DE102012204607A1

DE102012204607A1 - System und Verfahren zur Steuerung eines Nockenphasenstellers in einem Motor

Info

Publication number: DE102012204607A1
Application number: DE102012204607A
Authority: DE
Inventors: Etsuko Muraji Stewart; James R. Yurgil
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: US8495981B2; CN102733883A; CN102733883B; DE102012204607B4; US20120247411A1

Abstract

Ein Steuersystem für einen Motor umfasst ein Positionsermittlungsmodul und ein Positionssteuermodul. Das Positionsermittlungsmodul ermittelt eine erste Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors, bevor der Motor abgeschaltet wird, und es ermittelt eine zweite Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors, während der Motor abgeschaltet ist. Das Positionssteuermodul stellt einen Nockenphasensteller bei einem Abschalten des Motors auf die erste Nockenphasenstellerposition ein. Das Positionssteuermodul verstellt den Nockenphasensteller bei einem Start des Motors von der ersten Nockenphasenstellerposition auf die zweite Nockenphasenstellerposition, wenn eine Differenz zwischen der ersten Nockenphasenstellerposition und der zweiten Nockenphasenstellerposition größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Ein Verfahren zum Steuern eines Motors ist ebenfalls vorgesehen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuersysteme und -verfahren für Motoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Steuerung eines. Nockenphasenstellers während eines Abschaltens und Startens eines Motors.
HINTERGRUND
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.
Fahrzeuge weisen typischerweise einen Verbrennungsmotor auf, der ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern verbrennt und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Motor kann Kolben aufweisen, die in den Zylindern eine Hubbewegung ausführen und die mit einer Kurbelwelle gekoppelt sind. Die Kolben führen die Hubbewegung in Ansprechen auf die Verbrennung des Luft- und Kraftstoffgemischs aus und bewirken dadurch die Drehung der Kurbelwelle. Der Motor kann ferner einen Ventiltrieb aufweisen, der die Strömung der Luft in die Zylinder und aus diesen steuert. Der Ventiltrieb kann eine Nockenwelle umfassen, die Einlassventile und Auslassventile zu einer geeigneten Zeit selektiv öffnet und schließt und dadurch die Luftströmung steuert. Die Nockenwelle kann sich mit der Kurbelwelle drehen und dadurch den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens relativ zu einer Position der Kolben in den Zylindern steuern. Der Ventiltrieb kann ferner einen Nockenphasensteller umfassen, der mit der Nockenwelle und der Kurbelwelle gekoppelt ist. Der Nockenphasensteller kann die Drehposition der Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle einstellen, und er kann dadurch den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile relativ zu der Position der Kolben einstellen.
Es wurden Steuersysteme entwickelt, um den Motorbetrieb zu steuern, einschließlich des Abschaltens und Startens des Motors. Stopp-Start-Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und die Emissionen zu verringern. Stopp-Start-Systeme schalten den Motor während Zeitdauern des Motorbetriebs, während derer kein Antriebsdrehmoment von dem Motor angefordert wird, selektiv ab und starten diesen anschließend. Beispielsweise können Start-Stopp-Systeme den Motor abschalten, wenn das Fahrzeug bis zu einem Stopp verlangsamt, wenn es sich einer Verkehrsampel nähert. Die Start-Stopp-Systeme können den Motor starten, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs ein Bremspedal loslässt und/oder ein Gaspedal niederdrückt, was angibt, dass eine Beschleunigung des Fahrzeugs gewünscht ist. Dementsprechend können Start-Stopp-Systeme den Motor während des Fahrzeugbetriebs basierend auf Eingaben von dem Fahrer und/oder basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl, häufig abschalten und starten.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Form sieht die vorliegende Offenbarung ein Steuersystem für einen Motor vor, das ein Positionsermittlungsmodul und ein Positionssteuermodul umfasst. Das Positionsermittlungsmodul ermittelt eine erste Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors, bevor der Motor abgeschaltet wird, und es ermittelt eine zweite Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors, während der Motor abgeschaltet ist. Das Positionssteuermodul stellt einen Nockenphasensteller bei einem Abschalten des Motors auf eine erste Nockenphasenstellerposition ein. Das Positionssteuermodul verstellt den Nockenphasensteller bei einem Start des Motors von der ersten Nockenphasenstellerposition auf die zweite Nockenphasenstellerposition, wenn eine Differenz zwischen der ersten Nockenphasenstellerposition und der zweiten Nockenphasenstellerposition größer als eine vorbestimmte Differenz ist.
Gemäß einem Merkmal ermittelt das Positionsermittlungsmodul die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motorbetriebsbedingung vor dem Abschalten des Motors. Gemäß einem verwandten Merkmal wählt das Positionsermittlungsmodul einen Krümmerabsolutdruck oder einen Umgebungsdruck basierend auf einem Motorabschaltkriterium als die Betriebsbedingung aus. Gemäß einem anderen verwandten Merkmal wählt das Positionsermittlungsmodul den Umgebungsdruck als die Betriebsbedingung aus, wenn der Motor in Ansprechen auf eine Fahrereingabe abgeschaltet wird, und es wählt den Krümmerabsolutdruck als die Betriebsbedingung aus, wenn der Motor in Ansprechen darauf abgeschaltet wird, dass ein Motordrehmoment kleiner als ein vorbestimmtes Drehmoment ist. Gemäß einem noch anderen verwandten Merkmal wählt das Positionsermittlungsmodul den Umgebungsdruck als die Betriebsbedingung aus, wenn ein Zündungsschalter von einer EIN-Position in eine AUS-Position bewegt wurde.
Gemäß anderen Merkmalen ermittelt das Positionsermittlungsmodul die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motortemperatur, einem Krümmerabsolutdruck und/oder einem Umgebungsdruck vor dem Abschalten des Motors. Gemäß noch anderen Merkmalen ist die erste Nockenphasenstellerposition eine Position, die sich von einer vollständig nach früh verstellten Position und einer vollständig nach spät verstellten Position unterscheidet. Gemäß noch anderen Merkmalen stellt das Positionssteuermodul den Nockenphasensteller auf die erste Nockenphasenstellerposition ein, bevor eine Motordrehzahl bei einem Abschalten des Motors Null ist, und es stellt den Nockenphasensteller auf die zweite Nockenphasenstellerposition ein, bevor der Motor bei einem Start des Motors angekurbelt wird. Gemäß weiteren Merkmalen wird der Nockenphasensteller elektrisch betätigt.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Steuersystem für einen Motor vor, das ein Start-Stopp-Modul, ein Positionsermittlungsmodul und ein Positionssteuermodul umfasst. Das Start-Stopp-Modul schaltet den Motor während einer ersten Zeitdauer ab und startet den Motor anschließend nach einer zweiten Zeitdauer. Das Positionsermittlungsmodul ermittelt eine erste Nockenphasenstellerposition während der ersten Zeitdauer basierend auf einer ersten Motorbetriebsbedingung. Das Positionsermittlungsmodul ermittelt ferner eine zweite Nockenphasenstellerposition während der zweiten Zeitdauer basierend auf einer zweiten Motorbetriebsbedingung. Das Positionssteuermodul stellt einen Nockenphasensteller während der ersten Zeitdauer auf die erste Nockenphasenstellerposition ein. Das Positionssteuermodul verstellt den Nockenphasensteller basierend auf einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Nockenphasenstellerposition selektiv von der ersten Nockenphasenstellerposition auf die zweite Nockenphasenstellerposition.
Gemäß einem Merkmal stellt das Positionssteuermodul den Nockenphasensteller auf die zweite Nockenphasenstellerposition ein, wenn die Differenz größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Gemäß einem anderen Merkmal stellt das Positionssteuermodul den Nockenphasensteller auf die erste Nockenphasenstellerposition ein, bevor das Start-Stopp-Modul den Motor abschaltet. Gemäß einem noch anderen Merkmal stellt das Positionssteuermodul den Nockenphasensteller während der zweiten Zeitdauer auf die zweite Nockenphasenstellerposition ein.
Gemäß einer anderen Form sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Steuern eines Motors vor. Das Verfahren umfasst, dass eine erste Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors ermittelt wird, bevor der Motor abgeschaltet wird, und dass eine zweite Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors ermittelt wird, während der Motor abgeschaltet ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass einen Nockenphasensteller bei dem Abschalten des Motors auf die erste Nockenphasenstellerposition eingestellt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Nockenphasensteller bei einem Start des Motors von der ersten Nockenphasenstellerposition auf die zweite Nockenphasenstellerposition verstellt wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Nockenphasenstellerposition und der zweiten Nockenphasenstellerposition größer als eine vorbestimmte Differenz ist.
Gemäß einem Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motorbetriebsbedingung vor dem Abschalten des Motors ermittelt wird. Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass ein Krümmerabsolutdruck oder ein Umgebungsdruck basierend auf einem Motorabschaltkriterium als die Betriebsbedingung ausgewählt werden. Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass der Umgebungsdruck als die Betriebsbedingung ausgewählt wird, wenn der Motor in Ansprechen auf eine Fahrereingabe abgeschaltet wird. Gemäß einem verwandten Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass der Krümmerabsolutdruck als die Betriebsbedingung ausgewählt wird, wenn der Motor in Ansprechen darauf abgeschaltet wird, dass ein Motordrehmoment kleiner als ein vorbestimmtes Drehmoment ist. Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motortemperatur, einem Krümmerabsolutdruck und/oder einem Umgebungsdruck vor dem Abschalten des Motors ermittelt wird. Gemäß verschiedenen anderen Merkmalen ist die erste Nockenphasenstellerposition eine Position, die sich von einer vollständig nach früh verstellten Position und einer vollständig nach spät verstellten Position unterscheidet.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Fahrzeugsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Motorsteuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuersystem für einen Phasensteller gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
4–6 Flussdiagramme sind, die ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung eines Phasenstellers gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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.
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 Gegenständen, 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.
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.
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.
Nockenphasensteller werden typischerweise unter Verwendung von unter Druck stehendem Öl hydraulisch betätigt, das dem Motor beispielsweise durch eine Ölpumpe bereitgestellt wird, die durch den Motor angetrieben wird. Bei einigen Motorsystemen kann das unter Druck stehende Öl während Zeitdauern nicht verfügbar sein, während derer der Motor nicht läuft (d. h. abgeschaltet ist). Ein Vorspannelement kann einen Nockenphasensteller während Zeitdauern, während derer unter Druck stehendes Öl nicht verfügbar ist, in einer vollständig nach spät verstellten oder einer vollständig nach früh verstellten Position vorspannen. Wenn der Motor gestartet wird, kann sich der Nockenphasensteller in der vollständig nach spät verstellten oder in der vollständig nach früh verstellten Position befinden, und er kann dort bleiben, bis ein ausreichender Öldruck verfügbar ist, um die Position des Nockenphasenstellers auf die gewünschte Position einzustellen. Daher kann es eine unerwünschte Verzögerung bei dem Bewegen des Nockenphasenstellers zu einer optimalen Position geben, was zu einer verringerten Motorleistung führt. Beispielsweise kann die Verzögerung eine Zeitdauer erhöhen, die zum Starten des Motors erforderlich ist. In automatischen Start-Stopp-Situationen kann die Verzögerung zu unerwünschten Startzeitdauern des Motors führen. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine optimale Nockenphasenstellerposition im Allgemeinen auf eine gewünschte oder geeignete Nockenphasenstellerposition zum Erreichen der gewünschten Motorleistung.
Das Steuersystem und das Steuerverfahren der vorliegenden Offenbarung verwenden einen elektrisch betätigten Nockenphasensteller, der während Zeitdauern, während derer der Motor abgeschaltet ist, bei verschiedenen Positionen zwischen der vollständig nach spät verstellten und der vollständig nach früh verstellten Position geparkt werden kann. Ein Phasensteller-Steuermodul schätzt bei einem Start des Motors eine optimale Position des Nockenphasenstellers basierend auf Motorbetriebsbedingungen vor dem Abschalten des Motors. Das Phasensteller-Steuermodul bewegt den Nockenphasensteller anschließend vor dem Abschalten des Motors oder währenddessen zu der geschätzten Position. Auf diese Weise kann das Phasensteller-Steuermodul den Nockenphasensteller bei dem Abschalten des Motors bei oder in der Nähe der optimalen Position für das Starten des Motors parken. Unmittelbar vor dem Starten des Motors ermittelt das Phasensteller-Steuermodul eine optimale Position basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungen. Das Phasensteller-Steuermodul bewegt den Nockenphasensteller anschließend zu der optimalen Position, wenn eine Differenz zwischen der optimalen Position und der geschätzten Position größer als eine vorbestimmte Differenz ist. Das Phasensteller-Steuermodul kann den Nockenphasensteller vor dem Ankurbeln des Motors bewegen, um eine Erhöhung der elektrischen Last an dem elektrischen System des Fahrzeugs während des Ankurbelns zu vermeiden.
Indem die optimale Position geschätzt wird und indem der Nockenphasensteller bei dem Abschalten des Motors zu der geschätzten Position bewegt wird, kann der Nockenphasensteller in einer Position bei oder in der Nähe einer optimalen Position für einen Start geparkt werden. Insbesondere wenn die Motorabschaltzeit relativ kurz ist, wie beispielsweise bei automatischen Start-Stopp-Situationen, können die Motorbetriebsbedingungen, zum Schätzen der optimalen Position verwendet werden, relativ konstant bleiben, und der Nockenphasensteller wird bei oder in der Nähe der optimalen Position zum Starten des Motors geparkt. Das Parken des Nockenphasenstellers bei oder in der Nähe der optimalen Position vor dem Abschalten des Motors kann die Startbarkeit des Motors, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Emissionen verbessern.
Unter spezieller Bezugnahme auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm gezeigt, das ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Fahrzeugsystem 100 umfasst einen Antriebsstrang 102, der durch ein Antriebsstrang-Steuermodul 104 gesteuert wird. Der Antriebsstrang 102 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das zum Antreiben eines oder mehrerer Räder 106 des Fahrzeugs verwendet wird, und er umfasst ein Motorsystem 110, ein Getriebe 112 und einen Endantrieb 114. Das Motorsystem 110 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das über das Getriebe 112 mittels des Endantriebs 114 bei einem oder mehreren Übersetzungsverhältnissen auf die Räder 106 übertragen wird. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Getriebe oder Endantriebe eines speziellen Typs beschränkt. Beispielsweise kann das Getriebe 112 ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe sein. Zusätzlich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Antriebsstränge einer speziellen Konstruktion beschränkt. Beispielsweise kann der Antriebsstrang 102 eine Konstruktion mit Vorderradantrieb, eine Konstruktion mit Hinterradantrieb oder eine Konstruktion mit Allradantrieb aufweisen.
Das Antriebsstrang-Steuermodul 104 steuert den Betrieb des Antriebsstrangs 102 basierend auf verschiedenen Fahrereingaben, Fahrzeugbetriebsbedingungen und anderen Fahrzeugsystemsignalen. Die Fahrereingaben werden durch Fahrerschnittstellenmodule 120 empfangen, die Fahrersignale in Ansprechen auf die Fahrereingaben erzeugen. Die Fahrerschnittstellenmodule 120 können einen Zündungsschalter 122 umfassen, der durch den Fahrer beeinflusst wird, um das Fahrzeug zu starten und abzuschalten. Der Zündungsschalter 122 kann mehrere Positionen aufweisen, beispielsweise eine AUS-Position, eine EIN-Position und eine ANKURBEL-Position. Der Zündungsschalter 122 kann ein Zündungssignal 124 ausgeben, das die Position des Zündungsschalters angibt. Die Fahrerschnittstellenmodule 120 können ferner beispielsweise ein Gaspedal (nicht gezeigt) und ein Bremspedal (nicht gezeigt) umfassen, die durch den Fahrer beeinflusst werden und ein Gaspedal-Positionssignal bzw. ein Bremspedal-Positionssignal erzeugen. Verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen und -parameter werden durch Sensoren gemessen und/oder durch Module ermittelt, wie nachstehend im weiteren Detail diskutiert wird. Die Fahrzeugsystemsignale umfassen die Fahrersignale und andere Signale 130, die durch die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugsystems 100 erzeugt werden.
Unter spezieller Bezugnahme auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm gezeigt, das eine beispielhafte Implementierung des Motorsystems 110 in einem Motorsteuersystem 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Im Allgemeinen umfasst das Motorsystem 110 einen Verbrennungsmotor (ICE) 202, der durch ein Motorsteuermodul (ECM) 204 basierend auf verschiedenen Fahrereingaben, Motorbetriebsbedingungen und anderen Fahrzeugsystemsignalen gesteuert wird. Das Motorsystem 110 umfasst ein Start-Stopp-System, das den ICE 202 während Zeitdauern des Fahrzeugbetriebs selektiv abschaltet und startet, wie nachstehend in weiterem Detail diskutiert wird.
Der ICE 202 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, indem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch (AF-Gemisch) verbrannt wird, und er kann einer von verschiedenen Typen sein. Beispielsweise kann der ICE 202 ein Motor mit Funkenzündung (SI-Motor) oder ein Motor mit Kompressionszündung (CI-Motor) sein. Der ICE 202 kann eine Konfiguration vom V-Typ oder eine Reihenkonfiguration aufweisen. Zu Beispielzwecken ist der ICE 202 als ein Hubkolben-SI-Motor dargestellt, der einen einzelnen Kolben 210 aufweist, der mit einer Kurbelwelle 212 gekoppelt ist. Der ICE 202 ist der Einfachheit halber als ein Einzelzylindermotor dargestellt, es versteht sich jedoch anhand der nachfolgenden Diskussion, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für Motoren mit mehreren Zylindern gilt. Der Kolben 210 führt in einem Zylinder 214 eine Hubbewegung zwischen einer oberen Totpunktposition (TDC-Position) und einer unteren Totpunktpunktposition (BDC-Position) aus. Bei der TDC-Position befindet sich ein Volumen des Zylinders 214 bei einem Minimum. Bei der BDC-Position befindet sich das Volumen des Zylinders 214 bei einem Maximum.
Der ICE 202 umfasst ein Startsystem 215, ein Einlasssystem 216, ein Kraftstoffsystem 218, ein Zündungssystem 220, einen Ventiltrieb 222 und ein Auslasssystem 224. Das Startsystem 215 liefert ein Eingangsdrehmoment zum Starten des ICE 202, und es kann einer von verschiedenen Typen sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Startsystem 215 einen elektrischen Anlasser (nicht gezeigt) umfassen, der mittels eines Schwungrads antreibend mit der Kurbelwelle 212 gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Startsystem 215 einen elektrischen Motor-Generator (nicht gezeigt) umfassen, der mittels eines Riemens antreibend mit der Kurbelwelle 212 gekoppelt ist. Das Einlasssystem 216 steuert eine Luftmassenströmung (MAF) der Luft, die in den ICE 202 eintritt, und verteilt die Luft mittels Einlassöffnungen (nicht gezeigt) an den Zylinder 214.
Das Einlasssystem 216 kann eine Drossel 226, welche die MAF steuert, und einen Einlasskrümmer 228 umfassen, der die Luft an den Zylinder 214 verteilt. Die Drossel 226 kann ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Das Kraftstoffsystem 218 führt dem ICE 202 Kraftstoff zu, und es kann eine Kraftstofftankbaugruppe (nicht gezeigt) umfassen, das den Kraftstoff enthält, sowie eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, die eine Menge des zugeführten Kraftstoffs steuern. Bei verschiedenen Implementierungen, wie beispielsweise bei einer Implementierung mit Zentralpunkteinspritzung und einer Implementierung mit Mehrpunkteinspritzung, können die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff stromaufwärts des Zylinders 214 in das Einlasssystem 216 einspritzen. Bei alternativen Implementierungen mit Direkteinspritzung können die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff direkt in den Zylinder 214 einspritzen. Zu Beispielzwecken ist eine einzelne Kraftstoffeinspritzeinrichtung 230 gezeigt, die sich in dem Einlasskrümmer 228 erstreckt. Das Zündungssystem 220 liefert Energie zum Auslösen der Verbrennung in dem Zylinder 214 in der Form eines Zündfunkens, der von einer Zündkerze 232 geliefert wird, die sich in dem Zylinder 214 erstreckt. Bei alternativen Implementierungen, wie beispielsweise bei CI-Motorimplementierungen, kann die Zündkerze 232 weggelassen werden, und die Verbrennung kann durch die Kompression des A/F-Gemischs ausgelöst werden.
Der Ventiltrieb 222 steuert den zeitlichen Verlauf und die Menge der Einlassluft, die in den Zylinder 214 eintritt und den Kraftstoff umfasst, der mit der Einlassluft vermischt ist. Der Ventiltrieb 222 umfasst zumindest ein Einlassventil und zumindest ein Auslassventil, die durch eine Nockenwelle betätigt werden, und er kann eine von verschiedenen Konfigurationen aufweisen, beispielsweise eine Konfiguration mit obenliegender Nockenwelle oder eine Konfiguration mit Nocken im Block. Zu Beispielzwecken weist der dargestellte Ventiltrieb 222 eine Konfiguration mit obenliegender Nockenwelle auf, die ein Einlassventil 234 und ein Auslassventil 236 umfasst, die durch eine erste Nockenwelle 238 bzw. eine zweite Nockenwelle 240 betätigt werden. Das Einlassventil 234 ist in einer Einlassöffnung (nicht gezeigt) angeordnet und erstreckt sich in dem Zylinder 214. In einer offenen Position ermöglicht das Einlassventil 234, dass Luft und Kraftstoff über das Einlasssystem 216 in den Zylinder 214 eintreten. In einer geschlossenen Position verschließt das Einlassventil 234 den Zylinder 214 gegenüber dem Einlasssystem 216. Das Auslassventil 236 ist in einer Auslassöffnung (nicht gezeigt) angeordnet und erstreckt sich in dem Zylinder 214. In einer offenen Position ermöglicht das Auslassventil 236, dass Verbrennungsgase aus dem Zylinder 214 in das Auslasssystem 224 austreten. In einer geschlossenen Position verschließt das Auslassventil 236 den Zylinder 214 gegenüber dem Auslasssystem 224. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassventile und/oder Auslassventile für jeden Zylinder des ICE 202 vorgesehen sein.
Die erste Nockenwelle 238 und die zweite Nockenwelle 240 sind mit der Kurbelwelle 212 gekoppelt und drehen sich mit dieser. Die erste Nockenwelle 238 und die zweite Nockenwelle 240 können mittels einer Kette oder eines Riemens mit der Kurbelwelle 212 gekoppelt sein, und auf diese Weise kann die Drehung der ersten Nockenwelle 238 und der zweiten Nockenwelle 240 mit der Drehung der Kurbelwelle 212 synchronisiert werden. Die erste Nockenwelle 238 steuert das Öffnen und Schließen des Einlassventils 234 relativ zu der TDC- und der BDC-Position (d. h. den zeitlichen Verlauf des Einlassventils) und umfasst einen Nocken 242, der mit dem Einlassventil 234 in Eingriff steht. Die zweite Nockenwelle 240 steuert das Öffnen und Schließen des Auslassventils 236 relativ zu der TDC- und der BDC-Position (d. h. den zeitlichen Verlauf des Auslassventils) und umfasst einen Nocken 244, der mit dem Auslassventil 236 in Eingriff steht. Wenn sich die erste und die zweite Nockenwelle 238, 240 drehen, verschieben die Nocken 242, 244 die entsprechenden Einlass- und Auslassventile 234, 236 zwischen der offenen und der geschlossenen Position.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst der Ventiltrieb 222 ferner ein Nockenphasenstellersystem, das den zeitlichen Verlauf des Einlass- und/oder des Auslassventils weiter steuert, indem ein Phasenwinkel zwischen der ersten und/oder zweiten Nockenwelle 238, 240 und der Kurbelwelle 212 gesteuert wird. Das dargestellte Phasenstellersystem umfasst einen Einlassphasensteller 250, einen Auslassphasensteller 252 und ein Motortreibermodul 254. Der Einlassphasensteller 250 steuert ferner den zeitlichen Verlauf des Einlassventils, in dem die Drehposition der ersten Nockenwelle 238 relativ zu der Kurbelwelle 212 selektiv eingestellt wird, welche als ein Einlassphasenwinkel bezeichnet werden kann. Der Einlassphasensteller 250 umfasst einen Getriebezug 256, einen Elektromotor 258 und einen Positionssensor 260. Der Getriebezug 256 umfasst ein Antriebszahnrad (nicht gezeigt) in einer kämmenden Anordnung mit einem angetriebenen Zahnrad (nicht gezeigt). Das Antriebszahnrad ist mit der Kurbelwelle 212 gekoppelt, und das angetriebene Zahnrad ist mit der ersten Nockenwelle 238 gekoppelt. Bei verschiedenen Anordnungen können ein oder mehrere dazwischenliegende Zahnräder zwischen dem Antriebszahnrad und dem angetriebenen Zahnrad dazwischengeschaltet sein.
Der Elektromotor 258 ist antreibend mit dem Getriebezug 256 gekoppelt. Die Drehung des Elektromotors 258 in einer ersten Drehrichtung verstellt den Einlassphasenwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 238 und der Kurbelwelle 212 nach früh. Die Drehung des Elektromotors 258 in einer zweiten Drehrichtung verstellt den Einlassphasenwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 238 und der Kurbelwelle 212 nach spät. Der Getriebezug 256 und der Elektromotor 258 wirken zusammen, um den Phasenwinkel während Zeitdauern zu halten, während derer sich der Elektromotor 258 nicht dreht, beispielsweise dann, wenn der Elektromotor 258 nicht mit Strom versorgt wird. Der Positionssensor 260 detektiert eine Drehposition des Elektromotors 258 und gibt ein Signal aus, das die detektierte Drehposition angibt.
Der Auslassphasensteller 252 steuert ferner den zeitlichen Verlauf des Auslassventils, indem die Drehposition der zweiten Nockenwelle 240 relativ zu der Kurbelwelle 212 selektiv eingestellt wird, welche als ein Auslassphasenwinkel bezeichnet werden kann. Der Auslassphasensteller 252 ist dem Einlassphasensteller 250 strukturell und funktional ähnlich. Der Auslassphasensteller 252 umfasst einen Getriebezug 262, einen Elektromotor 264 und einen Positionssensor 266, die dem Getriebezug 256, dem Elektromotor 258 und dem Positionssensor 260, die vorstehend diskutiert wurden, im Wesentlichen ähnlich sind.
Das Motortreibermodul 254 steuert die Einlass-Phasenstellerposition und die Auslass-Phasenstellerposition (die gemeinsam als Nockenphasenstellerpositionen bezeichnet werden) basierend auf verschiedenen Eingaben. Die Eingaben umfassen verschiedene Steuerwerte, die von dem ECM 204 empfangen werden und Steuerwerte für die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition umfassen (die gemeinsam als Steuerwerte für die Nockenphasenstellerpositionen bezeichnet werden). In Ansprechen auf die zeitlichen Steuerwerte stellt das Motortreibermodul 254 die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition auf die angewiesene Einlass- und Auslass-Phasenstellerposition ein. Das Motortreibermodul 254 stellt die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition ein, indem der Betrieb der Elektromotoren 258, 264 gesteuert wird. Das Motortreibermodul 254 kann den gegenwärtigen Einlass- und Auslassphasenwinkel messen, um zu ermitteln, mit welcher Drehrichtung die Elektromotoren 258, 264 betrieben werden sollen, um den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 zum Erreichen der angewiesenen Positionen nach früh oder nach spät zu verstellen.
Beispielsweise kann ein Kurbelwellen-Positionssensor 268 eine Drehposition der Kurbelwelle 212 detektieren und ein Kurbelwellen-Positionssignal (CPS) 270 ausgeben, das die detektierte Kurbelwellen-Drehposition angibt. Nockenwellensensoren 272, 274 können die Drehpositionen der ersten bzw. der zweiten Nockenwelle 238, 240 detektieren. Die Nockenwellensensoren 272, 274 geben jeweils Nockenwellen-Positionssignale 276, 278 aus, welche die detektierten Einlass- und Auslassnockenwellen-Drehpositionen angeben. Das Motortreibermodul 254 kann den gegenwärtigen Einlass- und Auslass-Phasenstellerwinkel basierend auf den Signalen 270, 276, 278 ermitteln. Wenn Einstellungen ausgeführt werden, kann das Motortreibermodul 254 den Betrieb der Elektromotoren 258, 264 basierend auf den Ausgaben der Positionssensoren 260, 266 steuern. Auf diese Weise können der Einlass- und der Auslassphasensteller 250, 252 zu einer geeigneten Zeit auf die gewünschten Nockenphasenstellerpositionen eingestellt werden.
Während des Betriebs des ICE 202 wird Einlassluft mittels des Kolbens 210 durch die Drossel 226, den Einlasskrümmer 228 und das Einlassventil 234 in den Zylinder 214 angesaugt, und sie vermischt sich mit Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 230 zugeführt wird. Das A/F-Gemisch wird durch den Kolben 210 komprimiert und anschließend durch die Zündkerze 232 gezündet. Die Verbrennung des A/F-Gemischs treibt den Kolben 210 an, der wiederum die Kurbelwelle 212 antreibt und dadurch das Antriebsdrehmoment erzeugt. Das Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, wird mittels des Kolbens durch das Auslassventil 236 aus dem Zylinder 214 ausgestoßen, und es tritt in das Auslasssystem 224 ein.
Das ECM 204 steuert den Betrieb des ICE 202 und spezieller die Motordrehmomentausgabe, indem verschiedene Motorbetriebsparameter gesteuert werden, welche die MAF, das A/F-Verhältnis, den Zündfunkenzeitpunkt und den zeitlichen Verlauf der Ventile umfassen. Das dargestellte ECM 204 implementiert eine Nockenphasenstellersteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das ECM 204 steuert den Betrieb, in dem verschiedene Steuerwerte in Steuersignalen ausgegeben werden, die zeitliche Steuersignale sein können, die mit der Kurbelwellen-Drehposition synchronisiert sind. Das ECM 204 kann die zeitlichen Steuersignale basierend auf dem CPS-Signal 270 ausgeben, das von dem Kurbelwellen-Positionssensor 268 ausgegeben wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst das ECM 204 ein Start-Stopp-Modul 280 und ein Phasensteller-Steuermodul 282. Das Start-Stopp-Modul 280 überwacht verschiedene Fahrzeugsystemsignale und Betriebsparameter, und auf eine kontrollierte Weise, die auf verschiedenen Kriterien basiert, schaltet es den ICE 202 selektiv ab und startet es diesen erneut. Bei einer beispielhaften Implementierung umfassen die Kriterien durch den Fahrer ausgelöste Abschalt- und Startkriterien und automatische Abschalt- und Startkriterien. Die durch den Fahrer ausgelösten Abschalt- und Startkriterien umfassen, ob der Fahrer den Zündungsschalter 122 zwischen dessen verschiedenen Positionen bewegt hat. Das Start-Stopp-Modul 280 löst einen durch den Fahrer ausgelösten Abschaltprozess in Ansprechen darauf aus, dass der Fahrer den Zündungsschalter 122 von einer EIN-Position in eine AUS-Position umschaltet. Das Start-Stopp-Modul 280 löst einen durch den Fahrer ausgelösten Startprozess in Ansprechen darauf aus, dass der Fahrer den Zündungsschalter 122 von einer AUS-Position in eine EIN-Position umschaltet.
Die automatischen Abschalt- und Startkriterien umfassen, ob ein Motordrehmoment erforderlich ist. Das Start-Stopp-Modul 280 schaltet den ICE 202 während Zeitdauern des Fahrzeugbetriebs selektiv ab, während derer keine Motordrehmomentausgabe erforderlich ist. Das Start-Stopp-Modul 280 kann basierend auf verschiedenen Betriebsparametern periodisch ermitteln, wie beispielsweise basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, der Gaspedalposition und der Bremspedalposition, ob ein Motordrehmoment erforderlich ist. Das Start-Stopp-Modul 280 löst einen automatischen Abschaltprozess aus, wenn eine gewünschte Motordrehmomentausgabe kleiner als ein vorbestimmtes Drehmoment oder gleich diesem ist. Das Start-Stopp-Modul 280 löst anschließend einen automatischen Startprozess aus, wenn die gewünschte Motordrehmomentausgabe größer als das vorbestimmte Drehmoment ist.
Das Start-Stopp-Modul 280 gibt ein Start-Stopp-Signal 284 aus, welches das Phasensteller-Steuermodul 282 darüber informiert, welche Kriterien für das Abschalten oder Starten des ICE 202 erfüllt wurden. Das Start-Stopp-Modul 280 wartet eine erste Zeitdauer, bevor es den ICE 202 abschaltet, um dem Phasensteller-Steuermodul 282 zu ermöglichen, die Nockenphasenstellerpositionen auf die gewünschten Positionen zum Starten des ICE 202 einzustellen. Das Start-Stopp-Modul 280 wartet eine zweite Zeitdauer, bevor es den ICE 202 startet, um dem Phasensteller-Steuermodul 282 zu ermöglichen, die Nockenphasenstellerpositionen selektiv zu verstellen, wie nachstehend in weiterem Detail diskutiert wird.
Das Phasensteller-Steuermodul 282 überwacht verschiedene Fahrzeugsystemsignale und Betriebsparameter und steuert die Nockenphasenstellerpositionen. Bei einer beispielhaften Implementierung umfassen die Motorbetriebsparameter den Krümmerabsolutdruck (MAP), die Motortemperatur und den Umgebungsdruck oder den barometrischen Druck. Ein MAP-Sensor 286, der sich in dem Einlasskrümmer 228 erstreckt, kann den MAP detektieren und ein MAP-Signal 288 ausgeben, das den detektierten MAP angibt. Die Motortemperatur kann basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels geschätzt werden, das durch ein Kühlsystem des ICE 202 strömt. Ein Kühlmittel-Temperatursensor 290, der sich in dem Kühlsystem erstreckt, kann eine Kühlmitteltemperatur detektieren, und ein Kühlmittel-Temperatursignal (CTS) 292 ausgeben, das die detektierte Kühlmitteltemperatur angibt. Das Phasensteller-Steuermodul 282 steuert die Nockenphasenstellerpositionen, indem Steuerwerte für die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition jeweils in zeitlichen Steuersignalen 294 bzw. 296 an das Motortreibermodul 254 ausgegeben werden.
Unter spezieller Bezugnahme auf 3 ist ein Funktionsblockdiagramm gezeigt, das eine beispielhafte Implementierung des Phasensteller-Steuermoduls 282 in einem Phasensteller-Steuersystem 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Phasensteller-Steuermodul 282 umfasst ein Speichermodul 302, ein Umgebungsdruckmodul 304, ein Positionsermittlungsmodul 306 und ein Positionssteuermodul 308. Das Speichermodul 302 umfasst einen nichtflüchtigen Speicher, in dem verschiedene Steuerwerte, die durch das Phasensteller-Steuersystem 300 verwendet werden, zum Abrufen gespeichert werden. Das Umgebungsdruckmodul 304 ermittelt periodisch einen gegenwärtigen Umgebungsdruck und gibt den gegenwärtigen Umgebungsdruck in einem Umgebungsdrucksignal 310 aus. Der Umgebungsdruck kann gemäß verschiedenen Verfahren ermittelt werden, die auf verschiedenen Betriebsparametern basieren. Beispielsweise kann der Umgebungsdruck während Zeitdauern, während derer der ICE 202 nicht läuft, basierend auf dem MAP ermittelt werden. Dementsprechend kann das Umgebungsdruckmodul 304 das MAP-Signal 288 empfangen und den Umgebungsdruck basierend auf dem MAP ermitteln, der während verschiedener Ausschaltzeitdauern des Motors angegeben wird.
Das Positionsermittlungsmodul 306 überwacht das Start-Stopp-Signal 284 und ermittelt periodisch eine gewünschte Einlass-Phasenstellerposition und eine gewünschte Auslass-Phasenstellerposition (gemeinsam als gewünschte Nockenphasenstellerpositionen bezeichnet) basierend auf verschiedenen Fahrzeugbetriebsparametern und Fahrzeugsystemsignalen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt das Positionsermittlungsmodul 306 das MAP-Signal 288, das CTS-Signal 292 und das Umgebungsdrucksignal 310. Das Positionsermittlungsmodul 306 gibt die gewünschte Einlass-Phasenstellerposition in einem Einlasspositionssignal 312 und die gewünschte Auslass-Phasenstellerposition in einem Auslasspositionssignal 314 aus. Während Zeitdauern, während derer der ICE 202 läuft, gibt das Positionsermittlungsmodul 306 im Allgemeinen gewünschte Nockenphasenstellerpositionen zum Erreichen des gewünschten Motorbetriebs aus, beispielsweise zum Erreichen einer gewünschten Motordrehmomentausgabe.
Wenn das Start-Stopp-Modul 280 das Positionsermittlungsmodul 306 darüber informiert, dass der ICE 202 abgeschaltet wird, schätzt das Positionsermittlungsmodul 306 optimale Nockenphasenstellerpositionen zum Starten des ICE 202, nachdem der ICE 202 abgeschaltet ist. Das Positionsermittlungsmodul 306 gibt die geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen als die gewünschten Nockenphasenstellerpositionen aus. Spezieller ermittelt das Positionsermittlungsmodul 306 dann, wenn das Start-Stopp-Signal 284 angibt, dass die durch den Fahrer ausgelösten Kriterien erfüllt wurden, die optimale Einlass- und Auslass-Phasenstellerposition unter Verwendung einer ersten Nachschlagetabelle. Die geschätzte optimale Einlass-Phasenstellerposition (ICPP1) und die geschätzte optimale Auslass-Phasenstellerposition (ECPP1) werden basierend auf der gegenwärtigen Motortemperatur und dem gegenwärtigen Atmosphärendruck aus der ersten Nachschlagetabelle abgerufen. Die erste Nachschlagetabelle ist in dem Speichermodul 302 gespeichert und umfasst vorbestimmte Nockenphasenstellerpositionen, die erwarteten optimalen Nockenphasenstellerpositionen nach einer längeren Ausschaltzeitdauer des Motors entsprechen. Die Nockenphasenstellerpositionen können beispielsweise während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugkonstruktion für verschiedene erwartete Ausschaltzeitdauern des Fahrzeugs vorbestimmt werden. Bei alternativen Implementierungen können die optimale Einlass- und Auslass-Phasenstellerposition unter Verwendung einer vorbestimmten Gleichung basierend auf der gegenwärtigen Motortemperatur und dem gegenwärtigen Atmosphärendruck geschätzt werden.
Wenn das Start-Stopp-Signal angibt, dass die automatischen Start-Stopp-Kriterien erfüllt wurden, ermittelt das Positionsermittlungsmodul 306 die optimale Einlass- und Auslass-Phasenstellerposition anhand einer zweiten Nachschlagetabelle. Die geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 werden basierend auf der gegenwärtigen Motortemperatur und dem gegenwärtigen MAP aus der zweiten Nachschlagetabelle abgerufen. Die zweite Nachschlagetabelle ist in dem Speichermodul 302 gespeichert und umfasst vorbestimmte Nockenphasenstellerpositionen, die optimalen Nockenphasenstellerpositionen nach einer relativ kurzen Ausschaltzeitdauer des Motors entsprechen. Die gewünschte Einlass- und Auslass-Phasenstellerposition können beispielsweise während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugkonstruktion für verschiedene erwartete Zeitdauern bei der automatischen Motorabschaltung vorbestimmt werden. Bei alternativen Implementierungen können die optimalen Nockenphasenstellerpositionen anhand einer vorbestimmten Gleichung basierend auf der gegenwärtigen Motortemperatur und dem gegenwärtigen MAP geschätzt werden.
Wenn das Start-Stopp-Modul 280 das Positionsermittlungsmodul 306 darüber informiert, dass der ICE 202 gestartet wird, ermittelt das Positionsermittlungsmodul 306 anschließend erneut die optimalen Nockenphasenstellerpositionen zum Starten des ICE 202 basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen. Das Positionsermittlungsmodul 306 ermittelt neue optimale Nockenphasenstellerpositionen unter Verwendung einer dritten Nachschlagetabelle. Die neue optimale Einlass-Phasenstellerposition (ICPP2) und die neue optimale Auslass-Phasenstellerposition (ECPP2) können basierend auf verschiedenen Betriebsparametern, die beispielsweise die Motorkühlmitteltemperatur und den MAP umfassen, aus der dritten Nachschlagetabelle abgerufen werden. Die dritte Nachschlagetabelle ist in dem Speichermodul 302 gespeichert und umfasst vorbestimmte Nockenphasenstellerpositionen, um einen gewünschten Start des Motors zu erreichen, beispielsweise eine gewünschte Zeitdauer für das Ankurbeln des Motors. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Positionsermittlungsmodul 306 beginnen, die optimalen Nockenphasenstellerpositionen während einer Zeitdauer, die nach dem Abschalten des Motors beginnt, periodisch erneut zu ermitteln, bevor das Start-Stopp-Modul 280 ermittelt, dass die Motorstartkriterien erfüllt wurden. Auf diese Weise können die Einlass- und die Auslass-Nockenphasenstellerposition während der Zeitdauer zwischen dem Abschalten des Motors und dem Starten des Motors selektiv angepasst oder aktualisiert werden.
Das Positionssteuermodul 308 empfängt das Start-Stopp-Signal 284, das Einlasspositionssignal 312 und das Auslasspositionssignal 314, und es steuert die Nockenphasenstellerpositionen mittels der zeitlichen Steuersignale 294, 296. Basierend auf den vorstehenden Signalen stellt das Positionssteuermodul 308 die Nockenphasenstellerpositionen auf die gewünschten Nockenphasenstellerpositionen bei dem Abschalten des Motors und bei dem Starten des Motors ein. Spezieller gibt das Positionssteuermodul 308 dann, wenn die Kriterien für das Abschalten des Motors erfüllt sind, Positionssteuersignale aus, um die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition auf die jeweiligen geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 einzustellen. Bei verschiedenen Implementierungen stellt das Positionssteuermodul 308 die Nockenphasenstellerpositionen auf die ICPP1- und die ECPP1-Position während der ersten Zeitdauer ein, bevor der ICE 202 abgeschaltet wird. Während des Abschaltprozesses des Motors gibt das Positionssteuermodul 308 Positionssteuerwerte aus, um den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 auf den geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 zu halten. Bei alternativen Implementierungen stellt das Positionssteuermodul 308 die Nockenphasenstellerpositionen während des Abschaltprozesses des Motors auf die ICPP1- und die ECPP1-Position ein.
Nach dem Abschalten des Motors verstellt das Positionssteuermodul 308 dann, wenn die Startkriterien für den Motor erfüllt sind, den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 selektiv auf die neuen optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP2 und ECPP2. Das Positionssteuermodul 308 verstellt den Eilassphasensteller 250 von der ICPP1-Position auf die ICPP2-Position, wenn eine Differenz zwischen der ICPP1- und der ICPP2-Position größer als eine erste vorbestimmte Differenz ist. Das Positionssteuermodul 308 verstellt den Auslassphasensteller 252 von der ECPP1-Position auf die ECPP2-Position, wenn eine Differenz zwischen der ECPP1- und der ECPP2-Position größer als eine zweite vorbestimmte Differenz ist. Das Positionssteuermodul 308 kann den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 während der zweiten Zeitdauer vor dem Starten des ICE 202 oder alternativ während einer Zeitdauer des Motorstartprozesses auf die ICPP2- und die ECPP2-Position verstellen. Indem die Einstellungen während der zweiten Zeitdauer durchgeführt werden, kann eine zusätzliche elektrische Last durch die Elektromotoren 258, 264 an dem elektrischen System des Fahrzeugs während des Motorstartprozesses vermieden werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Positionssteuermodul 308 die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition selektiv einstellen, bevor die Motorstartkriterien erfüllt sind. Beispielsweise kann das Positionssteuermodul 308 die Einlass- und die Auslass-Phasenstellerposition basierend auf neuen geschätzten optimalen Phasenstellerpositionen selektiv einstellen, die ermittelt werden, nachdem der Motor abgeschaltet ist und bevor die Motorstartkriterien erfüllt sind.
Unter spezieller Bezugnahme auf 4–6 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Steuern von Nockenphasenstellern eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 400 kann in einem oder mehreren Modulen eines Phasensteller-Steuersystems implementiert werden, wie beispielsweise in dem Phasensteller-Steuersystem 300, das vorstehend diskutiert wurde. Der Einfachheit halber wird das Verfahren 400 unter Bezugnahme auf die verschiedenen Komponenten des Phasensteller-Steuersystems 300 beschrieben, wenn dies geeignet ist. Auf diese Weise kann der Betrieb des Phasensteller-Steuersystems 300 vollständiger beschrieben und verstanden werden.
Unter spezieller Bezugnahme auf 4 ist ein Start des Verfahrens 400 mit 402 bezeichnet. Bei 404 ermittelt das Start-Stopp-Modul 280 basierend auf den Kriterien für die automatische und die durch den Fahrer ausgelöste Abschaltung, ob der ICE 202 abgeschaltet werden soll. Wenn Ja, informiert das Start-Stopp-Modul 280 das Phasensteller-Steuermodul 282 mittels des Start-Stopp-Signals 284, dass der ICE 202 abgeschaltet wird, und die Steuerung fährt bei 406 fort. Bei 406 ermittelt das Phasensteller-Steuermodul 282 anhand des Start-Stopp-Signals 284, ob die Kriterien für die automatische Abschaltung erfüllt wurden. Wenn Ja, fährt die Steuerung anschließend bei 408–414 fort, ansonsten fährt die Steuerung bei 418–424 fort. Bei 408 ruft das Positionsermittlungsmodul 306 die geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 basierend auf der gegenwärtigen Motortemperatur und dem gegenwärtigen MAP aus der zweiten Nachschlagetabelle ab.
Bei 410 stellt das Positionssteuermodul 308 den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 auf die geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 ein, die bei 408 ermittelt wurden, indem geeignete Steuerwerte an das Motortreibermodul 254 ausgegeben werden. Bei 412 schaltet das Start-Stopp-Modul 280 den ICE 202 ab. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Motorabschaltung auftreten, während der Einlass- und der Auslassphasensteller 250, 252 zu den geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 bewegt werden. Bei 414 ermittelt das Start-Stopp-Modul 280, ob mit einem automatischen Motorstart fortgefahren werden soll. Wenn Ja, fährt die Steuerung bei 500 fort (5), was mit 416 bezeichnet ist, ansonsten fährt die Steuerung bei 420 fort. Die Steuerung fährt mit dem automatischen Motorstart fort, wenn es keinen vorherrschenden Grund dafür gibt, den ICE 202 abzuschalten. Beispielsweise fährt die Steuerung mit einem automatischen Motorstart fort, wenn der Fahrer kein Abschalten des Motors ausgelöst hat, indem der Zündungsschalter 122 in die AUS-Position bewegt wird.
Bei 418 ruft das Positionssteuermodul 308 die geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 basierend auf der gegenwärtigen Motorkühlmitteltemperatur und dem gegenwärtigen Umgebungsdruck aus der ersten Nachschlagetabelle ab. Bei 420 stellt das Positionssteuermodul 308 den Einlass- und den Auslassphasensteller 250, 252 auf die jeweilige geschätzte optimale Nockenphasenstellerposition ICPP1 bzw. ECPP1 ein, die bei 418 ermittelt wurden, indem die geeigneten Steuerwerte an das Motortreibermodul 254 ausgegeben werden. Bei 422 schaltet das Start-Stopp-Modul 280 den ICE 202 ab. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Motorabschaltung auftreten, während der Einlass- und der Auslassphasensteller 250, 252 zu den geschätzten optimalen Nockenphasenstellerpositionen ICPP1 und ECPP1 bewegt werden. Bei 424 schaltet das ECM 204 das Fahrzeug ab. Von 424 aus fährt die Steuerung bei 600 fort (6), was mit dem Bezugszeichen 426 bezeichnet ist.
Unter spezieller Bezugnahme auf 5 kann die Steuerung von 414 aus bei 500 fortfahren, was mit dem Bezugszeichen 416 bezeichnet ist. Bei 500 ermittelt das Start-Stopp-Modul 280 basierend auf den Kriterien für den automatischen Start, ob der ICE 202 gestartet werden soll. Wenn Ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 502 voran, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist. Bei 502 ermittelt das Positionsermittlungsmodul 306 die neuen optimalen Einlass- und Auslass-Phasenstellerpositionen ICPP2 und ECPP2 basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen. Bei 504 ermittelt das Positionssteuermodul 308 eine erste Differenz zwischen ICPP1 und ICPP2 sowie eine zweite Differenz zwischen ECPP1 und ECPP2. Das Positionssteuermodul 308 ermittelt anschließend, ob die erste Differenz größer als eine erste vorbestimmte Differenz ist. Wenn Ja, fährt die Steuerung des Einlassphasenstellers 250 anschließend bei 506 fort, ansonsten fährt die Steuerung des Einlassphasenstellers 250 bei 508 fort. Das Positionssteuermodul 308 ermittelt ferner, ob die zweite Differenz größer als eine zweite vorbestimmte Differenz ist. Wenn Ja, fährt die Steuerung des Auslassphasenstellers 252 anschließend bei 506 fort, ansonsten fährt die Steuerung des Auslassphasenstellers 252 bei 508 fort.
Bei 506 verstellt das Positionssteuermodul 308 einen oder beide von dem Einlass- und dem Auslassphasensteller 250, 252 basierend auf der Ermittlung von 506 auf die jeweiligen neuen optimalen Einlass- und Auslass-Phasenstellerpositionen ICPP2 und ECPP2. Bei 508 startet das Start-Stopp-Modul 280 den ICE 202. Von 508 aus kann die Steuerung des ICE 202 gemäß einem anderen Verfahren zum Steuern des Motorbetriebs fortfahren, was mit dem Bezugszeichen 510 bezeichnet ist.
Unter spezieller Bezugnahme auf 6 kann die Steuerung von 424 aus bei 600 fortfahren, was mit dem Bezugszeichen 426 bezeichnet ist. Bei 600 ermittelt das Start-Stopp-Modul 280 basierend auf den Kriterien für den durch den Fahrer ausgelösten Start, ob der ICE 202 gestartet werden soll. Wenn Ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 602 voran, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist. Bei 602 ermittelt das Positionsermittlungsmodul 306 die neuen optimalen Einlass- und Auslass-Phasenstellerpositionen ICPP2 und ECPP2 basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen. Bei 604 ermittelt das Positionssteuermodul 308 eine erste Differenz zwischen ICPP1 und ICPP2 sowie eine zweite Differenz zwischen ECPP1 und ECPP2. Das Positionssteuermodul 308 ermittelt anschließend, ob die erste Differenz größer als eine erste vorbestimmte Differenz ist. Wenn Ja, fährt die Steuerung des Einlassphasenstellers 250 anschließend bei 606 fort, ansonsten fährt die Steuerung des Einlassphasenstellers 250 bei 608 fort.
Das Positionssteuermodul 308 ermittelt ferner, ob die zweite Differenz größer als eine zweite vorbestimmte Differenz ist. Wenn Ja, fährt die Steuerung des Auslassphasenstellers 252 anschließend bei 606 fort, ansonsten fährt die Steuerung des Auslassphasenstellers 252 bei 608 fort.
Bei 606 verstellt das Positionssteuermodul 308 einen oder beide von dem Einlass- und dem Auslassphasensteller 250, 252 basierend auf der Ermittlung von 606 auf die jeweiligen neuen optimalen Einlass- und Auslass-Phasenstellerpositionen ICPP2 und ECPP2. Bei 608 startet das Start-Stopp-Modul 280 den ICE 202. Von 608 aus kann die Steuerung des ICE 202 gemäß einem anderen Verfahren zum Steuern des Motorbetriebs fortfahren, was mit dem Bezugszeichen 610 bezeichnet ist.
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.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Motors, das umfasst, dass: eine erste Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors ermittelt wird, bevor der Motor abgeschaltet wird; eine zweite Nockenphasenstellerposition zum Starten des Motors ermittelt wird, während der Motor abgeschaltet ist; ein Nockenphasensteller bei dem Abschalten des Motors auf die erste Nockenphasenstellerposition eingestellt wird; und der Nockenphasensteller bei einem Start des Motors von der ersten Nockenphasenstellerposition auf die zweite Nockenphasenstellerposition verstellt wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Nockenphasenstellerposition und der zweiten Nockenphasenstellerposition größer als eine vorbestimmte Differenz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motorbetriebsbedingung vor dem Abschalten des Motors ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass ein Krümmerabsolutdruck oder ein Umgebungsdruck basierend auf einem Kriterium für das Abschalten des Motors als die Betriebsbedingung ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass: der Umgebungsdruck als die Betriebsbedingung ausgewählt wird, wenn der Motor in Ansprechen auf eine Fahrereingabe abgeschaltet wird; und der Krümmerabsolutdruck als die Betriebsbedingung ausgewählt wird, wenn der Motor in Ansprechen darauf abgeschaltet wird, dass ein Motordrehmoment kleiner als ein vorbestimmtes Drehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die erste Nockenphasenstellerposition basierend auf einer Motortemperatur, einem Krümmerabsolutdruck und/oder einem Umgebungsdruck vor dem Abschalten des Motors ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Nockenphasenstellerposition eine Position ist, die sich von einer vollständig nach früh verstellten Position und einer vollständig nach spät verstellten Position unterscheidet.