DE102012219625A1

DE102012219625A1 - Start-Stop-Steuersysteme für Motoren mit vollflexiblem Ventilbetätigungssystem

Info

Publication number: DE102012219625A1
Application number: DE102012219625A
Authority: DE
Inventors: Mike M. Mc Donald
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-05-02
Also published as: CN103089458B; CN103089458A; US9239017B2; US20130110383A1

Abstract

Ein Fahrzeugsystem umfasst ein Stopp-Start-Anweisungsmodul und ein Zylindersteuermodul. Das Stopp-Start-Anweisungsmodul ist ausgebildet, um eine Autostoppanforderung zu detektieren und ein Modussignal zu erzeugen, das auf der Autostoppanforderung basiert. Das Zylindersteuermodul ist ausgebildet, um Zylinder eines Motors während eines Autostoppmodus basierend auf dem Modussignal sequentiell zu deaktivieren. Die Zylinder des Motors umfassen jeweilige Einlassventile und Auslassventile. Das Zylindersteuermodul ist ausgebildet, um während des Autostoppmodus und während mehrerer Zyklen einer Kurbelwelle des Motors die Einlassventile in einem geschlossenen Zustand und die Auslassventile in einem offenen Zustand zu halten.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Start-Stopp-Systeme für Motoren und insbesondere Systeme, die Motorbetriebsvorgänge während eines Autostopps und eines Autostarts eines Motors steuern.
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.
Ein Stopp-Start-Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor (ICE) und ein Getriebe auf. Wenn das Stopp-Start-Fahrzeug beispielsweise ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) ist und/oder elektrische Energie wiedergewinnt, kann das Stopp-Start-Fahrzeug auch einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Das Stopp-Start-Fahrzeug kann den ICE abschalten (deaktivieren), um die Zeitspanne zu verringern, während der sich der ICE im Leerlauf befindet. Dies verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verringert die Emissionen. Der ICE kann abgeschaltet werden (was als ein Autostopp bezeichnet wird), wenn die Motordrehzahl für eine vorbestimmte Zeitdauer kleiner als ein Schwellenwert ist.
Während eines Autostopps kann ein ICE eines Stopp-Start-Systems abgeschaltet und/oder in einen Ruhezustand übergeleitet werden (d. h. dass die Motordrehzahl gleich 0 Umdrehungen/Sekunde ist). Der ICE kann automatisch gestartet werden (was als ein Autostart bezeichnet wird), wenn beispielsweise ein Gaspedal betätigt wird und/oder ein Automatikgetriebe von einer Fahrposition (D-Position) übergeleitet wird. Wenn beispielsweise eine Gaspedal von einer Ruheposition aus niedergedrückt wird und/oder ein Schalthebel eines Automatikgetriebes von einer Fahrposition (D-Position) in eine Neutralposition (N-Position), eine Rückwärtsposition (R-Position), eine Position eines ersten Gangs (D1-Position), eine Position eines zweiten Gangs (D2-Position) usw. übergeleitet wird, wird ein Autostart ausgeführt, um den ICE erneut zu aktivieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Fahrzeugsystem geschaffen, und es umfasst ein Stopp-Start-Anweisungsmodul und ein Zylindersteuermodul. Das Stopp-Start-Anweisungsmodul ist ausgebildet, um eine Autostoppanforderung zu detektieren und ein Modussignal zu erzeugen, das auf der Autostoppanforderung basiert. Das Zylindersteuermodul ist ausgebildet, um Zylinder eines Motors während eines Autostoppmodus basierend auf dem Modussignal sequentiell zu deaktivieren. Die Zylinder des Motors umfassen jeweilige Einlassventile und Auslassventile. Das Zylindersteuermodul ist ausgebildet, um während des Autostoppmodus und während mehrerer Zyklen einer Kurbelwelle des Motors die Einlassventile in einem geschlossenen Zustand und die Auslassventile in einem offenen Zustand zu halten.
Es wird ein Verfahren geschaffen, und es umfasst, dass eine Autostoppanforderung detektiert wird und dass ein Modussignal erzeugt wird, das auf der Autostoppanforderung basiert. Zylinder eines Motors werden während eines Autostoppmodus basierend auf dem Modussignal sequentiell deaktiviert. Die Zylinder des Motors umfassen jeweilige Einlassventile und Auslassventile. Während des Autostoppmodus und während mehrerer Zyklen einer Kurbelwelle des Motors werden die Einlassventile in einem geschlossenen Zustand gehalten, und die Auslassventile werden in einem offenen Zustand gehalten.
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 eines Fahrzeugsystems, das ein Stopp-Start-System umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines Teils des Stopp-Start-Systems von 1, der ein Motorsteuermodul umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines anderen Teils des Stopp-Start-Systems von 1, der ein Aktuatorsteuermodul umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Stopp-Start-Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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 oder einer Gruppe von Ausführungsmaschinen ausgeführt werden kann. Beispielsweise können mehrere Kerne und/oder Zweige eines Prozessors als eine Ausführungsmaschine bezeichnet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können die Ausführungsmaschinen über einen Prozessor, über mehrere Prozessoren und über Prozessoren an mehreren Orten gruppiert werden, beispielsweise als mehrere Server in einer parallelen Verarbeitungsanordnung. 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.
Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Signale und/oder Module zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Signale und/oder Module nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, ein Signal und/oder ein Modul von einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Signal und/oder einem anderen Modul zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erstes Signal und/oder ein erstes Modul, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweites Signal oder ein zweites Modul bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Implementierungen abzuweichen.
Während einer Abschaltung eines Stopp-Start-Motors werden Zylinder in dem Motor deaktiviert (Kraftstoff und Zündfunken werden abgeschaltet). Die Drehzahl des Motors wird auf 0 Umdrehungen pro Minute (RPM) verringert. Während der Abschaltung wird Luft über Einlass- und Auslassventile in die Zylinder und aus diesen gepumpt. Dies kann bewirken, dass die Temperatur eines Katalysators eines Abgassystems des Motors abnimmt und/oder dass sich Sauerstoff O₂ in einem Katalysator ansammelt. Ein Katalysator ist weniger effizient, wenn die Temperatur des Katalysators kleiner als eine vorbestimmte Betriebstemperatur ist. Während eines erneuten Starts des Motors kann auch zusätzlicher Kraftstoff in den Motor eingespritzt werden, und dadurch kann das Abgassystem den Sauerstoff entfernen, der sich in dem Katalysator angesammelt hat. Dies verringert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors.
Während einer Abschaltung eines Stopp-Start-Motors kann auch die Drehmomentausgabe des Motors aufgrund der Kompression der Luft in den Zylindern des Motors variieren. Dies kann zu Schwingungen in dem Motor und/oder in dem entsprechenden Fahrzeug führen. Zusätzlich kann ein entgegengesetztes Drehmoment auf die Kurbelwelle aufgrund der Drücke ausgeübt werden, die auf die Kolben ausgeübt werden, wenn die Luft in den Zylindern komprimiert wird. Dies kann bewirken, dass sich der Motor vorübergehend in einer entgegengesetzten Richtung dreht.
Die nachstehend offenbarten Implementierungen überwinden die vorstehend festgestellten Probleme, die mit Stopp-Start-Motoren verbunden sein können.
In 1 ist ein Fahrzeugsystem 10 gezeigt, das ein Stopp-Start-System 12 umfasst. Obwohl das Fahrzeugsystem 10 als ein Hybridelektrofahrzeugsystem (HEV-System) gezeigt ist, kann das Stopp-Start-System 12 auf andere Fahrzeugsysteme angewendet werden. Das Fahrzeugsystem 10 umfasst einen Verbrennungsmotor (ICE) 14 mit einem vollflexiblen Ventilbetätigungssystem (FFVA-System) 15, ein Getriebesystem 16, einen elektrischen Motor und/oder Generator (Motor/Generator) 18, die jeweils durch ein Motorsteuermodul (ECM) 20, ein Getriebesteuermodul (TCM) 22 und ein Hybridsteuermodul (HCM) 24 gesteuert werden. Das HCM 24 kann beispielsweise ein Leistungs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (BPIM) für einen riemengetriebenen Startergenerator (BAS) sein.
Das Stopp-Start-System 12 umfasst eines oder mehrere der Steuermodule 20, 22, 24, ein Stopp-Start-Steuermodul 26 und ein Aktuatorsteuermodul 27. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 und das Aktuatorsteuermodul 27 können Teil des ECM 20, Teil eines anderen Steuermoduls des Fahrzeugsystems 10 und/oder separate Steuermodule sein, die mit dem ECM 20 in Verbindung stehen. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 steuert Motorbetriebsvorgänge während Autostarts und Autostopps des ICE 14.
Ein Autostart wird ausgeführt, wenn eine oder mehrere eines ersten Satzes von Bedingungen erfüllt sind. Ein Autostopp wird ausgeführt, wenn eine oder mehrere eines zweiten Satzes von Bedingungen erfüllt sind, um Kraftstoff zu sparen und um ein angefordertes Drehmoment zum Antreiben eines Fahrzeugs zu liefern. Die Paramater, die bewertet werden, wenn ermittelt wird, ob der Autostopp ausgeführt werden soll, können ähnliche oder dieselben wie diejenigen Parameter sein, die bewertet werden, wenn ermittelt wird, ob ein Autostopp verhindert werden soll. Beispielhafte Parameter werden nachstehend offenbart. Der erste und der zweite Satz von Bedingungen werden nachstehend unter Bezugnahme auf 2 detaillierter beschrieben.
Das Fahrzeugsystem 10 und das Stopp-Start-System 12 arbeiten in einem Autostartmodus (oder einem Neustartmodus) und in einem Autostoppmodus (oder Abschaltungsmodus). Während des Autostoppmodus wird die Drehzahl des ICE 14 verringert, und der Kraftstoff und der Zündfunken des ICE 14 werden deaktiviert. Während des Autostoppmodus läuft der ICE 14 aus, bis er gestoppt ist (Stillstand). Der ICE 14 wird deaktiviert, und die Motordrehzahl des ICE 14 wird auf 0 RPM verringert. Die Drehzahl des ICE 14 ist gleich 0 RPM, wenn sich beispielsweise die Kurbelwelle des ICE 14 nicht dreht. Der ICE 14 kann als abgeschaltet angesehen werden, wenn der Kraftstoff (oder das Kraftstoffsystem) und der Zündfunken (oder das Zündungssystem) deaktiviert sind. Während des Autostartmodus kann der ICE 14 angekurbelt werden (Ankurbelzustand), und die Drehzahl des ICE 14 kann bis zu einer Leerlaufdrehzahl zunehmen (Leerlaufzustand). Der Kraftstoff und der Zündfunken werden während des Autostartmodus aktiviert.
Obgleich hierin ein Typ eines Motors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motor) beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung auf andere Typen von Drehmomenterzeugern anwendbar, wie beispielsweise Benzin-Motortypen, Gaskraftstoff-Motortypen, Diesel-Motortypen, Propan-Motortypen und Hybrid-Motortypen. Der ICE 14 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf Informationen von einem Fahrereingabemodul 25 (z. B. mittels eines Fahrereingabesignals DI) und basierend auf anderen Informationen zu erzeugen, wie es nachstehend beschrieben ist. Der ICE 14 kann ein Viertaktmotor sein, bei dem der Kolben iterativ einen Einlass-, Kompressions-, Arbeits/Expansions- und Kompressionstakt durchläuft.
Im Betrieb wird Luft durch ein Drosselventil 29 in einen Einlasskrümmer 28 des ICE 14 und/oder zu einem oder mehreren Einlassventil(en) 30 des FFVA-Systems 15 eingelassen. Das ECM 20 weist ein Drossel-Aktuatormodul 31 an, das Öffnen des Drosselventils 29 zu regeln, um die Luftmenge, die in den Einlasskrümmer 28 eingelassen wird, beispielsweise basierend auf den Informationen von dem Fahrereingabemodul 25 zu steuern. Das Fahrzeugsystem 10 weist möglicherweise das Drosselventil 29 und das Drossel-Aktuator 31 nicht auf. Das ECM 20 weist einen Kraftstoff-Aktuator 32 an, die Menge des Kraftstoffs zu steuern, der beispielsweise mittels einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 in den Einlasskrümmer 28, einen Einlasskanal und/oder einen Zylinder 33 eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des ICE 14 sind mit 34 bezeichnet.
Der Kraftstoff wird mittels einer oder mehreren Kraftstoffpumpen zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 gepumpt, wie beispielsweise mittels der Kraftstoffpumpe 38. Die Kraftstoffpumpen können eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe umfassen, wobei die Kraftstoffpumpe 38 die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist und Kraftstoff bei einem hohen Druck an eine Kraftstoffleiste (in 3 gezeigt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 liefert. Obgleich ein einzelner Zylinder gezeigt ist, kann der ICE 14 eine beliebige Anzahl von Zylindern mit entsprechenden Einspritzeinrichtungen sowie Einlass- und Auslassventilen aufweisen.
Das Fahrereingabemodul 25 kann Signale beispielsweise von Sensoren eines Bremsaktuators 39 (z. B. eines Bremspedals) und/oder einer Beschleunigungseinrichtung 40 (z. B. eines Gaspedals) empfangen. Die Sensoren können einen Bremssensor 41 und einen Gaspedalsensor 42 umfassen. Das Fahrereingabesignal DI kann ein Bremspedalsignal BRK 43 und ein Gaspedalsignal PEDAL 44 umfassen. Die Luft wird aus dem Einlasskrümmer 28 durch ein Einlassventil 30 in den Zylinder 33 eingelassen.
Das ECM 20 steuert die Menge des Kraftstoffs, der in den Einlasskrümmer 28 und/oder den Zylinder 33 eingespritzt wird. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder 33. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 33 komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Basierend auf einem Signal von dem ECM 20 aktiviert ein Zündfunken-Aktuatormodul 47 eines Zündungssystems 48 eine Zündkerze 49 in dem Zylinder 33, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben abwärts, wodurch eine rotierende Kurbelwelle 50 angetrieben wird. Der Kolben beginnt anschließend, sich wieder aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 51 des FFVA-Systems 15 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 52 aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Das Abgassystem 52 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 53 umfassen, das verwendet werden kann, um Abgas aus dem Abgassystem 52 zurück zu dem Einlasskrümmer 28 und/oder den Zylindern des ICE 14 (z. B. zu dem Zylinder 33) zurückzuführen. Das Abgas tritt durch einen Katalysator 59 hindurch, bevor es in die Atmosphäre freigegeben wird.
Das Einlass- und das Auslassventil 30, 51 können mittels Ventilaktuatoren 54, 55 durch ein Ventil-Aktuatormodul 56 elektronisch gesteuert werden. Das Ventil-Aktuatormodul 56 kann Ventilsteuersignale VCS1 57, VCS2 58 erzeugen, um die Position der Ventile 30, 51 zu steuern. Die Ventilaktuatoren 54, 55 können Solenoide aufweisen. Das ECM 20 kann während eines Autostart- und eines Autostoppmodus eine individuelle Position jedes von dem Einlass- und dem Auslassventil 30, 51 steuern.
Das Fahrzeugsystem 10 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Motorpositionssensoren und/oder Drehzahlsensoren 90 die Position der Kurbelwelle 50 detektieren und deren Drehzahl messen (die Motordrehzahl). Gemäß einer Implementierung wird ein einzelner Sensor mit einem einzelnen Detektionselement verwendet, um die Position und die Drehzahl der Kurbelwelle 50 zu detektieren. Der Drehzahlsensor 90 kann ein Kurbelwellensignal CRK 91 erzeugen. Die Temperatur des ICE 14 kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel- oder Kühltemperatursensors (ECT-Sensors) 92 gemessen werden.
Der Druck in dem Einlasskrümmer 28 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 94 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, wobei der Motorunterdruck die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 28 ist. Die Masse der Luft, die in den Einlasskrümmer 28 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 96 gemessen werden. Das ECM 20 ermittelt eine Zylinder-Frischluftladung hauptsächlich mittels des MAF-Sensors 96 und berechnet eine gewünschte Kraftstoffmasse unter Verwendung von Steuerketten-, Regelungs- und Übergangsalgorithmen für die Kraftstoffzufuhr. Funktionen zur Charakterisierung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wandeln die gewünschte Kraftstoffmasse in eine Einspritzeinrichtungs-Einschaltzeit um, die durch Ausgaben des ECM 20 für die Einspritzeinrichtung ausgeführt wird.
Obgleich das Fahrzeugsystem derart gezeigt ist, dass es das Drosselventil 29 und ein Drossel-Aktuatormodul 31 aufweist, kann die Strömung der Luft in den Zylinder 33 mittels des Ventil-Aktuatormoduls 56 gesteuert werden. Beispielsweise kann das Ventil-Aktuatormodul 56 zum Einstellen der Luftströmung in den Zylinder 33 die Position des Einlassventils 30 anstelle oder zusätzlich zu der Einstellung der Position des Drosselventils 29 durch das Drossel-Aktuatormodul 31 einstellen. Das Ventil-Aktuatormodul 56 kann verwendet werden, um die Luft für den Zylinder 33 zu steuern, wenn das Drosselventil 29 nicht in das Fahrzeugsystem 10 eingebunden ist.
Das Drossel-Aktuatormodul 31 kann die Position des Drosselventils 29 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 100 überwachen. Drosselpositionssignale THR1 101 und THR2 102 können zwischen dem Drossel-Aktuatormodul 31 und dem ECM 20 übertragen werden. Das erste Drosselpositionssignal THR1 101 kann die Position des Drosselventils 29 für das ECM 20 und/oder für das Stopp-Start-Steuermodul 26 angeben. Das zweite Drosselpositionssignal THR2 102 kann von dem ECM 20 zu dem Drossel-Aktuatormodul 31 übertragen werden, um eine Drosselventilposition anzuweisen. Gemäß einer Implementierung können die Signale TPS1, TPS2 von den Sensoren 100 verwendet werden, um eine redundante, einzelne Drosselposition zu ermitteln. Jedes der Signale TPS1, TPS2 von den Sensoren 100 kann verwendet werden, um eine Diagnose an dem anderen von den Signalen TPS1, TPS2 auszuführen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 99 ermittelt werden, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vspd 108 zu erzeugen.
Die Steuermodule des Fahrzeugsystems 10 können miteinander mittels serieller und/oder paralleler Verbindungen und/oder mittels eines Steuerbereichsnetzes (CAN) 105 in Verbindung stehen. Beispielsweise kann das ECM 20 mit dem TCM 22 in Verbindung stehen, um das Umschalten von Gängen in dem Getriebesystem 16 abzustimmen und um eine Verringerung des Drehmoments während eines Gangwechsels einzustellen. Als ein anderes Beispiel kann das ECM 20 mit einem HCM 24 in Verbindung stehen, um den Betrieb des ICE 14 und des Motors/Generators 18 abzustimmen. Der Motor/Generator 18 kann verwendet werden, um: den ICE 14 zu unterstützen; Leistung von dem ICE 14 zu ersetzen und/oder den ICE 14 zu starten. Zusätzlich können die Steuermodule Parameterwerte gemeinsam nutzen, die der Ermittlung zugeordnet sind, ob ein Autostart und ein Autostopp ausgeführt werden sollen.
Das Getriebesystem 16 umfasst ein Getriebe 106 und einen Drehmomentwandler 107, und es kann eine Hilfspumpe 110 umfassen. Die Hilfspumpe 110 befindet sich außerhalb des Getriebes 106 und hält einen Fluiddruck in dem Getriebe 106 aufrecht, um das Einrücken eines Zahnrads bzw. von Zahnrädern und/oder einer Kupplung bzw. von Kupplungen aufrecht zu erhalten. Beispielsweise kann ein erster Zahnradsatz während eines neutralen Leerlaufmodus unter Verwendung der Hilfspumpe 110 in einem eingerückten Zustand gehalten werden. Andere Einrichtungen als die Hilfspumpe 110 können verwendet werden, um den Druck aufrecht zu erhalten, wie beispielsweise ein Akkumulator.
Bei verschiedenen Implementierungen können das ECM 20, das TCM 22, das HCM 24 und andere Steuermodule des Fahrzeugsystems 10 in ein oder mehrere Module integriert sein.
Nun auch auf 2 Bezug nehmend, ist ein Teil des Stopp-Start-Systems 12 gezeigt. Das Stopp-Start-System 12 umfasst das ECM 20 und das TCM 22. Das ECM 20 umfasst das Stopp-Start-Steuermodul 26 und das Aktuatorsteuermodul 27. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 löst Autostopps (Abschaltungen) und Autostarts (Neustarts) des ICE 14 aus. Das Aktuatorsteuermodul 27 steuert den Betrieb des ICE 14 während der Autostarts und Autostopps. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 und das Aktuatorsteuermodul 27 können Autostarts und Autostopps basierend auf Informationen ausführen, die von verschiedenen Sensoren, Systemen und/oder Modulen des Fahrzeugsystems 10 und des Stopp-Start-Systems 12 empfangen werden. Einige dieser Sensoren, Systeme und Module und entsprechende Signale sind in 2 gezeigt.
Die Sensoren können beispielsweise den Bremssensor 41, den Gaspedalsensor 42, den Motordrehzahlsensor 90, den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 99, die Drosselpositionssensoren 100 (oder das Drossel-Aktuatormodul), einen Einlassluft-Temperatursensor 104 und andere Sensoren umfassen, wie beispielsweise einen Umgebungstemperatursensor. Die Sensoren 41, 42, 90, 99, 104 liefern das Bremssignal BRK 43, das Gaspedalsignal PEDAL 44, das Kurbelwellensignal CRK 91, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vspd 108 und ein Einlassluft-Temperatursignal IAT 109. Die Drosselpositionssensoren 100 können Drosselpositionssignale liefern, die von dem Drossel-Aktuatormodul 31 und/oder von dem ECM 20 empfangen werden können. Das Drossel-Aktuatormodul 31 und/oder das ECM 20 können das erste Drosselpositionssignal THR1 101 erzeugen.
Das Stopp-Start-System 12 kann ferner ein Fahrerüberwachungsmodul 198, ein Motorüberwachungsmodul 202 und ein Getriebeüberwachungsmodul 204, das Aktuatorsteuermodul 27, ein Kurbelwellenmodul 206, das Ventil-Aktuatormodul 56, das Zündfunken-Aktuatormodul 47, das Kraftstoff-Aktuatormodul 32 und/oder das Drossel-Aktuatormodul 31 umfassen. Das Fahrerüberwachungsmodul 198 überwacht eine gegenwärtige Aktivität bezüglich des Fahrerverhaltens und speichert Informationen bezüglich des Fahrerverhaltens in Fahrer-Historientabellen 223 in dem Speicher 212. Das Fahrerüberwachungsmodul 198 kann eines oder mehrere der Signale BRK 43, PEDAL 44, THR1 101, Vspd 108 und ein Tempomatsignal CCTRL 178 überwachen, und es erzeugt ein Fahrersignal DRV 224, das Informationen bezüglich des erwarteten Fahrerverhaltens angibt. Die Informationen bezüglich des Verhaltens können Gaspedalpositionen, Fahrzeugbeschleunigungswerte, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Zeitspannen bei Gaspedalpositionen, Zeitspannen bei Drosselpositionen, Zeitspannen bei Bremspedalpositionen, Bremsdrücke, Zeitdauern für die Ausübung eines Bremsdrucks, Tempomatzustände, eine Historie für Leistungsanforderungen des Fahrers an den Antriebsstrang usw. umfassen.
Das Motorüberwachungsmodul 202 überwacht Zustände des ICE 14, die beispielsweise die Motordrehzahl und die Drosselposition umfassen. Das Motorüberwachungsmodul 202 kann ein Motorsignal ENG 232 basierend auf den Signalen CRK 91 und THR1 101 erzeugen.
Das Getriebeüberwachungsmodul 204 überwacht Zustände des Getriebes und erzeugt ein erstes Getriebezustandssignal TRANS1 234. Das Getriebeüberwachungsmodul 204 kann das erste Getriebezustandssignal TRANS1 234 basierend auf einem zweiten Getriebezustandssignal TRANS2 236 von dem TCM 22 erzeugen. Das erste Getriebezustandssignal TRANS1q 234 kann angeben: einen gegenwärtigen Gang des Getriebes 106; ob das Getriebe 106 in einem Schleppmodus arbeitet; eine Last an dem Getriebe 106; usw. Die Last an dem Getriebe 106 kann beispielsweise basierend auf einer Motordrehzahl, Drehmomentprofilen des ICE 14 und des Getriebes 106 und/oder Ausgaben eines oder mehrerer Dehnungs- und/oder Drucksensoren ermittelt werden.
Als ein Beispiel kann das Stopp-Start-Steuermodul 26 die Autostarts und Autostopps basierend auf einem oder mehreren der Signale BRK 43, PEDAL 44, DRV 224 und TRANS1 234 auslösen. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 erzeugt ein Stopp-Start-Signal SS 246, um anzufordern, dass ein Autostart oder ein Autostopp ausgeführt werden soll. Als ein Beispiel kann das TCM 22 dann, wenn ein Schalthebel des Getriebes 106 von einer Fahrposition (D-Position) in eine Neutralposition (N-Position), eine Rückwärtsposition (R-Position), eine Position eines ersten Gangs (D1-Position), eine Position eines zweiten Gangs (D2-Position) usw. übergeht, anfordern, dass ein Autostopp verhindert wird und/oder dass ein Autostart ausgeführt wird.
Das Kurbelwellenmodul 206 überwacht das Kurbelwellensignal CRK 91 und erzeugt ein erstes Positionssignal POS1 250 und ein Motordrehzahlsignal RPM 252, die an das Aktuatorsteuermodul 27 geliefert werden. Das Aktuatorsteuermodul 27 führt Autostarts und Autostopps basierend auf dem Stopp-Start-Signal SS 246 aus. Das Aktuatorsteuermodul 27 erzeugt eines oder mehrere von dem zweiten Drosselsignal THR2 102, den Ventilsteuersignalen VCS1 57, VCS2 58, einem Zündfunken-Steuersignal SPARK 258 und einem Kraftstoffsteuersignal FUEL 260 basierend auf dem Stopp-Start-Signal SS 246.
Die Aktuatormodule 31, 32, 47 und 56 können Kraftstoff-, Luftströmungs-, Zündfunken- sowie Einlass- und Auslassventilparameter für jeden der Zylinder des ICE 14 in Ansprechen auf die Signale SPARK 258, FUEL 260, THR2 102, VCS1 57, VCS2 58 einstellen. Die Kraftstoffparameter können beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzungsmenge, einen Kraftstoffeinspritzungsdruck, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt usw. umfassen. Die Luftströmungsparameter können Luftvolumina, Luftdrücke usw. umfassen. Die Zündfunkenparameter können beispielsweise eine Zündfunkenenergie und einen Zündfunkenzeitpunkt umfassen. Die Einlass und die Auslassventilparameter können Positionen für jedes der Ventile 30, 51 umfassen.
Nun auch auf 3 Bezug nehmend, ist ein Teil des Stopp-Start-Systems 12 gezeigt. Das Stopp-Start-System 12 umfasst das ECM 20, welches das Stopp-Start-Steuermodul 26, das Aktuatorsteuermodul 27 und die Aktuatormodule 31, 32, 47 und 56 umfasst. Das Aktuatorsteuermodul 27 umfasst ein Stopp-Start-Anweisungsmodul 300, ein Kraftstoffdruckmodul 302, ein Modul 304 für einen ersten zündenden Zylinder (FFC-Modul), ein Timermodul 306 und ein Zylindersteuermodul 308.
Das Stopp-Start-Anweisungsmodul 300 detektiert basierend auf dem Stopp-Start-Steuersignal 246, wann ein Autostopp oder ein Autostart ausgelöst werden soll. Das Stopp-Start-Anweisungsmodul 300 erzeugt ein Modussignal MODE 310, das den Betrieb in einem Autostartmodus oder in einem Autostoppmodus angibt.
Das Kraftstoffdruckmodul 302 überwacht den Druck in einer Kraftstoffleiste 312 und erzeugt ein Kraftstoffdrucksignal FRP 314. Das Kraftstoffdruckmodul 302 kann den Druck in der Kraftstoffleiste 312 basierend auf einem Kraftstoffdrucksignal PRS 315 von einem Kraftstoffdrucksensor 317 an der Kraftstoffleiste 312 überwachen. Das Kraftstoffdruck-Steuersignal FRP 314 wird an die Kraftstoffpumpe 38 geliefert, um einen ausgewählten Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleiste 312 zu erzeugen. Das Kraftstoffsteuermodul 302 kann den Druck in der Kraftstoffleiste 312 basierend auf einem Kraftstoffdruck-Anweisungssignal Fcom 316 einstellen.
Das FFC-Modul 304 ermittelt, welcher der Kolben in den Zylindern des ICE 14 dem oberen Totpunkt (TDC) am nächsten ist und diesen erreicht, nachdem ein Befehl erzeugt wird, den ICE 14 anzukurbeln, und sich der gegenwärtige Kraftstoffdruckmesswert PRS 315 oberhalb eines vorbestimmten Niveaus befindet. Der TDC bezieht sich auf eine Position eines Kolbens, bei der sich der Kolben an einer höchsten Position oder einer Position befindet, die von der Drehachse der Kurbelwelle am weitesten entfernt und den entsprechenden Einlass- und Auslassventilen am nächsten ist. Das FFC-Modul 304 ermittelt die Position der Kolben basierend auf einem ersten Positionssignal POS1 250 und dem gegenwärtigen Kraftstoffdruckmesswert PRS 315, und es erzeugt ein Signal für einen ersten zündenden Zylinder FFC 320. Das zweite Positionssignal POS2 318 gibt eine Kurbelwellenposition 328 an, bei der das Motordrehzahlsignal RPM für eine vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 ist.
Das Timermodul 306 legt das zweite Positionssignal POS2 318 fest, wenn das Motordrehzahlsignal 252 für die vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 ist, wie sie durch einen Timer 329 gemessen wird. Die Kurbelwellenposition 328, die durch das zweite Positionssignal POS2 318 angegeben wird, wird gleich der Kurbelwellenposition gesetzt, die durch das erste Positionssignal POS1 angegeben wird, wenn die Motordrehzahl für die vorbestimmte Zeitdauer 0 ist. Die Kurbelwellenposition 328 kann in dem Speicher 330 gespeichert werden, und es kann durch das FFC-Modul 304 darauf zugegriffen werden. Das zweite Positionssignal POS2 318 wird in dem Speicher 330 gespeichert und als eine Anfangsposition der Kurbelwelle 50 für eine Synchronisation der Motorzeiteinstellung verwendet, wenn der ICE 14 erneut gestartet wird.
Das Zylindersteuermodul 308 erzeugt eines oder mehrere des zweiten Drosselsignals THR2 102, der Ventilsteuersignale VCS1 57, VCS2 58, eines Zündfunken-Steuersignals SPARK 258 und eines Kraftstoffsteuersignals FUEL 260 basierend auf dem ersten Zylindersignal FFC 320, dem Motordrehzahlsignal RPM 252 und dem Modussignal MODE 310.
Das Fahrzeugsystem 10 und das Stopp-Start-System 12 von 1–3 können unter Verwendung zahlreicher Verfahren betrieben werden, wobei ein beispielhaftes Verfahren durch das Verfahren von 4 bereitgestellt wird. In 4 ist ein Stopp-Start-Verfahren gezeigt. Obwohl die nachfolgenden Verfahrensschritte hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 1 und 2 beschrieben sind, können die Verfahrensschritte leicht modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu gelten. Obwohl eine bestimmte Anzahl von Bedingungen bezogen auf die nachfolgenden Verfahrensschritte beschrieben sind, kann das Verfahren auch andere Bedingungen einbinden, die hierin offenbart sind, wenn ein Autostart und ein Autostopp ausgeführt werden. Die Verfahrensschritte können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 400 damit beginnen, dass der ICE 14 läuft.
Bei 402 ermittelt das Stopp-Start-Anweisungsmodul 300, ob ein Autostopp (eine Abschaltung) durch das Stopp-Start-Steuermodul 26 angewiesen wurde. Wenn ein Autostopp angewiesen wurde, erzeugt das Stopp-Start-Anweisungsmodul 300 das Modussignal MODE 310, das den Betrieb in dem Abschaltmodus angibt.
Obwohl die nachfolgenden Verfahrensschritte 404–410 als einzelne Verfahrensschritte gezeigt sind, können die Verfahrensschritte während derselben Zeitdauer und/oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Bei 404 schaltet das Zylindersteuermodul die Zylinder sequentiell ab (einen nach dem anderen). Obgleich die Zylinder sequentiell abgeschaltet werden, können die Abschaltungszeitdauern der Zylinder überlappen. Mit anderen Worten kann die Abschaltung eines zweiten Zylinders beginnen, bevor die Abschaltung eines ersten Zylinders abgeschlossen ist.
Ein beliebiger der Zylinder kann der erste Zylinder sein, der abgeschaltet werden soll. Der nächste Zylinder, der abgeschaltet werden soll, würde der nächste Zylinder bezüglich des ersten Zylinders in einer Zündreihenfolge der Zylinder sein. Die übrigen Zylinder werden auf ähnliche Weise in einer sequentiellen Reihenfolge und/oder gemäß der Zündreihenfolge der Zylinder abgeschaltet. Die Zündreihenfolge bezieht sich auf eine Reihenfolge, in welcher der Zündfunken an die Zylinder geliefert wird und/oder auf die Reihenfolge, in der Luft/Kraftstoff-Gemische während des Betriebs des ICE 14 in den Zylindern gezündet werden. Gemäß einem Beispiel kann bei einem V6-Motor die Zündreihenfolge der 6 Zylinder 1-2-3-4-5-6 oder eine bestimmte andere Zündreihenfolge sein, wie beispielsweise 1-4-3-6-2-5.
Die Verbrennungszyklen der Zylinder werden abgeschlossen, bevor der Kraftstoff und der Zündfunken der Zylinder deaktiviert werden. Ein Ende eines Verbrennungszyklus eines Zylinders ist als ein Start eines Auslasstakts dieses Zylinders definiert. Wenn sich ein Zylinder in der Mitte eines Kraftstoffpulses eines gegenwärtigen Verbrennungszyklus und/oder in einem Verbrennungszykluszustand befindet, der dem Kraftstoffpuls des gegenwärtigen Verbrennungszyklus nachfolgt, wird der gegenwärtige Verbrennungszyklus abgeschlossen. Wenn sich ein Zylinder in einem Verbrennungszykluszustand befindet, der für einen gegenwärtigen Verbrennungszyklus vor einem Kraftstoffpuls liegt, kann das Zylindersteuermodul den Kraftstoff und den Zündfunken für diesen Zylinder deaktivieren, bevor der gegenwärtige Verbrennungszyklus abgeschlossen wird.
Bei 406 werden die Einlassventile des Zylinders nach den entsprechenden gegenwärtigen Einlasstakten und/oder den Einlasstakten der gegenwärtigen Verbrennungszyklen geschlossen. Die Einlassventile werden in einem geschlossenen Zustand gehalten, bis ein Autostart und/oder der Verfahrensschritt 442 und/oder der Verfahrensschritt 446 ausgeführt werden. Dies verhindert, dass Luft während einer Abschaltung des ICE 14 in die Einlassventile gepumpt wird.
Indem verhindert wird, dass Luft während einer Abschaltung des ICE 14 in die Zylinder gepumpt wird, kann die Zeit für den ICE 14 zum Erreichen von 0 RPM erhöht werden, und es kann das Abkühlen des Katalysators 59 und das Ansammeln von Sauerstoff O₂ in dem Katalysator 59 minimiert werden. Dies kann einen ”fliegenden” Neustart des ICE 14 ermöglichen. Ein fliegender Neustart bezieht sich darauf, dass der ICE 14 erneut gestartet wird, bevor er vollständig abgeschaltet ist. Beispielsweise kann ein Autostopp ausgelöst werden, und während des Abschaltens des ICE 14 kann der Fahrzeugbediener die Beschleunigungseinrichtung 40 niederdrücken. Das Stopp-Start-Steuermodul 26 kann einen Autostart basierend auf dem Pedalsignal PEDAL 44 und vor der Verringerung der Drehzahl des ICE 14 auf 0 RPM anfordern.
Da die Abschaltungszeit erhöht ist und während einer Abschaltung weniger kalte Luft in das Abgassystem 52 gepumpt wird, kann der Katalysator 59 ebenso für eine längere Zeitdauer bei der Aktivierungstemperatur bleiben. Aus diesem Grund kann sich der Katalysator 59 bei einer Aktivierungstemperatur oder bei einer größeren Temperatur als dieser befinden, wenn der ICE 14 erneut gestartet wird. Dies ermöglicht, dass der Katalysator 59 bei dem Starten effizient arbeitet, was die Abgasemissionen minimiert. Da die Ansammlung von Sauerstoff O₂ in dem Katalysator 59 minimiert wird, kann es ebenso nicht erforderlich sein, dass zusätzlicher Kraftstoff in den Zylinder 33 eingespritzt wird, um den Sauerstoff O₂ zu verbrauchen, der in dem Katalysator 50 gespeichert ist. Dies kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern.
Bei 407 können das ECM 20 und/oder das Aktuatorsteuermodul 27 das AGR-Ventil 53 deaktivieren oder schließen. Bei 408 werden der Kraftstoff und der Zündfunken der Zylinder deaktiviert. Der Kraftstoff und der Zündfunken können bei dem Abschließen entsprechender Verbrennungszyklen der Zylinder und/oder während der Auslasstakte der Zylinder deaktiviert werden. Bei 409 können das ECM 20 und/oder das Aktuatorsteuermodul 27, wenn sie in das Fahrzeugsystem 10 eingebunden sind, das Drosselventil 29 deaktivieren und/oder die Position des Drosselventils 29 auf eine teilweise oder vollständig offene Position einstellen. Dies ermöglicht, dass der Druck in dem Einlasskrümmer 28 bei dem atmosphärischen Druck liegt, wenn der ICE 14 erneut gestartet wird.
Bei 410 weist das Kraftstoffdruckmodul 302 die Kraftstoffpumpe 38 an, den Druck in der Kraftstoffleiste 312 auf einen vorbestimmten maximalen Druck zu erhöhen. Der vorbestimmte maximale Druck kann basierend auf den Eigenschaften physikalischer Komponenten eines Kraftstoffsystems des ICE 14 und/oder basierend auf Sicherheitsstandards festgelegt werden. Die Eigenschaften können sich auf vorbestimmte maximale Drücke für Kraftstoffleisten, Kraftstoffleitungen, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Kraftstoffpumpen usw. beziehen. Dies erhöht den Druck in der Kraftstoffleiste derart, dass der Druck in der Kraftstoffleiste für eine maximale Zeitspanne oberhalb eines vorbestimmten Drucks bleibt.
Die Zeitspanne, für die der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleiste oberhalb des vorbestimmten Drucks bleibt, hängt von der Leckrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen und der Kraftstoffpumpe 38 ab. Beispielsweise kann Kraftstoff in der Kraftstoffleiste an der Kraftstoffpumpe vorbei und zurück in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung strömen. Die Niederdruck-Kraftstoffleitung kann verwendet werden, um der Kraftstoffpumpe 38 Kraftstoff zuzuführen. Das Aufrechterhalten des Kraftstoffleistendrucks oberhalb eines vorbestimmten Drucks für eine maximale Zeitspanne erleichtert schnelle Autostarts, da der Kraftstoff für die Zylinder nicht eingeschaltet wird, bis der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleiste größer als der vorbestimmte Druck oder gleich diesem ist. Verzögerungen, die mit dem Erhöhen des Kraftstoffdrucks während eines Autostarts verbunden sind, werden minimiert und/oder verhindert, indem der Kraftstoffdruck während einer Abschaltung maximiert wird.
Bei 412 werden die Auslassventile der Zylinder während der Auslasstakte des gegenwärtigen Verbrennungszyklus geöffnet und anschließend während nachfolgender Zyklen des ICE 14 oder der Kurbelwelle 50 in einem offenen Zustand gehalten. Die Position der Kurbelwelle 50 kann überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Zylinder mit ihrem letzten Verbrennungszyklus fertig sind, bevor die Auslassventile in einem offenen Zustand gehalten werden. Ein Zyklus der Kurbelwelle 50 bezieht sich auf eine Umdrehung der Kurbelwelle 50, im Gegensatz zu einem Verbrennungszyklus, der zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfasst. Die Auslassventile werden in einem offenen Zustand gehalten, bis ein Autostart und/oder der Verfahrensschritt 442 und/oder der Verfahrensschritt 446 ausgeführt werden.
Zusammengefasst wird jeder der Zylinder während der vorstehenden Verfahrensschritte 404–412 sequentiell abgeschaltet. Während der Abschaltung beendet jeder Zylinder einen gegenwärtigen Verbrennungszyklus oder führt einen Verbrennungszyklus nicht länger aus. Während der Verbrennungszyklen werden die Einlassventile geschlossen, und die Auslassventile werden geöffnet. Nach den Verbrennungszyklen werden die Einlassventile in einem geschlossenen Zustand gehalten, und die Auslassventile werden in einem offenen Zustand gehalten, während die Drehzahl des ICE 14 auf 0 RPM abnimmt. Die offene Position der Auslassventile kann dieselbe oder eine unterschiedliche sein. Die offene Position der Auslassventile kann konstant sein, während die Drehzahl des ICE auf 0 RPM abnimmt, oder sie kann basierend auf einem vorbestimmten Profil variieren. Die Drehzahl des ICE 14 kann rampenartig mit einer vorbestimmten Rate basierend auf dem vorbestimmten Profil abnehmen.
Als ein Beispiel können alle Auslassventile in einer offenen Position A gehalten werden (oder bei A Millimetern bezüglich der geschlossenen Position). Die offene Position A kann eine maximale offene Position für eine maximale Abgasströmung sein, ohne dass eine Ventilüberlagerung zwischen den Oberseiten der Kolben und den Auslassventilen austritt. Als ein anderes Beispiel können die offenen Positionen der Auslassventile während einer Abschaltung und während Zyklen der Kurbelwelle basierend auf der Geschwindigkeit der Kurbelwelle und/oder der Geschwindigkeit der Kolben in den Zylindern variieren. Das Profil kann in dem Speicher 330 gespeichert und verwendet werden, um eine dynamische Anpassung der Auslassventilpositionen zum Aufrechterhalten eines konstanten Motordrehmoments zu liefern. Wenn die Geschwindigkeit der Kurbelwelle zunimmt, können die offenen Positionen der Auslassventile erhöht werden. Wenn die Geschwindigkeit der Kurbelwelle abnimmt, können die offenen Positionen der Auslassventile verringert werden.
Die Position der Auslassventile stellt eine Verlangsamungsrate der Kurbelwelle ein. Je größer die Öffnung ist, umso geringer ist die Verlangsamungsrate. Indem die Verlangsamungsrate verringert wird, wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein Autostart angefordert wird, bevor die Motordrehzahl 0 RPM erreicht hat.
Da keine Luft durch die Einlassventile in die Zylinder gepumpt wird und sich die Auslassventile in einem offenen Zustand befinden, wird der Druck in den Zylindern während eines Kompressionstakts minimiert, wodurch eine umgekehrte Rotation der Kurbelwelle 50 verhindert wird. Dies ermöglicht eine schnelle Ermittlung der Kurbelwellenposition während eines Autostarts und dadurch einen schnellen Neustart des ICE 14. Die Position der Kurbelwelle 50 wird leichter ermittelt, wenn eine umgekehrte Drehung verhindert wird. Indem die umgekehrte Drehung der Kurbelwelle 50 verhindert wird, kann ein Einzelelement-Positionssensor zum Detektieren der Position der Kurbelwelle 50 verwendet werden, im Gegensatz zu einem Mehrelement-Positionssensor. Da die Kurbelwelle nur in einer Vorwärts- oder positiven Richtung rotieren kann, ist ein Doppelelement-Positionssensor nicht erforderlich, um zu detektieren, wann sich die Kurbelwelle 50 in einer umgekehrten Richtung dreht.
Bei 414 ermittelt das Kurbelwellenmodul 206 die Drehzahl des ICE 14. Das Kurbelwellenmodul 206 erzeugt das Motordrehzahlsignal RPM 252.
Bei 416 ermittelt das Timermodul 306, ob die Motordrehzahl gleich 0 ist. Verfahrensschritt 418 wird ausgeführt, wenn die Motordrehzahlmessung RPM 252 gleich 0 ist. Bei 418 löst das Timermodul 306 den Timer 329 aus. Bei 420 ermittelt das Timermodul, ob die Motordrehzahlmessung RPM 252 für die vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 war und/oder ob der Timer 329 abgelaufen ist. Dies stellt sicher, dass vor dem Voranschreiten zu Verfahrensschritt 422 die wahre Drehzahl der Kurbelwelle 50 0 ist und dass die Ermittlung der Motordrehzahl genau ist. Die vorbestimmte Zeitdauer kann beispielsweise 50 Millisekunden (ms) sein. Bei 422 speichert das Timermodul eine letzte Kurbelwellenposition (”Ankurbelposition”) in dem Speicher 330, wenn die Motordrehzahl für die vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 RPM war und/oder wenn der Timer abgelaufen ist. Die Kurbelwellenposition kann beispielsweise 0–359° sein.
Bei 424 ermittelt das Stopp-Start-Anweisungsmodul, ob ein Autostart (Neustart) durch das Stopp-Start-Steuermodul 26 angewiesen wird. Der Verfahrensschritt 426 wird ausgeführt, wenn ein Neustart angefordert wird. Bei 426 weist das ECM 20 das HCM 24, den Motor/Generator 18 und/oder einen Anlasser an, den ICE 14 anzukurbeln.
Bei 427 beginnt das Kurbelwellenmodul 206, die Position der Kurbelwelle 50 basierend auf dem Modussignal MODE 310 zu verfolgen. Das Kurbelwellenmodul 206 ermittelt die Anfangsposition der Kurbelwelle 50 basierend auf der gespeicherten Kurbelwellenposition 328 und dem Kurbelwellensignal CRK 91, wenn das Ankurbeln gestartet wird. Das Kurbelwellenmodul 206 erzeugt das erste Positionssignal POS1 250 basierend auf der gespeicherten Kurbelwellenposition 328 und dem Kurbelwellensignal CRK 91.
Bei 428 wird der Kraftstoffleistendruck detektiert. Das Kraftstoffdruckmodul 302 ermittelt einen gegenwärtigen Kraftstoffleistendruck basierend auf dem Kraftstoffdrucksignal PRS 315. Bei 430 ermitteln das Zylindersteuermodul 308 und/oder das Kraftstoffdruckmodul 302, ob der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleiste 312 größer als der vorbestimmte Druck ist. Verfahrensschritt 434 wird ausgeführt, wenn der Kraftstoffdruck größer als der vorbestimmte Druck ist. Dies stellt sicher, dass der Kraftstoffleistendruck für einen Neustart des ICE 14 geeignet ist.
Bei 434 ermittelt das FFC-Modul 304, welcher Zylinder eine Position aufweist, die dem Erreichen des TDC am nächsten liegt. Der Zylinder mit einer Position, die dem Erreichen des TDC am nächsten liegt, wird als der FFC identifiziert. Das FFC-Modul 304 kann den FFC basierend auf dem ersten Positionssignal POS1 250 ermitteln, das bei 427 erzeugt wird. Bei 435 setzt das Zylindersteuermodul 308 eine gegenwärtige Zylindernummer C gleich einer Zylindernummer des FFC.
Bei 436 konfiguriert das Zylindersteuermodul 308 eine virtuelle Nockenwelle. Die virtuelle Nockenwelle bezieht sich nicht auf eine physikalische Nockenwelle, da der ICE 14 keine Nockenwelle aufweist. Die virtuelle Nockenwelle bezieht sich auf Zeiteinstellungsbeziehungen zwischen (i) den Positionen der Kurbelwelle 50 und/oder den Kolben der Zylinder des ICE 14 und (ii) Positionen der Einlass- und der Auslassventile des ICE 14. Die virtuelle Nockenwelle wird derart konfiguriert, dass sich der FFC in einem Auslasstakt befindet, wenn der FFC eine Position aufweist, die dem Erreichen des TDC am nächsten liegt, und im Begriff ist, einen Einlasstakt zu starten.
Die Zeiteinstellung der Einlass- und der Auslassventilpositionen wird derart eingestellt, dass der FFC einen Einlasstakt bei dem Erreichen des TDC beginnt. Die Zeiteinstellung der anderen Einlass- und Auslassventilpositionen wird derart eingestellt, dass die übrigen Zylinder sequentiell einen Einlasstakt in der vorbestimmten Zündreihenfolge des ICE 14 beginnen. Dies synchronisiert die Einlass- und Auslassventile der Zylinder relativ zueinander und relativ zu der Kurbelwelle 50 und zu den Kolben. Obwohl die Zylinder sequentiell reaktiviert werden (einer nach dem anderen), kann ein zweiter Zylinder einen Einlasstakt vor einem ersten Zylinder (oder dem FFC) beginnen und eine Aktivierungszeitdauer beenden. Eine Aktivierungszeitdauer bezieht sich auf eine Zeitdauer, wenn die Einlass- und Auslassventile, der Kraftstoff und der Zündfunken für einen Zylinder aktiviert werden.
Bei 438 ermittelt das Zylindersteuermodul 308, ob sich der FFC bei dem TDC befindet. Wenn sich der FFC bei dem TDC befindet, wird Verfahrensschritt 442 ausgeführt. Bei 442 schließt das Zylindersteuermodul 308 mittels des Ventil-Aktuatormoduls 56 das Auslassventil des FFC und aktiviert das Einlassventil des FFC. Kraftstoff und Zündfunken des FFC werden ebenso aktiviert. Dies ermöglicht, dass der FFC einen Verbrennungszyklus beginnt, der mit einem Einlasstakt anfangt. Bei 443 kann das AGR-Ventil 53 aktiviert werden, wenn es in das Fahrzeugsystem 10 eingebunden ist. Bei 444 kann das Drosselventil 29 aktiviert werden, wenn es in das Fahrzeugsystem 10 eingebunden ist.
Bei 445 erhöht oder ändert das Zylindersteuermodul die Zylindernummer C auf die Zylindernummer des nächsten Zylinders bezüglich des FFC in der vorbestimmten Zündreihenfolge. Bei 446 schließt das Zylindersteuermodul 308 mittels des Ventil-Aktuatormoduls 56 das Auslassventil des Zylinders, der die gegenwärtige Zylindernummer C aufweist (”den gegenwärtigen Zylinder C”), und aktiviert das Einlassventil des gegenwärtigen Zylinders C. Kraftstoff und Zündfunken des gegenwärtigen Zylinders C werden ebenso aktiviert. Dies ermöglicht, dass der gegenwärtige Zylinder C einen Verbrennungszyklus beginnt, der mit einem Einlasstakt startet.
Bei 448 ermittelt das Zylindersteuermodul 308, ob ein weiterer Zylinder aktiviert werden soll. Wenn es einen weiteren Zylinder gibt, der aktiviert werden soll, wird der Verfahrensschritt 445 ausgeführt, ansonsten kann das Verfahren bei 450 enden. Der Verfahrensschritt 402 kann nach dem Verfahrensschritt 448 ausgeführt werden, wenn das Verfahren iterativ ausgeführt wird. Ebenso kann das Verfahren einen der Verfahrensschritte 404–422 bei der Ausführung auslassen oder zu Schritt 424 übergehen, wenn ein Neustart oder ein fliegender Neustart angefordert wird.
Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte sind als veranschaulichende Beispiele gedacht; die Verfahrensschritte können sequentiell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeitdauern oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, was von der Anwendung abhängt.
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, das umfasst, dass: eine Autostoppanforderung detektiert wird und ein Modussignal basierend auf der Autostoppanforderung erzeugt wird; Zylinder eines Motors während eines Autostoppmodus basierend auf dem Modussignal sequentiell deaktiviert werden, wobei die Zylinder des Motors jeweils Einlassventile und Auslassventile aufweisen; und während des Autostoppmodus und während mehrerer Zyklen einer Kurbelwelle des Motors die Einlassventile in einem geschlossenen Zustand und die Auslassventile in einem offenen Zustand gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffleiste des Motors basierend auf einem Kraftstoffanweisungssignal und während des Autostoppmodus auf einen vorbestimmten Kraftstoffdruck eingestellt wird; und ein Kraftstoff-Anweisungssignal erzeugt wird, wenn die Einlassventile geschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Kraftstoffdruck ein maximaler Kraftstoffdruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Zylinder während des Autostoppmodus und in einer vorbestimmten Zündreihenfolge der Zylinder sequentiell deaktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein FFC ermittelt wird; und die Zylinder während eines Autostartmodus beginnend mit dem FFC und basierend auf einer vorbestimmten Zündreihenfolge sequentiell reaktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass einer der Zylinder, der dem Erreichen des oberen Totpunkts am nächsten ist, als der FFC identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffleiste des Motors detektiert wird; eine Autostartanforderung detektiert wird und das Modussignal basierend auf der Autostartanforderung erzeugt wird; und der FFC basierend auf dem Kraftstoffdruck ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: der Motor während des Autostartmodus angekurbelt wird, der durch das Modussignal angezeigt wird; eine zweite Position einer Kurbelwelle des Motors während des Autostartmodus und basierend auf dem Modussignal ermittelt wird; eine Autostartanforderung detektiert wird und das Modussignal basierend auf der Autostartanforderung erzeugt wird, um den Autostartmodus auszulösen; und der FFC basierend auf der zweiten Position ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: während des Autostoppmodus ermittelt wird, ob eine Drehzahl des Motors für eine vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 ist; eine erste Position der Kurbelwelle gespeichert wird, wenn die Drehzahl des Motors zumindest für die vorbestimmte Zeitdauer gleich 0 ist; und die zweite Position während des Autostartmodus basierend auf der ersten Position ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: während des Autostoppmodus ein Abgasrückführungsventil geschlossen und ein Drosselventil geöffnet wird; und das Abgasrückführungsventil in einem geschlossenen Zustand und das Drosselventil in einem offenen Zustand gehalten werden, bis ein Autostart angefordert wird.