor während warmer Bedingungen neu gestartet wird, höher ist. Ferner kann der Betreiber eine längere Startzeit erwarten, da der Motor kalt sein kann. Folglich können sich die Einlassventil-Zeiteinstellungs- und Motorluftladungsanforderungen zwischen durch den Controller und durch den Betreiber initiierten Motorhalts unterscheiden. Diesen Problemen wird mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche begegnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Somit können einige der obigen Probleme in einem Beispiel durch ein Verfahren zum Steuern eines Motors, der in Ansprechen auf ausgewählte Leerlauf-Halt-Bedingungen automatisch deaktiviert wird, behandelt werden. In einem Beispiel umfasst das Verfahren das Einstellen eines Einlassventil-Schließzeitpunkts in Ansprechen auf einen vom Betreiber angeforderten Motorhalt auf einen ersten Zeitpunkt und das Einstellen des Einlassventil-Schließzeitpunkts in Ansprechen auf einen automatischen, vom Controller angeforderten Motorhalt auf einen zweiten Zeitpunkt.
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Dadurch, dass die Einlassventil-Schließzeiteinstellung auf Zeiteinstellungen eingestellt wird, die davon abhängen, ob die Motorhaltanforderung über einen Motorcontroller oder über einen Betreiber erzeugt wurde, kann es möglich sein, die Einlassventil-Schließzeiteinstellung so vorzupositionieren, dass der Motor besser auf einen nachfolgenden Motorneustart vorbereitet wird. Falls der Motor z.B. während warmer Umgebungsbedingungen über einen Controller automatisch angehalten wird, kann die Nockenzeiteinstellung in Erwartung dessen, dass eine kleinere Zylinderluftladung verwendet werden kann, um den Motor neu zu starten, und um das Motordrehzahlüberschwingen zu begrenzen, nach spät verstellt werden. Ferner kann eine nach spät verstellte Ventilzeiteinstellung das Motorrütteln während des Motorhalts verringern. Umgekehrt kann die Nockenzeiteinstellung auf eine stärker nach früh verstellte Position eingestellt werden, sodass die Motorzylinder während eines nachfolgenden Motorneustarts zusätzliche Luft empfangen, wenn der Motor über eine Betreiberanforderung angehalten wird. Auf diese Weise kann der Motor während kalter Bedingungen mit erhöhtem Drehmoment neu gestartet werden, um den Motor positiv zu beschleunigen.
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In einigen Beispielen kann der Fahrzeugbetreiber, während der Motor nach einer Controller-Motorhaltanforderung bis zum Stillstand ausrotiert, eine Meinungsänderung (COM) haben und den Motor neu zu starten wünschen. Somit kann die Ventilzeiteinstellung in einem Beispiel auf der Grundlage der Motordrehzahl weiter eingestellt werden, während der Motor bis zum Stillstand ausrotiert. Somit kann die Ventilzeiteinstellung zum Erhöhen der Zylinderluftladung eingestellt werden, wenn die Motordrehzahl über einer Schwellendrehzahl liegt, die die Fahrer-COM-Neustartanforderung unterstützen kann. Im Gegensatz dazu kann die Ventilzeiteinstellung auf eine andere Zeiteinstellung eingestellt werden, die unterstützt, dass weniger Luft durch den Motor gepumpt wird, und die den Neustart des Motors während warmer Bedingungen unterstützt, wenn die Motordrehzahl niedriger als der Schwellenwert ist.
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In einigen Beispielen kann das Getriebe während des Motor-Leerlauf-Halt-Abschaltens festgestellt werden, um Motorneustartzeiten zu verringern, wenn Neustartbedingungen erfüllt sind. Somit kann die Ventilzeiteinstellung während des vom Controller initiierten Motorhalts ebenfalls auf der Grundlage der Getriebedrehzahl und des Getriebefeststellmoments eingestellt werden, um Luftladungseinstellungen angesichts der Leerlauf-Halt-Getriebefeststellung zu kompensieren.
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Auf diese Weise kann der Motor durch unterschiedliches Einstellen der Ventilzeiteinstellung auf der Grundlage der Unterschiede zwischen einer Motor-Leerlauf-Halt- und einer Motor-Betreiber-Abschaltanforderung sowie der verschiedenen Motoreinstellungen, die während eines Motor-Leerlauf-Halts ausgeführt werden, neustartbereit gehalten werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine beispielhafte Fahrzeugsystemanordnung, die einen Fahrzeugantriebsstrang enthält.
- 2 zeigt eine Motorteilansicht.
- 3 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Abschalten eines Motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
- 4 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Neustarten eines Motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
- 5 zeigt vorausschauende beispielhafte Abschalt- und Neustartszenarien.
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Ausführliche Beschreibung
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und auf Verfahren für Motorsysteme, die dafür konfiguriert sind, in Ansprechen auf ausgewählte Leerlauf-Halt-Bedingungen automatisch deaktiviert zu werden, wie etwa auf das Motorsystem aus 1 - 2 . Genauer können der Motorhalt und der Motorstart dadurch verbessert werden, dass das während eines Motorabschaltens erfahrene Abschaltrütteln verringert wird und dass das Motorhochdrehen während eines nachfolgenden Motorneustarts verringert wird. Ein Motorcontroller kann dafür konfiguriert sein, während eines Leerlauf-Halt- und/oder Neustartbetriebs Steuerroutinen wie etwa die in 3 - 4 gezeigten auszuführen, um eine Zylinderventilzeiteinstellung in Ansprechen auf Leerlauf-Halt-Bedingungen für verbesserte Verdichtungserwärmung einzustellen und um eine erwartete Zylinderluftladung auf der Grundlage dessen bereitzustellen, ob ein Motorabschalten bewusst ausgeführt wird, in Ansprechen auf eine Betreiberanforderung oder automatisch ausgeführt wird. Genauer kann eine Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung dadurch betrieben werden, dass sie die Ventilzeiteinstellung während eines Motorabschaltens auf der Grundlage des Ursprungs der Motorabschaltanforderung vorpositioniert. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit, dass der nachfolgende Neustart unter den Bedingungen eines warmen Motors (wie etwa während eines Neustarts, auf den ein Leerlauf-Halt-Abschalten folgt) oder unter den Bedingungen eines kalten Motors (wie etwa während eines Neustarts nach einer vom Betreiber angeforderten Abschaltung) stattfindet, vorausgesehen werden. Ferner können die Ventilzeiteinstellungen während eines vom Controller initiierten Motorhalts auf der Grundlage eines Getriebefeststellmoments, einer Getriebedrehzahl und einer Motordrehzahl in Anbetracht eines plötzlichen Motorneustarts (wie etwa wegen einer plötzlichen Fahrermeinungsänderung) weiter eingestellt werden. Beispielhafte Ventilzeiteinstellungen während verschiedener Abschalt- und Neustartbedingungen sind in 5 dargestellt. Durch Verringern des Abschaltrüttelns und durch verbesserte Verdichtungserwärmung während eines nachfolgenden Motorneustarts kann die Qualität von Motorneustarts verbessert werden.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 100 . Wie dargestellt ist, ist ein Verbrennungsmotor 10 , der hier weiter in 2 beschrieben ist, über eine Kurbelwelle 21 mit einem Drehmomentwandler 22 gekoppelt gezeigt. Der Drehmomentwandler 22 ist ebenfalls über eine Turbinenwelle 23 mit einem Getriebe 24 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 22 weist eine Überbrückungs- oder Verriegelungskupplung (nicht gezeigt) auf, die eingerückt, ausgerückt oder teilweise eingerückt werden kann. Wenn die Kupplung entweder ausgerückt oder teilweise eingerückt ist, wird gesagt, dass der Drehmomentwandler in einem unverriegelten Zustand ist. Die Verriegelungskupplung kann z. B. elektrisch, hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigt werden. Die Verriegelungskupplung kann von dem Controller (wie in 2 gezeigt) ein Steuersignal wie etwa ein pulsbreitenmoduliertes Signal empfangen, um die Kupplung auf der Grundlage von Motor-, Fahrzeug- und/oder Getriebebetriebsbedingungen einzurücken, auszurücken oder teilweise einzurücken.
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Die Turbinenwelle 23 ist ebenfalls als eine Getriebeeingangswelle bekannt. Das Getriebe 24 umfasst ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit mehreren wählbaren diskreten Übersetzungsverhältnissen. Außerdem umfasst das Getriebe 24 verschiedene andere Gänge wie etwa z. B. ein Endantriebs-Übersetzungsverhältnis 26 . In alternativen Ausführungsformen kann ein durch einen Fahrer betätigtes Handschaltgetriebe mit einer Kupplung verwendet werden. Ferner können verschiedene Typen eines Automatikgetriebes verwendet werden. Das Getriebe 24 ist über eine Achse 27 mit einem Reifen 28 gekoppelt. Der Reifen 28 verbindet das Fahrzeugsystem mit der Straße 30 . In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang des Fahrzeugsystems 100 in einem Personenkraftwagen gekoppelt, der auf der Straße fährt.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders des Verbrennungsmotors 10 (aus 1 ). Der Motor 10 kann Steuerparameter von einem Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und über eine Eingabevorrichtung 132 eine Eingabe von einem Fahrzeugbetreiber 130 empfangen. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Die Zylinder (hier auch „Verbrennungskammer“) 14 des Motors 10 können Verbrennungskammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 enthalten. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit wenigstens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann über ein Schwungrad ein Startermotor mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Einlassluftdurchlässen 142 , 144 und 146 Einlassluft empfangen. Der Einlassluftdurchlass 146 kann außer mit dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlassdurchlässe eine Ladedruckvorrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Lader enthalten. Zum Beispiel zeigt 2 einen Motor 10 , der mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174 , der zwischen den Einlassdurchlässen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Auslassturbine 176 , die entlang des Auslassdurchlasses 148 angeordnet ist, enthält. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch eine Abgasturbine 176 mit Leistung versorgt werden, wobei die Ladedruckvorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. Allerdings kann die Abgasturbine 176 in anderen Beispielen wie etwa, wenn der Motor 10 mit einem Lader versehen ist, optional weggelassen sein, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder von dem Motor mit Leistung versorgt werden kann. Entlang eines Einlassdurchlasses des Motors kann eine Drossel 162 , die eine Drosselklappe 164 enthält, um den Durchfluss und/oder den Druck der an die Motorzylinder gelieferten Einlassluft zu ändern, vorgesehen sein. Die Drosselklappe 162 kann z. B. wie in 2 gezeigt nach dem Kompressor 174 angeordnet sein oder kann alternativ vor dem Kompressor 174 vorgesehen sein.
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Außer vom Zylinder 14 kann der Auslassdurchlass 148 Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 empfangen. Der Abgassensor 128 ist mit dem Auslassdurchlass 148 vor der Emissionssteuervorrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren zur Bereitstellung einer Angabe des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wie etwa z. B. unter einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Weitbereichs-Abgassauerstoff), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO (wie gezeigt), einem HEGO (beheizten EGO) einem NOxeinem HC- oder einem CO-Sensor ausgewählt sein. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
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Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt), die sich im Auslassdurchlass 148 befinden, geschätzt werden. Alternativ kann die Abgastemperatur auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen wie etwa Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), Verstellung des Zündfunkens nach spät usw. gefolgert werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es wird gewürdigt werden, dass die Abgastemperatur alternativ durch irgendeine Kombination von hier aufgeführten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
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Jeder Zylinder des Motors 10 kann eines oder mehrere Einlassventile und eines oder mehrere Auslassventile enthalten. Zum Beispiel ist der Zylinder 14 in der Weise gezeigt, dass er wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Gebiet des Zylinders 14 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 einschließlich des Zylinders 14 wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden, enthalten.
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Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über das Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken enthalten und können ein Nockenprofilschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeiteinstellung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeiteinstellung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (WL-System) nutzen, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu ändern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch die Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, enthalten. In nochmals anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem oder durch ein Aktuator- oder Betätigungssystem mit variabler Ventilzeiteinstellung gesteuert werden.
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Es wird angemerkt, dass die Zylinderluftladung in einigen Konfigurationen über Verstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung nach früh in Bezug auf die Einlassventil-Schließzeit-Grundeinstellung erhöht werden kann. In anderen Beispielen kann die Zylinderluftladung über Verstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung nach spät in Bezug auf die Einlassventil-Schließzeit-Grundeinstellung erhöht werden. Somit ist die vorliegende Beschreibung nicht auf eine bestimmte Konfiguration, bei der die Einlassventil-Zeiteinstellung nach früh oder spät verstellt wird, um die Zylinderluftladung zu erhöhen, beschränkt.
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Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis, das das Verhältnis des Volumens, wenn der Kolben 138 beim unteren Totpunkt ist, zu dem, wenn er beim oberen Totpunkt ist, aufweisen. Herkömmlich liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. Allerdings kann das Verdichtungsverhältnis in einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, erhöht sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Wegen ihrer Wirkung auf das Motorklopfen kann das Verdichtungsverhältnis ebenfalls erhöht sein, falls eine Direkteinspritzung verwendet wird.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 enthalten, um die Verbrennung zu initiieren. Unter ausgewählten Betriebsarten kann das Zündungssystem 190 in Ansprechen auf ein Signal für die Verstellung des Zündfunkens nach früh SA vom Controller 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken an die Verbrennungskammer 14 liefern. Allerdings kann die Zündkerze 192 in einigen Ausführungsformen, wie etwa, wo der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen eines Kraftstoffs initiieren kann, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann, weggelassen sein.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mit mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen konfiguriert sein, um Kraftstoff an sie zu liefern. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 166 enthält. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 166 ist mit dem Zylinder 14 direkt gekoppelt gezeigt, um proportional zu der Impulsbreite des vom Controller 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangenen Signals FPW Kraftstoff direkt darein einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 166 etwas bereit, das als Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Obgleich 2 die Einspritzeinrichtung 166 als eine Seiteneinspritzeinrichtung zeigt, kann sie sich ebenfalls über dem Kolben wie etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192 befinden. Eine solche Position kann wegen der niedrigeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe beim Betrieb des Motors mit einem Kraftstoff auf Alkoholgrundlage die Mischung und Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzeinrichtung über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann von einem Hochdruckkraftstoffsystem 8 , das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr enthält, zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 166 gefördert werden. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck gefördert werden, wobei die Zeiteinstellung der Kraftstoffdirekteinspritzung in diesem Fall während des Verdichtungstakts beschränkter sein kann, als wenn ein Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird. Obgleich dies nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckwandler enthalten, der ein Signal an den Controller 12 liefert. Es wird gewürdigt werden, dass die Einspritzeinrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Schlitzeinspritzeinrichtung sein kann, die Kraftstoff in den Einlassschlitz am Eingang des Zylinders 14 liefert.
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Wie oben beschrieben wurde, zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Somit kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzeinrichtung(en), Zündkerze usw. enthalten.
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Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff mit verschiedenen Kraftstoffqualitäten wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen enthalten. Diese Unterschiede können unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. enthalten.
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Der Controller 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106 , Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108 , ein elektronisches Ablagemedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 110 gezeigt ist, einen Schreib-LeseSpeicher 112 , einen Haltespeicher 114 und einen Datenbus enthält. Der Nur-LeseSpeicher 110 des Ablagemediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor 106 ausgeführt werden können, um die im Folgenden beschriebenen Verfahren und Routinen sowie andere Varianten, die zu erwarten sind, aber nicht spezifisch aufgeführt sind, auszuführen. Außer den zuvor diskutierten Signalen kann der Controller 12 verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren einschließlich der Messung der eingeführten Luftmassenströmung (MAF) vom Luftmassenströmungssensor 122 ; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 118 gekoppelten Temperatursensor 116 ; eines Profilzündaufnahmesignals (PIP) vom mit der Kurbelwelle 140 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ); einer Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) vom Sensor 124 , eines Zylinder-AFR vom EGO-Sensor 128 und einer anomalen Verbrennung von einem Klopfsensor und von einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor empfangen. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dafür verwendet werden, eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer zu liefern.
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Nun übergehend zu 3 ist eine beispielhafte Routine 300 zum Ausführen eines Motorabschaltbetriebs beschrieben. Der Motor kann in Ansprechen auf eine von einem Fahrzeugbetreiber empfangene Abschaltanforderung oder in Ansprechen auf einen automatischen, vom Controller angeforderten Motorhalt (z.B. deshalb, weil ausgewählte Motor-Leerlauf-Halt-Bedingungen ohne eine Anforderung von dem Betreiber erfüllt sind), abgeschaltet oder deaktiviert werden. Die Routine ermöglicht, dass eine Zylinderventilzeiteinstellung auf der Grundlage des Wesens der Motorabschaltanforderung eingestellt wird, um das Abschaltrütteln zu verringern, während die Verdichtungserwärmung bei dem nachfolgenden Neustart verbessert wird.
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Bei 302 können Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Diese können z. B. die Umgebungstemperatur und den Umgebungsdruck, die Motortemperatur, die Motordrehzahl, die Getriebe-(Eingangs- und Ausgangs-)Drehzahl, den Batterieladezustand, verfügbare Kraftstoffe, den Kraftstoffalkoholgehalt usw. enthalten. Bei 304 kann bestimmt werden, ob eine Abschaltanforderung von dem Fahrzeugbetreiber empfangen worden ist. In einem Beispiel kann eine Abschaltanforderung von dem Fahrzeugbetreiber in Ansprechen darauf, dass eine Fahrzeugzündung in eine Zündschlüssel-Aus-Position bewegt wird, bestätigt werden. Falls ein vom Betreiber angefordertes Abschalten bestätigt wird, kann der Motor bei 306 durch Abschalten des Kraftstoffs und/oder des Zündfunkens zu dem Motor deaktiviert werden.
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Falls bei 304 ein vom Betreiber angefordertes Abschalten nicht bestätigt wird, kann bei 312 bestätigt werden, ob eine automatische Abschaltanforderung von dem Controller empfangen worden ist. Somit kann ein automatischer, vom Controller angeforderter Motorhalt eine Motorabschaltanforderung in Ansprechen darauf, dass Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind, und ohne dass eine Betreiberanforderung zum Anhalten des Motors empfangen wird, enthalten. Somit kann bei 312 ebenfalls bestätigt werden, ob Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt worden sind. Damit eine Leerlauf-Halt-Bedingung bestätigt wird, können irgendwelche oder alle der wie hier im Folgenden beschriebenen Leerlauf-Halt-Bedingungen können erfüllt sein. Die Leerlauf-Halt-Bedingungen können z. B. enthalten, dass der Motorstatus arbeitend (z. B. eine Verbrennung ausführend) ist, dass ein Batterieladezustand (SOC) größer als ein Schwellenwert (z. B. 30 % SOC) ist, dass die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs (z. B. nicht mehr als 30 m/h) ist, keine Anforderung für einen Betrieb der Klimaanlage, dass die Motortemperatur (wie sie z. B. aus einer Motorkühlmitteltemperatur gefolgert wird) innerhalb eines ausgewählten Temperaturbereichs (z. B. über einem Schwellenwert) liegt, einen Drosselöffnungsgrad (wie er z. B. durch einen Drosselöffnungsgradsensor bestimmt wird), der angibt, dass durch den Fahrzeugfahrer kein Start angefordert wird, dass ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, einen Bremssensorstatus, der angibt, dass das Bremspedal niedergedrückt worden ist, dass eine Motordrehzahl unter einem Schwellenwert liegt, dass eine Eingangswellendrehzahl unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, usw. Falls die Leerlauf-Halt-Bedingungen nicht erfüllt sind, kann die Routine enden. Falls dagegen irgendwelche oder alle der Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt ist, kann der Controller bei 314 die Ausführung des Leerlauf-Halt-Betriebs initiieren und zur Deaktivierung des Motors übergehen, wenn ein niedriges oder kein Motordrehmoment angefordert ist. Dies kann das Abschalten des Kraftstoffs und/oder des Zündfunkens zu dem Motor enthalten.
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Auf der Grundlage dessen, ob das Motorabschalten in Ansprechen auf den vom Betreiber angeforderten Motorhalt oder auf den automatischen, vom Controller initiierten Motorhalt erfolgte, kann ein Motorcontroller eine Motorzylinder-Ventilzeiteinstellung während des Abschaltens einstellen, um Unterschiede zwischen Motorbetriebsbedingungen während der jeweiligen Abschaltungen und in Erwartung von Anfangsunterschieden zwischen den jeweiligen nachfolgenden Motorneustarts zu kompensieren. In einem Beispiel können die Zylinderventilzeiteinstellungen über einen variablen Ventilzeiteinstellungs-Mechanismus eingestellt werden, der die Ventilzeiteinstellung während des Motorabschaltens und vor dem nachfolgenden Neustart vorpositioniert. In einem anderen Beispiel können die Zylinderventilzeiteinstellungen über eine elektronisch betätigte variable Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung eingestellt werden, die ermöglicht, dass die Ventilzeiteinstellungen zum Zeitpunkt des Neustarts auf der Grundlage von Änderungen der Betriebsbedingungen seit dem Zeitpunkt, zu dem die Motorabschaltanforderung empfangen wurde, weiter eingestellt werden.
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Bei 308 kann in Ansprechen auf den vom Betreiber angeforderten Motorhalt (der bei 304 empfangen wurde) eine Einlassventil-Schließzeiteinstellung auf eine erste Zeiteinstellung eingestellt werden, wobei die erste Zeiteinstellung eine Zeiteinstellung ist, bei der während eines nachfolgenden Neustarts des Motors eine größere Menge Luft in einen Zylinder des Motors angesaugt wird. Die Einlassventil-Schließzeiteinstellung kann z.B. so eingestellt werden, dass eine Luftmenge bereitgestellt wird, die ausreicht, während Betriebsbedingungen mit kaltem Motor eine gewünschte Motorleerlaufdrehzahl (z. B. eine Motordrehzahl, die gegenüber der Motorleerlauf-Grunddrehzahl erhöht ist) zu erzielen, wobei die Motorreibung im Vergleich zu Betriebsbedingungen mit warmem Motor höher ist. Im Vergleich dazu kann bei 316 die Einlassventil-Schließzeiteinstellung in Ansprechen auf den automatischen, vom Controller angeforderten Motorhalt (der bei 306 empfangen wird) auf eine zweite, andere Zeiteinstellung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Einlassventil-Zeiteinstellung während einer automatischen, vom Controller initiierten Motorhaltanforderung so eingestellt werden, dass eine Motorluftmenge bereitgestellt wird, die gewünscht ist, um eine gewünschte Motorleerlaufdrehzahl während Betriebsbedingungen mit warmem Motor (z. B. eine Motorleerlauf-Grunddrehzahl) zu erzielen. Somit kann die Einlassventil-Zeiteinstellung während eines vom Controller initiierten Motorhalts so eingestellt werden, dass im Vergleich zu der Motorluftladung, die während einer vom Betreiber initiierten Motorhaltanforderung bereitgestellt wird, eine verringerte Motorluftladung bereitgestellt wird. Somit kann die erste Zeiteinstellung auf der Grundlage vorherrschender Motorbetriebsbedingungen gegenüber der zweiten Zeiteinstellung nach früh oder spät verstellt werden. In einem Beispiel können die erste und die zweite Zeiteinstellung (z. B. über den Betrieb der elektrisch betätigten variablen Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung) eingestellt werden, nachdem sich der Motor zu drehen aufgehört hat und zu einem vollständigen Halt gekommen ist. Alternativ können die erste und die zweite Zeiteinstellung während der Drehung des Motors, bevor der Motor zu rotieren aufhört, eingestellt werden.
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Somit kann die erste Zeiteinstellung auf Betriebsbedingungen zu einem Zeitpunkt des vom Betreiber angeforderten Motorhalts beruhen. Zum Beispiel können die erste und die zweite Zeiteinstellung auf der Grundlage einer Alkoholkonzentration eines in den Motor eingespritzten Kraftstoffs sowie in Ansprechen auf die Umgebungstemperatur- und Umgebungsdruckbedingungen eingestellt werden. Obgleich die gezeigte Routine angibt, dass die Zylinderluftladung, wenn die Ventilzeiteinstellung bei der ersten Zeiteinstellung ist, größer als die Zylinderluftladung bei der zweiten Zeiteinstellung ist, können somit die erste und die zweite Ventilzeiteinstellung in alternativen Ausführungsformen, die auf anderen Betriebsbedingungen zum Zeitpunkt der Haltanforderung des Betreibers beruhen, so eingestellt werden, dass die Zylinderluftladung, wenn die Ventilzeiteinstellung bei der ersten Zeiteinstellung ist, kleiner als die Zylinderluftladung bei der zweiten Zeiteinstellung ist.
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Zurückkehrend zu 308 kann nach Einstellung der Ventilzeiteinstellung auf die erste Zeiteinstellung in Ansprechen auf die vom Betreiber angeforderte Motorabschaltung bei 310 bestimmt werden, ob Motorneustartbedingungen (in 4 ausgearbeitet) erfüllt worden sind. Falls Neustartbedingungen nicht bestätigt werden, enthält die Routine bei 330 das Aufrechterhalten des Motors in der abgeschalteten Bedingung. Falls Neustartbedingungen bestätigt werden, kann ein wie in 4 beschriebener Neustartbetrieb initiiert werden.
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Zurückkehrend zu 316 kann nach Einstellen der Ventilzeiteinstellung auf die zweite Zeiteinstellung in Ansprechen auf die automatische, vom Controller initiierte Motorabschaltung bei 318 bestimmt werden, ob das Getriebe während des Leerlauf-Halts festgestellt wird. In einem Beispiel können während eines Motor-Leerlauf-Halts eine oder mehrere Getriebekupplungen eingerückt werden (z. B. teilweise oder vollständig eingerückt werden), um ein Getriebefeststellmoment anzuwenden, während der Motor bis zum Stillstand rotiert. Dadurch, dass während des Motor-Leerlauf-Halts ein gewisses Getriebedrehmoment aufrechterhalten wird, kann der Motor bei einer nachfolgenden Motorneustartanforderung (wie etwa wegen einer plötzlichen Fahrermeinungsänderung) schnell auf eine Schwellendrehzahl abgesenkt werden, von der der Motor neu gestartet werden kann. Das heißt, der Motor kann neu gestartet werden, ohne dass gefordert wird, dass der Motor vollständig zum Stillstand gebracht wird. Dies ermöglicht, dass die Motorneustartzeit aus der Leerlauf-Halt-Bedingung verringert wird. Somit enthält die Routine bei 320 das weitere Einstellen der zweiten Zeiteinstellung auf der Grundlage des Feststellmoments des Getriebes, falls die Getriebefeststellung bei 318 bestätigt wird. Dies enthält das Einstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung zum Erhöhen der Zylinderluftladung, wenn das Feststellmoment angewendet oder erhöht wird, und das Einstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung zum Verringern der Zylinderluftladung, wenn das Feststellmoment freigegeben oder verringert wird.
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In einem Beispiel, in dem die Ventilzeiteinstellung durch eine variable Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung (z. B. einen VCT-Mechanismus) eingestellt wird, wird die variable Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung dafür betrieben, zunächst in Ansprechen auf den automatischen, vom Controller angeforderten Motorhalt die Einlassventil-Schließzeiteinstellung einzustellen, und daraufhin dafür betrieben, die Einlassventil-Zeiteinstellung in Ansprechen auf eine Getriebedrehzahl während des Motorhalts weiter einzustellen. Die Getriebedrehzahl kann hier eine Getriebeeingangswellen-Drehzahl sein. Ferner kann das Getriebe heruntergeschaltet werden, während die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt. Somit kann die Ventilzeiteinstellung in einem Beispiel so eingestellt werden, dass eine Zylinderluftladung für höhere Getriebedrehzahlen erhöht wird und für niedrigere Getriebedrehzahlen verringert wird. Auf diese Weise kann die Ventilzeiteinstellung durch Koordinieren der Ventilzeiteinstellung mit der Getriebedrehzahl während eines automatischen, vom Controller initiierten Motorhalts besser vorpositioniert werden, um die erwartete Luftladung für einen nachfolgenden Motorneustart bereitzustellen. Ferner kann die Motorluftladung durch Einstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung während eines Motorneustarts zum Beschleunigen des Motors vom Halt bis zu der Synchrondrehzahl (z. B. der Drehzahl, bei der die Motordrehzahl an die Getriebedrehzahl angepasst ist) eingestellt werden. Die Getriebeeingangswellen-Drehzahl kann mit der Fahrzeugdrehzahl in Beziehung stehen, während das Fahrzeug durch die Zahnräder des Getriebes auf eine Fahrzeughaltbedingung hin verzögert. Somit kann die Getriebeeingangswellen-Drehzahl, während der Motor angehalten wird und während das Fahrzeug verzögert, zunehmen und abnehmen, während das Getriebe herunterschaltet und während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit null annähert. Dementsprechend kann die Einlassventil-Zeiteinstellung für Systeme, die die Ventilzeiteinstellung einstellen können, während der Motor angehalten ist (z. B. Systeme mit elektrisch einstellbaren Nocken oder mit elektrisch betätigten Ventilen), wenn der Motor angehalten ist, darüber eingestellt werden, dass die Position eines elektrischen Aktuators in der Weise eingestellt wird, dass dann, wenn der Motor neu gestartet wird, die Motorluftmenge so eingestellt wird, dass der Motor zu der Synchrondrehzahl beschleunigt. Zum Beispiel kann der Motor mit einer ersten Zylinderluftladung neu gestartet werden, falls die Synchrondrehzahl hoch ist (z. B. 3000 min-1). Falls die Synchrondrehzahl dagegen niedrig ist (z. B. 1000 min-1), kann der Motor mit einer zweiten Zylinderluftladung neu gestartet werden, wobei die zweite Zylinderluftladung kleiner als die erste Zylinderluftladung ist. In einigen Beispielen kann die Einlassventil-Öffnungszeiteinstellung während des Motoranlassens so eingestellt werden, dass der Motor auf die Getriebedrehzahl beschleunigt.
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Bei 322 bestätigt die Routine, ob eine Fahrermeinungsänderung stattgefunden hat und eine plötzliche Motorneustartanforderung von dem Fahrzeugbetreiber empfangen worden ist. Wenn das der Fall ist, schreitet die Routine zu 328 fort, um einen Neustartbetrieb auszuführen. Wenn eine Fahrermeinungsänderung nicht bestätigt wird, enthält die Routine bei 324 das weitere Einstellen der Ventilzeiteinstellung auf der Grundlage der Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt, zu dem die Neustartanforderung empfangen wurde. Zum Beispiel kann die Ventilzeiteinstellung in Ansprechen darauf, dass die Motordrehzahl kleiner als eine Schwellenmotordrehzahl ist, gegenüber der zweiten Zeiteinstellung auf eine dritte Zeiteinstellung eingestellt werden. Die Schwellenmotordrehzahl kann eine Motordrehzahl sein, oberhalb der ein Meinungsänderungsbetrieb unterstützt werden kann (z. B. durch einen Motorstarter unterstützt werden kann), unterhalb der der Meinungsänderungsbetrieb aber nicht unterstützt werden kann. Auf diese Weise kann dadurch, dass die Ventilzeiteinstellung nach einem automatischen, vom Controller angeforderten Motorhalt auf der Grundlage der Motordrehzahl anders eingestellt wird, während eines automatischen, vom Controller initiierten Motorhalts eine andere Ventilzeiteinstellung angewendet werden, wenn die Motordrehzahl höher als eine Schwellenmotordrehzahl ist, um eine Luftladung bereitzustellen, die ein Meinungsänderungsszenarium erleichtert, während während des automatischen, vom Controller initiierten Motorhalts, wenn die Motordrehzahl kleiner als die Schwellenmotordrehzahl ist, eine alternative Ventilzeiteinstellung angewendet werden kann, um eine Luftladung bereitzustellen, die einen (erwarteten) nachfolgenden Start bei warmem Motor erleichtert. Zum Beispiel kann die Zylinderluftladung für einen Warmstart (z. B. 70°C) im Vergleich zu einer Zylinderluftladung für einen Start bei kaltem Motor verringert sein.
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Nun übergehend zu 4 ist eine beispielhafte Routine 400 zum Neustarten eines Motors von einer Motorabschaltbedingung beschrieben. Somit kann die vorhergehende Motorabschaltung in Ansprechen auf eine Fahrzeugbetreiberanforderung erfolgt sein oder kann durch den Controller in Ansprechen darauf, dass Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind, eine Motorabschaltung automatisch initiiert worden sein. Auf der Grundlage von Unterschieden zwischen den zwei Abschaltungen kann eine Ventilzeiteinstellung vor dem Neustart eingestellt werden, um die beim Motoranlassen verfügbare Zylinderluftladung einzustellen. In Systemen, bei denen die Ventilzeiteinstellung durch eine elektrisch betätigte Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung betätigt wird, kann die Ventilzeiteinstellung zum Zeitpunkt des Motorneustarts in Ansprechen auf Änderungen der Betriebsbedingungen seit dem Zeitpunkt, zu dem die Motorabschaltanforderung empfangen wurde, weiter eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Qualität von Motorneustarts verbessert werden.
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Bei 402 können Motorneustartbedingungen bestätigt werden. Somit kann der Motor in dem Motorabschalt- oder Leerlauf-Halt-Zustand (3 bei 330) bleiben, bis bei 402 Neustartbedingungen erfüllt sind. Damit eine Neustartbedingung bestätigt werden kann, können irgendwelche oder alle der Neustartbedingungen, wie sie hier weiter beschrieben sind, erfüllt sein. Neustartbedingungen können enthalten, dass ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert liegt, dass eine Klimatisierung angefordert wird, dass der Batterie-SOC unter einem Schwellenwert (z. B. unter 30 %) liegt, dass die Emissionssteuervorrichtungs-Temperatur unter einem Schwellenwert liegt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert liegt, dass ein Pedalpositionssensor angibt, dass ein Fahrpedal in Eingriff gebracht worden ist, und/oder dass ein Bremspedal losgelassen worden ist, dass eine elektrische Last des Motors über einem Schwellenwert liegt usw.
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Falls irgendwelche oder alle der Neustartbedingungen erfüllt sind, kann bei 404 bestätigt werden, ob der Neustart von einem vorhergehenden vom Betreiber angeforderten Halt kommt. Wenn ja, kann die Zylindereinlassventil-Zeiteinstellung bei 406 so eingestellt werden, dass die Zylinderluftladung im Vergleich zu einem vom Controller initiierten Motorhalt erhöht wird. Zum Beispiel kann die Routine das Verstellen der Einlassventil-Schließzeiteinstellung nach früh enthalten, um die Zylinderluftladung zu erhöhen. In einem Beispiel können die Ventilzeiteinstellungen während des Motomeustarts nur dann ausgeführt werden, wenn sich die Motorbedingungen seit dem vom Betreiber angeforderten Motorhalt geändert haben. In einem anderen Beispiel kann die Ventilzeiteinstellung bei allen Motorneustarts von dem vom Betreiber angeforderten Motorhalt ausgeführt werden. Falls der Betreiber eine Motorhaltanforderung während eines vom Controller initiierten Halts initiiert, nachdem der Motor angehalten worden ist, kann der Motorhalt als eine vom Betreiber initiierte Motorhaltanforderung behandelt werden. Somit kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung so eingestellt werden, dass eine für Neustartbedingungen mit kaltem Motor geeignete Zylinderluftladung bereitgestellt wird.
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Falls der Neustart nicht von einem vom Betreiber angeforderten Halt kommt, kann bei 408 bestätigt werden, dass der Neustart von einem vom Controller initiierten Motorhalt kommt. Wenn ja, kann die Routine bei 410 das Anlassen des Motors zum Neustarten des Motors mit der Einlassventil-Schließzeiteinstellung bei einer Zeiteinstellung in Ansprechen auf eine gewünschte Motorleerlaufdrehzahl während Betriebsbedingungen mit warmem Motor enthalten. Somit kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung so eingestellt werden, dass die Zylinderluftladung im Vergleich zu der Menge der Zylinderluftladung, die während eines Neustarts bei kaltem Motor bereitgestellt wird, verringert wird. In einem Beispiel kann die Ventilzeiteinstellung in Ansprechen auf die gewünschte Motorleerlaufdrehzahl während des vorhergehenden Leerlauf-Halt-Betriebs eingestellt worden sein. Wenn das der Fall ist, kann der Motor mit der zuvor während des vorhergehenden Motorabschaltens eingestellten Zeiteinstellung reaktiviert werden. In anderen Beispielen kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung in Ansprechen auf eine Getriebedrehzahl so eingestellt werden, dass der Motor (z. B., wenn der Motor neu gestartet wird, während sich das Fahrzeug bewegt) bis auf die Getriebedrehzahl beschleunigt. Bei 406 und 410 kann eine Auslassventil-Zeiteinstellung bei dem Motorneustart weiter eingestellt werden, um die Luftströmung durch das Abgassystem des Motors zu begrenzen. Durch Begrenzen der Luftströmung durch ein Motorabgassystem beim Motorneustart kann die Sauerstoffwanderung verringert werden und kann die Menge des Kraftstoffs, die erforderlich ist, um den Katalysator auf die gewünschte Anspringtemperatur zu bringen, verringert werden. Zum Beispiel kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung so eingestellt werden, dass eine kleine Zylinderluftladung bereitgestellt wird, bis der Motor die Anlassdrehzahl erreicht, und dass daraufhin die Zylinderluftladung erhöht werden kann.
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Bei 412 kann der Motor durch Anlassen des Motors für eine gegebene Anzahl von Zyklen mit der eingestellten Zylinderzeiteinstellung reaktiviert werden. Bei 416 kann die gewünschte Einlassventil-Schließzeiteinstellung auf der Grundlage des Zylinder-IMEP (z. B. durch Einstellen der Phase zwischen einem Nockenwellenphasensteller-Rotor und einer Nockenwelle) allmählich eingeführt werden, um ein Motorstarthochdrehen zu verringern. Auf diese Weise kann die Ventilzeiteinstellung während eines Motorabschaltens und eines Motorneustarts so eingestellt werden, dass die Verdichtungserwärmung und die Motorstartfähigkeit verbessert werden.
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Nun übergehend zu 5 ist eine Voraussagefolge 500 gezeigt, die beispielhafte Motorabschalt- und Motorneustartszenarien für ein Motorsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Motorsystem kann einen Ventilzeiteinstellungs-Mechanismus wie etwa eine variable Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung zum Einstellen der Ventilzeiteinstellung enthalten. Die X-Achse jeder in 5 gezeigten graphischen Darstellung repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken zur rechten Seite der graphischen Darstellungen zunimmt. Außerdem sind vertikale Markierungen t1-t9 verwendet, um interessierende Ereignisse während der dargestellten Folge zu identifizieren.
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Die Folge 500 zeigt bei 502 die Motordrehzahl, bei 504 die Getriebeeingangsdrehzahl, bei 506 eine Angabe der Start/Halt-Anforderung des Fahrzeugbetreibers, bei 508 eine Angabe des automatischen Start/Halt-Betriebs des Controllers, bei 510 und 512 eine geplante Einlassventil-Schließzeiteinstellung (IVC) für die Kraftstoffalkoholkonzentrationen bei 514 bzw. 516 .
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Zum Zeitpunkt t1 wird z. B. in Ansprechen auf einen Zündschlüssel-Ein-Betrieb durch einen Betreiber eine Motorstartanforderung von dem Fahrzeugbetreiber empfangen (siehe 506 ). In einem ersten Beispiel wird der Motor durch Einspritzen eines ersten Kraftstoffs mit einem höheren Alkoholgehalt (siehe durchgezogene Linie 514 ) gestartet, wobei die Ventilzeiteinstellungen für den Motor beim Graphen 510 (durchgezogene Linie) gezeigt sind. In dem ersten Beispiel wird der Motor mit einer nach früh verstellten Einlassventil-Schließzeiteinstellung (siehe 510 ) gestartet, um das effektive Verdichtungsverhältnis des Zylinders zu erhöhen und die Ladungserwärmung zu verbessern. Die nach früh verstellte Einlassventil-Schließzeiteinstellung wurde während des vorhergehenden Motorhalts in Ansprechen auf einen vom Betreiber angeforderten Motorhalt vorpositioniert. In einem Beispiel kann erwartet werden, dass auf einen vom Betreiber initiierten Motorhalt ein Kaltstart folgt, während auf einen vom Controller initiierten Motorhalt ein Start bei warmem Motor folgt. Die gezeigte Einlassventil-Schließzeiteinstellung entspricht einer höheren Zylinderluftladung, um das Motorhochdrehen während kalter Bedingungen zu erleichtern. Außerdem wird die Zylinderluftladung dadurch erhöht, dass die Einlassventil-Schließzeiteinstellung im Vergleich zu der Ventilzeiteinstellung während Starts bei warmem Motor nach früh verstellt wird, sodass die höhere Motorreibung während Starts bei kaltem Motor überwunden werden kann. Somit wird die Zylinderluftladung in Ansprechen auf einen vom Betreiber initiierten Motorhalt im Vergleich zu einem vom Controller initiierten Motorhalt unabhängig davon erhöht, ob in dem durch den Motor verbrannten Kraftstoff Alkohol vorhanden ist.
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Die Motordrehzahl (siehe 502) ist in der Weise gezeigt, dass sie in Ansprechen auf die Motorstartanforderung zunimmt. Eine Getriebeeingangsdrehzahl (siehe 504) kann ebenfalls dementsprechend zunehmen. Wenn bei t2 eine Motorleerlaufdrehzahl erreicht worden ist, kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und einer Drehmomentanforderung von dem Betreiber eingestellt werden. In dem gezeigten Beispiel wird die Einlassschließzeiteinstellung gegenüber der Zeiteinstellung beim Start weiter nach früh verstellt, während die Betreiberdrehmomentanforderung zunimmt. Die Einlassventil-Schließzeiteinstellung ist ebenfalls in der Weise gezeigt, dass sie nach spät verstellt wird, während die Betreiberdrehmomentanforderung abnimmt. Ferner können Einlassventil-Schließzeiteinstellungen für andere Betriebsbedingungen wie etwa für den Alkoholgehalt in dem durch den Motor verbrannten Kraftstoff eingestellt werden. Somit können die Ventilzeiteinstellungen auf der Grundlage verschiedener Motorbetriebsbedingungen einschließlich des Alkoholgehalts des eingespritzten Kraftstoffs (hier 514) sowie der Umgebungstemperatur- und Umgebungsdruckbedingungen eingestellt werden. Somit kann die erste Einlassventil-Schließzeiteinstellung in einem alternativen Beispiel auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen weiter nach spät verstellt werden als die zweite Einlassventil-Schließzeiteinstellung.
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Bei t3 kann in Ansprechen darauf, dass Motor-Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind (z. B. in Ansprechen auf ein Betreiberpedal-Aus-Tippen) eine automatische, vom Controller initiierte Motorhaltanforderung empfangen werden (siehe 508), ohne dass eine Motorhaltanforderung von dem Fahrzeugbetreiber empfangen wird (siehe 506). In Ansprechen auf die Motorhaltanforderung des Controllers kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung auf eine Zeiteinstellung (hier eine weiter nach spät verstellte Zeiteinstellung) eingestellt werden, bei der die Zylinderluftladung verringert ist. Die Ventilzeiteinstellung kann auf eine erste Zeiteinstellung, bei der der Motor herunterrotiert und die Motordrehzahl größer als eine Schwellendrehzahl ist (Strichlinie und punktierte Linie), und daraufhin auf eine zweite, stärker nach spät verstellte Zeiteinstellung, bei der der Motor herunterrotiert und die Motordrehzahl kleiner als die Schwellendrehzahl ist, eingestellt werden. Die Schwellendrehzahl entspricht hier einer Drehzahl, über der einer plötzlichen Fahrermeinungsänderungs-Motorneustartanforderung nachgekommen werden kann, ohne den Motor bis zum vollständigen Stillstand herunterrotieren zu lassen. Somit kann die erste Ventilzeiteinstellung in Erwartung einer Fahrermeinungsänderung und der daraus folgenden Notwendigkeit zum Neustart des Motors mit höheren Motordrehzahlen einer höheren Zylinderluftladung entsprechen. Im Vergleich dazu kann einer Fahrermeinungsänderungs-Neustartanforderung, die empfangen wird, wenn die Motordrehzahl unter dem Schwellenwert liegt, nicht nachgekommen werden, ohne den Motor zunächst bis zum Stillstand zu bringen. Somit kann die zweite Ventilzeiteinstellung (hier weiter nach spät verstellt) einer Zeiteinstellung entsprechen, bei der es in Erwartung eines nachfolgenden Starts bei warmem Motor eine niedrigere Zylinderluftladung gibt. Durch Verringern der Zylinderluftladung während des Motorabschaltens kann es möglich sein, die Sauerstoffmenge, die in das Motorabgassystem gepumpt wird, so zu verringern, dass während Starts bei warmem Motor kein zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt zu werden braucht, um das NOx zu steuern. Somit kann die Ventilzeiteinstellung (siehe 510) zwischen t3 und t4 zwei Einstellungen, eine erste Einstellung auf die erste Zeiteinstellung, bei der die Motordrehzahl höher als die Schwellendrehzahl ist, und eine zweite Einstellung auf die zweite Zeiteinstellung, bei der die Motordrehzahl niedriger als die Schwellendrehzahl ist, aufweisen. Bei t4 kann der Motor bis zum vollständigen Stillstand kommen (siehe 502), während das Getriebe weiter rotiert (siehe 504) und während das Fahrzeug bis zu einem Halt ausläuft. Obgleich der Motor im Leerlauf-Halt ist und während das Fahrzeug ausläuft, kann das Getriebe bei t5 heruntergeschaltet werden, während die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.
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Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung in Ansprechen auf eine Drehzahl des Getriebes (z. B. die Getriebeeingangswellen-Drehzahl) so eingestellt werden, dass der Motor neu gestartet werden kann und auf eine zu der Getriebedrehzahl synchrone Drehzahl beschleunigen kann. In einem Beispiel wird die Einlassventil-Schließzeiteinstellung auf früh verstellt, um die Zylinderluftladung zu erhöhen, während eine Getriebedrehzahl erhöht wird. Ferner wird die Einlassventil-Schließzeiteinstellung nach spät verstellt, um die Zylinderluftladung zu verringern, während die Getriebedrehzahl abnimmt. Somit wird die Zylinderluftladung so eingestellt, dass sich die Motordrehzahl während des Motorneustarts schnell an die Getriebedrehzahl annähert. Auf diese Weise können Drehmomentstörungen über den Fahrzeugendantrieb verringert werden.
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Zwischen t5 und t6 kann das Getriebe während der Motor-Leerlauf-Halt-Bedingung mit einem Getriebefeststellmoment festgestellt sein. Somit kann die Ventilzeiteinstellung während des vom Controller initiierten Motorabschaltens auf der Grundlage des Getriebefeststellmoments und der Getriebedrehzahl weiter eingestellt werden. Genauer wird die Ventilzeiteinstellung auf eine Zeiteinstellung eingestellt (hier weiter nach früh verstellt), bei der die Zylinderluftladung erhöht ist, während ein Feststellmoment angelegt wird und/oder erhöht wird, nachdem der Motor nach t5 zu einem Halt gekommen ist. Ferner wird über Verstellen der Nockenzeiteinstellung nach früh oder spät eine umso höhere Zylinderluftladung angewiesen, je höher das an das Getriebe angelegte Feststellmoment ist. Somit wird die Einlassventil-Zeiteinstellung bei den höheren Getriebedrehzahlen (zwischen t4 und t5) auf eine solche Zeiteinstellung eingestellt, dass eine Zylinderluftladung erhöht wird, während die Einlassventil-Zeiteinstellung bei den niedrigeren Getriebedrehzahlen (zwischen t5 und t6) auf eine solche Zeiteinstellung eingestellt wird, dass eine Zylinderluftladung verringert wird. Wenn das Getriebe und der Motor erhalten sind, hören die Einlassventil-Schließzeiteinstellungen, zumindest so lange, bis ein Motorneustart angefordert wird, auf.
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Bei t6 kann der Motor in Ansprechen darauf, dass Neustartbedingungen erfüllt sind (z. B. in Ansprechen auf eine Anforderung für die Klimatisierung) neu gestartet werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Ventilzeiteinstellung auf eine Zeiteinstellung eingestellt (z.B. nach früh verstellt) werden, bei der die Zylinderluftladung erhöht ist, um den Motorneustart zu berücksichtigen. In einem Beispiel kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung für Umgebungsbedingungen zum Zeitpunkt des Motorneustartbefehls eingestellt werden. Wenn die Einlassventil-Schließzeiteinstellung z. B. so eingestellt worden ist, dass in Ansprechen auf einen vom Betreiber initiierten Halt ein Zylinderluftbetrag für Kaltstarts bereitgestellt wird, kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung so eingestellt werden, dass für Starts bei warmem Motor weniger Luft bereitgestellt wird, wenn auf einen vom Betreiber initiierten Halt kein Start bei kaltem Motor folgt. Die Einlassventil-Schließzeiteinstellung wird in Ansprechen auf die Motordrehmomentanforderung und auf die Motordrehzahl, nachdem der Motor neu gestartet worden ist, eingestellt.
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Bei t7 kann wie bei t3 in Ansprechen darauf, dass Leerlauf-Halt-Bedingungen erfüllt sind, eine automatische, vom Controller initiierte Motorabschaltanforderung empfangen werden. Wie bei t3 kann die Ventilzeiteinstellung mit der Motordrehzahl eingestellt werden, während der Motor bis zum Stillstand herunterrotiert, wobei sich die Einstellung ändert, wenn die Motordrehzahl über der Schwellendrehzahl liegt (um einen Fahrermeinungsänderungs-Motorneustart zu ermöglichen), und anders, wenn die Motordrehzahl unter der Schwellendrehzahl liegt (um einen Neustart bei warmem Motor zu ermöglichen).
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Bei t8 wird eine Betreiberabschaltanforderung (z. B. in Ansprechen auf ein Betreiber-Zündschlüssel-Aus) empfangen. In Ansprechen auf die Betreiberabschaltanforderung wird die Ventilschließzeiteinstellung so eingestellt, dass die Zylinderluftladung im Vergleich zu einem vom Controller initiierten Motorhalt erhöht wird. In dem gezeigten Beispiel wird die Einlassventil-Schließzeiteinstellung, die in Ansprechen auf die vom Betreiber angeforderte Motorabschaltung (bei t8) bereitgestellt wird, mehr nach früh verstellt als die Einlassventil-Schließzeiteinstellung, die in Ansprechen auf die vom Controller initiierte Abschaltanforderung (bei t3 oder t7) bereitgestellt wird. Allerdings kann die Einlassventil-Schließzeiteinstellung in alternativen Beispielen auf der Grundlage der Betriebsbedingungen bei t8 stärker nach spät verstellt werden, um die erhöhte Zylinderluftladung bereitzustellen.
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Die bei t8 bestimmten Ventilzeiteinstellungen können aufrechterhalten werden, bis bei t9 eine nachfolgende Motorneustartanforderung empfangen wird. Auf diese Weise kann die Zylinderluftladung durch Vorpositionieren der Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtungen auf der Grundlage des Wesens der Motorabschaltanforderung bei einem nachfolgenden Motorneustart genauer bereitgestellt werden, sodass die Zylinderverdichtungserwärmung und die Motorstartfähigkeit verbessert werden. Falls die Nockenzeiteinstellungs-Vorrichtung elektrisch betätigt wird, kann ferner bei einem Motorneustart bei t9 die Ventilzeiteinstellung auf der Grundlage von Änderungen der Betriebsbedingungen (z. B. Änderungen der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks usw.) seit dem Zeitpunkt, zu dem die Motorabschaltanforderung empfangen wurde (bei t8), weiter eingestellt werden (nicht gezeigt).
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Somit werden die durch Strich-Punkt gezeigten Ventilzeiteinstellungen auf der Grundlage des Typs des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs, z. B. auf der Grundlage des Alkoholgehalts des eingespritzten Kraftstoffs, ebenfalls eingestellt. Die Linie 512 zeigt ein zweites Beispiel von Ventilzeiteinstellungen in Ansprechen auf dieselben Motorneustart- und Motorabschaltanforderungen für ein Szenarium, bei dem der eingespritzte Kraftstoff eine niedrigere Alkoholkonzentration aufweist. In dem gezeigten Beispiel können die Ventilzeiteinstellungen zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt weniger nach früh verstellt werden, während der Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs abnimmt.
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Auf diese Weise kann die Motoreinlassventil-Schließzeiteinstellung in Ansprechen auf eine Betreiber- oder Controller-Motorhaltanforderung in Erwartung eines Motorneustarts eingestellt werden. Ferner können Einlassventil-Schließzeiteinstellungen Einstellungen für Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur und Druck), für die Alkoholkonzentration des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs und für die synchrone Getriebedrehzahl enthalten.
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Es wird angemerkt, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die spezifischen hier beschriebenen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Folge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird diese zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Wirkungen graphisch Code repräsentieren, der in das computerlesbare Ablagemedium in dem Maschinensteuersystem programmiert werden soll.
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Es wird gewürdigt werden, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinn angesehen werden sollen, da zahlreiche Änderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V6-, 14-, 16-, V12- im Gegensatz zu V4- und anderen Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
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Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder auf „ein erstes“ Element oder auf das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollen selbstverständlich die Integration eines oder mehrere solcher Elemente enthalten, zwei oder mehr solche Elemente aber weder erfordern noch ausschließen.
