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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein eine Motorbaugruppe mit zwei Zylinderreihen und ein Verfahren zum Steuern von Ventilen, um eine Luftströmung in die Zylinder und aus diesen zu steuern.
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HINTERGRUND
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Kraftstoffeffiziente Fahrzeuge sind aufgrund von Kostenersparnissen und Vorteilen für die Umwelt wünschenswert. Kleinere Motoren neigen dazu, effizienter bezüglich des Kraftstoffs zu sein, sie können jedoch bezüglich der Drehmoment- und der Leistungsausgabe beschränkter sein. Flexibilität bezüglich der Leistung kann realisiert werden, indem ein Motor mit kontinuierlich variablen Zylinderventilen ausgestattet ist. Alternativ kann ein relativ großer Motor mit einem relativ hohen maximalen Drehmoment verwendet werden, bei dem einige Zylinder selektiv deaktiviert werden, wenn die Drehmomentanforderungen relativ gering sind. Es können jedoch ungleichmäßige Drehmomentpulse auftreten, wenn einige der Zylinder deaktiviert sind, oder es können die Drehmomentpulse bei höheren Lasten aufgrund der höheren Drehmomentspitzen in breiteren Intervallen unerwünschte Probleme mit Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH-Probleme) erzeugen. Diese Probleme können den verwendbaren Dynamikbereich der deaktivierten Zylinder einschränken und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringern. Darüber hinaus weisen Motoren typischerweise vorbestimmte optimale Betriebsparameter auf, bei denen die Verbrennung am effizientesten ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Motorbaugruppe ist mit einem variablen Hubraum bei einigen Zylindern und mit einem nicht variablen Hubraum, aber einer optimalen Betriebseffizienz bei anderen Zylindern ausgebildet, während weiterhin ausbalancierte Drehmomentpulse an der Kurbelwelle und dem Schwungrad geschaffen werden. Spezieller umfasst eine Motorbaugruppe einen Motorblock mit einer ersten Reihe von Zylindern und einer zweiten Reihe von Zylindern. Eine Kurbelwelle wird durch den Motorblock getragen und ist ausgebildet, um durch ein Drehmoment aufgrund von Verbrennungsenergie in der ersten und der zweiten Reihe der Zylinder angetrieben zu werden. Wie hierin verwendet, ist eine ”Reihe” von Zylindern eine Zylinderreihe in einem Motorblock, wobei sich die Reihe parallel zu der Länge der Kurbelwelle erstreckt. Ein erster Satz von Ventilen ist betreibbar, um eine Luftströmung in die erste Reihe der Zylinder und aus diesen zu steuern. Nockenwellen werden durch die Kurbelwelle angetrieben und sind mit dem ersten Satz von Ventilen funktional verbunden, um das Öffnen und Schließen des ersten Satzes von Ventilen zu steuern. Ein zweiter Satz von Ventilen ist betreibbar, um eine Luftströmung in die zweite Reihe der Zylinder und aus dieser zu steuern. Ein Controller ist mit dem zweiten Satz von Ventilen funktional verbunden und ausgebildet, um einen Hub, eine Dauer und/oder einen Zeitpunkt des zweiten Satzes von Ventilen basierend auf einem angewiesenen Drehmoment an der Kurbelwelle zu variieren, um dadurch die Verbrennung in der zweiten Reihe der Zylinder zu verändern. Der Motorblock ist derart angeordnet, dass die erste und die zweite Reihe der Zylinder jeweils die gleiche Anzahl Zylinder aufweisen, wie beispielsweise bei einer V6- oder einer V8-Formation. Drehmomentpulse, die auf die Kurbelwelle und das Schwungrad wirken, sind symmetrisch, wenn Zylinder der ersten und der zweiten Reihe in einer abwechselnden Reihenfolge gezündet werden.
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Ein Verfahren zum Steuern einer Motorbaugruppe, die einen Motorblock mit einem ersten und einem zweiten Satz von Zylindern, eine Kurbelwelle und durch die Kurbelwelle angetriebene Nockenwellen aufweist, umfasst, dass ein erster Satz von Ventilen mittels der Nockenwellen geöffnet und geschlossen wird. Der erste Satz von Ventilen steuert eine Luftströmung in die erste Reihe der Zylinder und aus dieser, um dadurch ein Antriebsdrehmoment zu beeinflussen, das durch die Verbrennung in dem ersten Satz von Zylindern an die Kurbelwelle geliefert wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Hub, ein Zeitpunkt und eine Dauer eines zweiten Satzes von Ventilen basierend auf einem angewiesenen Drehmoment an der Kurbelwelle variiert werden. Der zweite Satz von Ventilen steuert eine Luftströmung in die zweite Reihe der Zylinder und aus dieser, um dadurch ein Antriebsdrehmoment zu beeinflussen, das durch die Verbrennung in dem zweiten Satz der Zylinder an die Kurbelwelle geliefert wird.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der vorliegenden Lehren leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Motorbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren.
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2 ist eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Motorbaugruppe gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
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3 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts der Motorbaugruppe von 1.
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4 ist ein Diagramm des spezifischen Kraftstoffverbrauchs über dem Motordrehmoment für verschiedene Motoren, die mit einer Deaktivierung oder mit einer kontinuierlich variablen Ventilbetätigung verschiedener Zylinder betrieben werden.
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5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Motorbaugruppe.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, zeigen 1 und 3 eine Motorbaugruppe 10, die einen Motorblock 12 aufweist, der mit einer ersten Reihe 14 von Zylindern 14A, 14B, 14C und einer zweiten Reihe 16 von Zylindern 16A, 16B, 16C ausgebildet ist. Ein erster Zylinderkopf 18 wird durch den Motorblock 12 über der ersten Reihe von Zylindern 14 getragen. Ein zweiter Zylinderkopf 20 wird durch den Motorblock 12 über der zweiten Reihe 16 der Zylinder 16A, 16B, 16C getragen. Der Zylinderkopf 18 trägt einen ersten Satz von Ventilen, der ein Paar von Einlassventilen 24 und ein Paar von Auslassventilen 26 umfasst, die jeweils oberhalb der Zylinder 14A, 14B, 14C positioniert sind. Bei anderen Ausführungsformen können lediglich ein Einlassventil und ein Auslassventil für jeden Zylinder 14A, 14B, 14C, 16A, 16B, 16C vorhanden sein. Eine Zündkerze 28 ist über jedem der Zylinder 14A, 14B, 14C angeordnet. Der Zylinderkopf 20 trägt einen zweiten Satz von Ventilen, der ein Paar von Einlassventilen 25 und ein Paar von Auslassventilen 27 jeweils oberhalb der Zylinder 16A, 16B, 16C umfasst. Die Auslassventile 26, 27 werden hierin auch als Abgasventile bezeichnet. Eine Zündkerze 28 ist ebenso über jedem der Zylinder 16A, 16B, 16C angeordnet.
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Luft wird aus einem Lufteinlassdurchgang 30 durch eine einzelne elektronische Drossel 32 in einen gemeinsamen Lufteinlasskrümmer 34 geleitet, der Einlassluft an jeder Zylinder 14A, 14B, 14C, 16A, 16B, 16C liefert, wenn die Einlassventile 24, 25 aufeinanderfolgend auf die Weise selektiv geöffnet werden, die hierin beschrieben ist. Ein Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor) 29 liefert Parameter, welche eine Einlassluftdichte angeben, an einen elektronischen Controller 72. Die Abgasventile 26 werden aufeinanderfolgend auf die Weise geöffnet, die hierin beschrieben ist, um zu ermöglichen, dass die Zylinder 14A, 14B, 14C Abgas über einen Abgasdurchgang 36 zu einem Abgasausgang 38 ausstoßen. Das Abgas kann durch einen Dreiwegekatalysator 40 behandelt werden, dessen Leistung durch einen stromaufwärts gelegenen Sauerstoffsensor 42A und einen stromabwärts gelegenen Sauerstoffsensor 42B überwacht wird, die detektierte Parameter, welche die Leistung des Katalysators 40 angeben, an den Controller 72 liefern. Die Abgasventile 26 der Zylinder 16A, 16B, 16C werden ebenso auf die Weise geöffnet, die hierin beschrieben ist, um zu ermöglichen, dass die Zylinder 16A, 16B, 16C Abgas durch einen ähnlichen Abgasdurchgang 36 zu einen Abgasausgang 38 ausstoßen. Das Abgas aus den Zylindern 16A, 16B, 16C kann durch einen weiteren Dreiwegekatalysator 40 behandelt werden, dessen Leistung durch einen stromaufwärts gelegenen Sauerstoffsensor 42A und einen stromabwärts gelegenen Sauerstoffsensor 42B überwacht wird. Die Sensoren 42A, 42B sind mit dem Controller 72 funktional verbunden, obwohl Verbindungsleitungen der Einfachheit halber in den Zeichnungen nicht gezeigt sind. Alternativ kann die Motorbaugruppe 10 derart angeordnet sein, dass Abgas aus beiden Reihen 14, 16 der Zylinder 14A, 14B, 140, 16A, 16B, 16C in einen gemeinsamen Abgasdurchgang geführt werden kann.
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Kraftstoff wird auf eine zeitlich gesteuerte Weise selektiv in die Zylinder 14A, 14B, 140, 16A, 16B, 16C eingeleitet, wobei eine Zündung der Zündkerzen 28 bewirkt, dass Kolben 48 (in 3 gezeigt) in jedem der Zylinder 14A, 14B, 14C, 16A, 16B, 16C eine Kurbelwelle 50 drehen, die durch den Zylinderblock 12 getragen wird. Die Kolben 48 bewegen sich in den Zylindern 14A, 14B, 14C, 16A, 16B, 16C aufwärts und abwärts und bewirken eine Drehung der Kurbelwelle 50 mittels verbindender Pleuelstangen 52. Die Kurbelwelle 50 trägt ein Schwungrad 54, das verwendet wird, um das Aufrechterhalten des Impulses und den Antrieb eines Getriebes (nicht gezeigt) zu unterstützen, das mit der Kurbelwelle 50 funktional verbunden ist.
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Die Motorbaugruppe 10 ist ausgebildet, um einen Ausgleich zwischen der Notwendigkeit, Drehmomentanforderungen zu erfüllen, und dem Betrieb mit signifikanter Kraftstoffeffizienz und Kostenersparnissen zu schaffen. Speziell erfolgt die Verbrennung in den Zylindern 14A, 14B und 14C der ersten Reihe 14 gemäß einer festen, vorbestimmten Motorbetriebseffizienz. Die Einlassventile 24 des ersten Satzes der Zylinder 14A, 14B, 14C werden durch eine obenliegende Nockenwelle 60 angehoben und abgesenkt, die in 3 gezeigt ist. Auf ähnliche Weise werden die Auslassventile 26 des ersten Satzes der Zylinder 14A, 14B, 14C durch eine Auslassnockenwelle 61 angehoben und abgesenkt. In 3 ist eine Nockwellenabdeckung entfernt, um die Nockenwellen 60, 61 freizulegen. Darüber hinaus sind tragende Lager oder Befestigungen, die verwendet werden, um die Nockenwelle 60 oberhalb des Zylinderkopfs 18 zu tragen, der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht gezeigt. Solche Befestigungen könnten an dem Zylinderblock 12 oder an dem Zylinderkopf 18 angebracht sein, wie es ein Fachmann leicht verstehen wird.
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Die Nockenwellen 60, 61 weisen eine Vielzahl exzentrischer Nocken 62A, 62B, 62C, 62D, 62E, 62F auf, die ausgebildet sind, um das Anheben und Absenken der Ventile 24, 26 der Zylinder 14A, 14B, 14C in einer vorbestimmten Reihenfolge und zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu bewirken. Die Nockenwellen 60, 61 werden durch die Kurbelwelle 50 über einen Riemenantrieb 64 angetrieben, der ein Zahnrad 66A, das an der Kurbelwelle 50 angebracht ist, ein Zahnrad 66B, das an der Nockenwelle 60 angebracht ist, und ein Zahnrad 66C, das an der Nockenwelle 61 angebracht ist, umfassen kann. Ein Riemen 68 verbindet die Zahnräder 66A, 66B, 66C. Riemenspanner und Führungen können an den Motorblock 12 angebracht sein, sie sind jedoch der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Riemenantrieb 64 ein Zahnradantrieb oder ein Kettenantrieb sein. Darüber hinaus können zwei separate Riemen durch die Kurbelwelle 16 angetrieben werden, um die Nockenwellen 60, 61 separat anzutreiben.
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Ein Nockenwellenphasensteller 70A kann mit der Nockenwelle 60 funktional verbunden sein und durch einen Controller 72 gesteuert werden, der in 1 gezeigt ist, um eine relative Winkelausrichtung der Nockenwelle 60 bezogen auf die Kurbelwelle 50 zu variieren, um dadurch den Zeitpunkt des Öffnens und des Schließens der Ventile 24 bezogen auf die Position der entsprechenden Kolben 48 in den Zylindern 14A, 14B, 14C zu variieren. Auf ähnliche Weise kann ein Nockenwellenphasensteller 70B mit der Nockenwelle 61 funktional verbunden sein und durch den Controller 72 gesteuert werden, um die relative Winkelausrichtung der Nockenwelle 61 bezogen auf die Kurbelwelle 50 zu variieren, wodurch der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Ventile 26 variiert wird. Die Phasensteller 70A, 70B können hydraulische Phasensteller mit Schaufeln sein, in welchem Fall der Controller 72 letztlich die Strömung eines Hydraulikfluids zu den Phasenstellern 70A, 70B steuert, um die Nockenwellen 60, 61 einzustellen. Die Hydraulikverbindung der Phasensteller 70A, 70B kann über Durchgänge in dem Motorblock 12 und durch den Zylinderkopf 18 hindurch zu den Phasenstellern 70A, 70B erfolgen. Diese Durchgänge sind der Einfachheit halber in den Zeichnungen nicht gezeigt. Ein Fachmann wird verstehen, dass eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Leiten eines Hydraulikfluids zu den Phasenstellern 70A, 70B unter der Steuerung des Controllers 72 existiert. Es kann ein beliebiger geeigneter Phasensteller verwendet werden.
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Dementsprechend kann die Verbrennung in der ersten Reihe 14 der Zylinder 14A, 14B, 14C gesteuert werden, um vorbestimmte Effizienzanforderungen zu erfüllen. Beispielsweise können die Zeiteinstellung der Ventile 24, 26 mittels der Nockenwellen 60, 61 und auch die Position der Drossel 32 gesteuert werden, um eine solche Verbrennung in den Zylindern 14A, 14B, 14C zu ermöglichen, dass die Motorbaugruppe 10 gemäß einer vorbestimmten Verbrennungseffizienz arbeitet, wie sie beispielsweise durch eine Kurve des spezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC, von brake specific fuel consumption) angegeben werden kann. Einlassluftparameter, die durch den MAF-Sensor 29 gemessen werden, können durch den Controller 72 bei der Ermittlung einer optimalen Ventilzeiteinstellung und einer optimalen Drosselposition verwendet werden.
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Die Verbrennung in der zweiten Reihe 16 der Zylinder 16A, 16B, 16C wird im Gegensatz dazu auf eine Weise ”auf Anforderung” gesteuert, wenn es erforderlich ist, zunehmende Lastanforderungen zu erfüllen. Speziell können ein beliebiges oder alle von: (i) dem Zeitpunkt der Öffnung der Ventile 25, 27; (ii) der Dauer der Öffnung der Ventile 25, 27; und (iii) dem Betrag des Hubs der Ventile 25, 27, einschließlich eines Hubs von Null (d. h. einer Zylinderdeaktivierung) durch den Controller 72 implementiert werden, um Hub hinzuzufügen, wenn dies zum Erfüllen von Lastanforderungen erforderlich ist. Die Lastanforderungen können durch den Controller 72 basierend auf einem Positionssensor 74 ermittelt werden, der mit einem Gaspedal 76 oberhalb eines Fahrzeugbodens 77 verbunden ist. Der Positionssensor 74 ist betreibbar, um ein Sensorsignal an den Controller 72 zu senden. Lastanforderungen können ferner durch den Controller 72 basierend auf anderen detektierten Motorbetriebsbedingungen ermittelt werden, wie beispielsweise mittels eines Drehzahlsensor oder eines Drehmomentsensors, der mit der Kurbelwelle 50 funktional verbunden ist.
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Bei einer Ausführungsform werden der Zeitpunkt und die Dauer der Öffnung der Einlassventile 25 und der Betrag des Hubs des Auslassventils 27 variiert, wie es erforderlich ist. Die Steuerung der Ventile 25, 27 auf diese Weise kann als ein kontinuierlich variabler Ventilhub oder als ein kontinuierlich variabler virtueller Hub bezeichnet werden. Ein beliebiger geeigneter variabler Ventilmechanismus kann verwendet werden, um die Veränderung des Zeitpunkts, der Dauer und des Hubs zu erreichen. Beispielsweise kann der Controller 72 elektrische Signale für Solenoidventile steuern, die eine Hydraulikströmung für die Ventile 25, 27 steuern, um deren Zeitpunkt, Dauer und Hub zu variieren.
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Jede der Reihen der Zylinder 14, 16 kann ausgebildet sein, um die gleiche Anzahl von Zylindern aufzuweisen. Bei der Ausführungsform von 1 weist die Reihe 14 drei Zylinder 14A, 14B, 14C auf, und die Reihe 16 weist drei Zylinder 16A, 16B, 16C auf. Wenn eine Drehmomentanforderung durch die Verwendung lediglich der Zylinder der ersten Reihe 14 erfüllt werden kann, die gemäß der vorbestimmten Verbrennungseffizienz betrieben werden, dann können die Zündkerzen 28 der Zylinder 14A, 14B, 14C derart aktiviert werden, dass die Zylinder in der Reihenfolge 14A, 14B, 14C zünden.
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Wenn der Controller 72 ermittelt, dass zusätzlicher Hub erforderlich ist, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen, dann können die Zündkerzen 28 der Zylinder 16A, 16B, 16C der zweiten Reihe 16 ebenso aktiviert werden, wobei die Zündkerzen 28 und die Ventile 25, 27 auf eine solche Weise gesteuert werden, dass die Zylinder der ersten Reihe 14 und die Zylinder der zweiten Reihe 16 in einer abwechselnden Reihenfolge gezündet werden. Das heißt, dass die Zylinder in der Reihenfolge 14A, 16A, 14B, 16B, 14C, 16C gezündet werden. Da das Drehmoment, das durch die Verbrennung in jedem Zylinder 14A, 14B, 14C erzeugt wird, im Wesentlichen gleich ist und das Drehmoment, das durch die Verbrennung in jedem Zylinder 16A, 16B, 16C erzeugt wird, im Wesentlichen gleich, aber von dem Drehmoment verschieden ist, das in den Zylindern 14A, 14B, 14C erzeugt wird, werden durch das Abwechseln der Zündreihenfolge, wie es beschrieben ist, die Drehmomentpulse symmetrisch geliefert, die auf das Schwungrad 54 übertragen werden. Beispielsweise können die Drehmomentpulse, die durch die Verbrennung in den Zylindern 14A, 14B, 14C erzeugt werden, wesentlich größer als diejenigen sein, die durch die Verbrennung in den Zylindern 16A, 16B, 16C erzeugt werden. Alle größeren Drehmomentpulse würden in diesem Fall aus derselben Richtung und mit dem gleichen Abstand geliefert werden. Wenn im Vergleich dazu ein Sechszylindermotor, der in einer V-Formation angeordnet ist, in einem Vierzylindermodus betrieben wird, werden die Drehmomentpulse sogar dann nicht symmetrisch geliefert, wenn ein Zylinder aus jeder Reihe deaktiviert ist. Beispielsweise können in Abhängigkeit davon, welche zwei Zylinder deaktiviert sind, zwei Drehmomentpulse von einer Reihe mit einem Drehmomentpuls von Null dazwischen geliefert werden, gefolgt von zwei Pulsen, die von der anderen Reihe mit einem Drehmomentpuls von Null dazwischen geliefert werden. Alternativ könnten zwei Pulse von einer Reihe geliefert werden, gefolgt von zwei Pulsen von der anderen Reihe, gefolgt von zwei Drehmomentpulsen von Null.
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2 zeigt eine Motorbaugruppe 10A, die viele gleiche Komponenten wie die Motorbaugruppe 10 aufweist. Identische Komponenten werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Die Motorbaugruppe 10A weist zwei separate Drosseln 32A, 32B auf, die eine Luftströmung für zwei separate Einlasskrümmer 34A, 34B steuern. Speziell wird Luft aus einem Lufteinlassdurchgang 30A durch die elektronische Drossel 32A in einen Lufteinlasskrümmer 34A geleitet, der Einlassluft an jeden der Zylinder 14A, 14B, 14C der ersten Reihe 14 liefert, wenn die Einlassventile 24 aufeinanderfolgend selektiv auf die Weise geöffnet werden, die hierin beschrieben ist. Luft wird von einem separaten Lufteinlassdurchgang 30B durch die elektronische Drossel 32B zu einem Lufteinlasskrümmer 34B geleitet, der Einlassluft an jeden der Zylinder 16A, 16B, 16C der zweiten Reihe 16 liefert, wenn die Einlassventile 25 aufeinanderfolgend selektiv auf diese Weise geöffnet werden, die hierin beschrieben ist. Luftmassenströmungssensoren 29A, 29B, die mit dem Controller 72A funktional verbunden sind, werden verwendet, um Eigenschaften der Luftströmung zu ermitteln, welche die optimale Position des Drosselventils 32A und der Phasensteller 70A, 70B beeinflussen, um die optimale Verbrennungseffizienz in der Reihe 14 zu erreichen.
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Der Controller 72A kann jede der Drosseln 32A, 32B auf unterschiedliche Positionen steuern, um die separaten Funktionen der zwei Reihen der Zylinder 14, 16 zu erreichen. Das heißt, dass die Drossel 32A positioniert werden kann, um das Erreichen der optimalen Verbrennungseffizienz in den Zylindern 14A, 14B, 14C zu unterstützen, während die Drossel 32B gesteuert werden kann, um das variierende zusätzliche Drehmoment zu erreichen, das von den Zylindern 16A, 16B, 16C angefordert wird, um die Veränderungen in dem angeforderten Drehmoment zu erfüllen. Andere Komponenten der Motorbaugruppe 10A sind mit dem Controller 72A funktional verbunden, um derart gesteuert zu werden, wie es bezogen auf den Controller 72 von 1 beschrieben ist. Beispielsweise befinden sich die Einlassventile 24, 25, die Auslassventile 26, 27, die Zündkerzen 28, die Sauerstoffsensoren 42A, 42B und der Positionssensor 74 in funktionaler Verbindung mit dem Controller 72.
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4 ist ein Diagramm des spezifischen Kraftstoffverbrauchs über dem Motordrehmoment für verschiedene Motoren, die gesteuert werden, um auf verschiedene unterschiedliche Weisen zu arbeiten, wie beispielsweise mit einer Deaktivierung oder mit einer kontinuierlich variablen Ventilbetätigung ausgewählter Zylinder. Speziell zeigt Kurve 202 einen theoretischen spezifischen Kraftstoffverbrauch in Gramm pro Kilowattstunde (g/kWh) für eine beispielhafte Motorbaugruppe mit zwei Reihen von Zylindern, die in einer V6-Formation angeordnet sind (d. h. drei Zylinder in jeder Reihe, ähnlich wie die Motorbaugruppen 10 und 10A). Kurve 204 gibt den theoretischen spezifischen Kraftstoffverbrauch für dieselbe Motorbaugruppe an, wenn diese mit Einlass- und Auslassventilen ausgestattet ist, die steuerbar sind, um einen kontinuierlich variablen Ventilhub bei allen sechs Zylindern zu erreichen. Kurve 206 gibt den theoretischen spezifischen Kraftstoffverbrauch für dieselbe Motorbaugruppe an, wenn diese mit der Möglichkeit ausgestattet ist, zwei der Zylinder zu deaktivieren, um dadurch in einem Vierzylindermodus zu arbeiten. Punkt 207 ist die theoretische Grenze des Vierzylindermodus, bei dem zwei Zylinder deaktiviert sind. Kurve 208 gibt den theoretischen spezifischen Kraftstoffverbrauch für dieselbe Motorbaugruppe an, wenn diese mit der Möglichkeit ausgestattet ist, drei der Zylinder zu deaktivieren, um in einem Dreizylindermodus zu arbeiten. Punkt 209 ist die theoretische Grenze des Dreizylindermodus, bei dem drei der Zylinder deaktiviert sind. Kurve 210 gibt den theoretischen spezifischen Kraftstoffverbrauch für dieselbe Motorbaugruppe an, wenn eine Reihe der Zylinder mit Ventilen ausgestattet ist, die in der Lage sind, einen kontinuierlichen variablen Ventilhub zu erreichen. Dies ermöglicht, dass die Motorbaugruppe entlang der Kurve 208 bis zu der Grenze am Punkt 209 in dem Dreizylinder-Deaktivierungsmodus betrieben wird. Die drei Zylinder, die deaktiviert wurden, können anschließend derart gesteuert werden, dass sie zumindest mit einer gewissen Verbrennung betrieben werden, wodurch der Betrieb entlang der Kurve 210 ausgedehnt wird.
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Die Motorbaugruppe 10 oder 10A, die eine Reihe 16 der Zylinder 16A, 16B, 16C mit Ventilen aufweist, die für einen kontinuierlich variablen Ventilhub gesteuert werden, können daher entlang einer Kurve ähnlich der Kurve 208 betrieben werden, die sich bis zu der Kurve 210 erstreckt. Die Motorbaugruppe 10, 10A wird zuerst entlang der Kurve 208 betrieben, wobei die Zylinder 16A, 16B, 16C deaktiviert sind, beispielsweise durch Schließen der Auslassventile 27, und wobei die Zylinder 14A, 14B, 14C betrieben werden, um die vorbestimmte Verbrennungseffizienz zu erreichen. An der Grenze der Dreizylinderdeaktivierung bei Punkt 209 werden die drei Zylinder 16A, 16B, 16C anschließend entlang der Kurve 210 betrieben, wobei eine bestimmte Verbrennung den kontinuierlich variablen Hub, die kontinuierlich variable Dauer oder den kontinuierlich variablen Zeitpunkt der Ventile 25, 27 unter der Steuerung des Controllers 72 oder 72A verwendet und wobei die Zylinder 14A, 14B, 14C weiterhin gesteuert werden, um gemäß der vorbestimmten Verbrennungseffizienz zu arbeiten.
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5 ist ein Flussdiagramm 300 eines Verfahrens zum Betreiben einer Motorbaugruppe, wie beispielsweise der Motorbaugruppe 10 oder 10A, wie es durch einen Algorithmus ausgeführt werden kann, der in einem Prozessor des Controllers 72 oder 72A gespeichert ist. Das Verfahren 300 beginnt mit Block 302, bei dem der Controller 72 oder 72A ein Drehmomentbefehlssignal von dem Gaspedalsensor 74 empfängt. Das Drehmomentbefehlssignal gibt den Betrag des Drehmoments an der Kurbelwelle 50 an, der durch den Fahrzeugbediener angewiesen wird. Bei Block 304 empfängt der Controller 72 oder 72A auch ein Sensorsignal von einem Positionssensor an der Drossel 32 in der Motorbaugruppe 10 oder von beiden Drosseln 32A und 32B in der Motorbaugruppe 10A, welches Sensorsignal die Position der Drossel 32 oder 32A, 32B angibt. Zumindest teilweise basierend auf den Sensorsignalen, die in Block 302 und 304 empfangen werden, steuert der Controller 72 oder 72A anschließend in Block 306 die Ventile 25, 27 des zweiten Satzes der Zylinder 16A, 16B, um in Block 306 den Hub, den Zeitpunkt und/oder die Dauer des zweiten Satzes von Ventilen 25, 27 zu variieren. Der Controller 72 oder 72A kann eine Nachschlagetabelle von gespeicherten Daten des Drehmoments und der Motordrehzahl aufweisen, die dem Hub, dem Zeitpunkt und der Dauer für die Ventile entsprechen. Die Nockenwellen 60, 61 von 3 steuern das Öffnen und Schließen der Ventile 24, 26 mechanisch und sind ausgebildet, um dadurch eine vorbestimmte Verbrennungseffizienz in den Zylindern 14A, 14B, 14C zu erreichen. Gemäß dem Verfahren kann der Controller 72 oder 72A bei Block 308 auch die Phasensteller 70A, 70B steuern, die beispielsweise in 3 gezeigt sind, um eine vorbestimmte Verbrennungseffizienz in den Zylindern 14A, 14B, 14C aufrecht zu erhalten. Der Controller 72 oder 72A steuert daher die Ventile 25, 27 des zweiten Satzes der Zylinder 16A, 16B, 16C, um das angewiesene Kurbelwellendrehmoment zu erreichen, wobei der zweite Satz der Zylinder 16A, 16B, 16C ein Niveau des Drehmoments hinzufügt, wie es notwendig ist, um das angewiesene Kurbelwellendrehmoment zu erreichen, wenn jenes Drehmoment zu dem Drehmoment hinzugefügt wird, das durch den ersten Satz der Zylinder 14A, 14B, 14C, die gemäß der vorbestimmten Verbrennungseffizienz arbeiten, an die Kurbelwelle geliefert wird.
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Obgleich die besten Weisen zum Ausführen vieler Aspekte der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Lehren betreffen, verschiedene alternative Aspekte zum Ausüben der vorliegenden Lehren erkennen, die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.
