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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere Systeme und Verfahren zum Beschränken eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Kraftmaschine während eines Anlassens der Kraftmaschine, um Emissionen zu reduzieren.
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HINTERGRUND
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung eventuell nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik zulässig.
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Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in die Kraftmaschine wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe den Drosselklappenbereich ein, der die Luftströmung in die Kraftmaschine erhöht oder verringert. Wenn der Drosselklappenbereich zunimmt, nimmt der Luftdurchsatz in die Kraftmaschine zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Zylinder vorzusehen und/oder einen gewünschten Drehmomentausgang zu erreichen. Ein Erhöhen des Betrages an Luft und Kraftstoff, der an die Zylinder geliefert wird, erhöht die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine.
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In funkengezündeten Kraftmaschinen löst ein Zündfunken eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei kompressionsgezündeten Kraftmaschinen verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Zündzeitpunkt und Luftströmung können die Primärmechanismen zum Einstellen des Drehmomentausgangs von funkengezündeten Kraftmaschinen sein, während die Kraftstoffströmung den Primärmechanismus zum Einstellen des Drehmomentausgangs von kompressionsgezündeten Kraftmaschinen darstellen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftmaschinenanlassmodul und ein Drosselklappensteuermodul auf. Das Kraftmaschinenanlassmodul bestimmt, ob eine Kraftmaschine angelassen wird, auf Grundlage zumindest eines von einem Eingang, der von einem Zündsystem empfangen wird, und einer Kraftmaschinendrehzahl, und erzeugt ein Signal, das angibt, ob die Kraftmaschine angelassen wird. Das Drosselklappensteuermodul stellt selektiv eine Drosselklappe der Kraftmaschine in eine vollständig geschlossene Position ein, wenn das Signal anzeigt, dass die Kraftmaschine angelassen wird.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der hier nachstehend bereitgestellten detaillierten Beschreibung deutlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:
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1 ein Funktionsblockschaubild eines Kraftmaschinensystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappe des Kraftmaschinensystems von 1 ist;
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3 ein Funktionsblockschaubild eines Steuersystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist; und
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4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Beschränkung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Kraftmaschine während des Anlassens der Kraftmaschine gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist.
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In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein Abgassystem enthält typischerweise einen katalytischen Wandler, der von einer Kraftmaschine erzeugte Emissionen reduziert. Ein katalytischer Wandler reduziert Emissionen am effektivsten, wenn der katalytische Wandler eine Betriebstemperatur erreicht. Wenn eine Kraftmaschine gestartet ist, nachdem die Kraftmaschine für eine Zeitperiode abgeschaltet war, was als ein Kaltstart bezeichnet wird, ist die Temperatur des katalytischen Wandlers typischerweise geringer als die Betriebstemperatur. Somit kann der katalytische Wandler die Betriebstemperatur so lange nicht erreichen, bis die Kraftmaschine für eine Zeitdauer arbeitet. Der Großteil von Emissionen, die durch das Abgassystem und in die Umgebung gelangen, kann während dieser Periode durch das Abgassystem gelangen.
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Ein System und Verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfahrung begrenzen einen volumetrischen Wirkungsgrad eine Kraftmaschine, wenn die Kraftmaschine angelassen wird, um die Luftmenge zu verringern, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine gezogen wird. Der volumetrische Wirkungsgrad ist ein Verhältnis (oder Prozentsatz) der tatsächlichen Menge an Luft, die in einen Zylinder während der Ansaugung eintritt, zu der potentiellen (oder geometrischen) Kapazität des Zylinders unter statischen Bedingungen. Das System und Verfahren können den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftmaschine durch vollständiges Schließen einer Drosselklappe und/oder Begrenzen einer Öffnungsdauer eines oder mehrerer Ansaugventile begrenzen.
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Das Verringern der Luftmenge, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine gezogen wird, vermindert die Kraftstoffmenge, die an jeden Zylinder geliefert werden muss, um ein stöchiometrisches Verhältnis zu erreichen. Das Verringern der Kraftstoffmenge, die an jeden Zylinder geliefert wird, vermindert die Menge an Emissionen, die von der Kraftmaschine erzeugt werden. Die Verringerung der Menge an Emissionen, die von der Kraftmaschine ausgegeben werden, reduziert die Menge an Emissionen, die durch ein Abgassystem der Kraftmaschine und in die Umgebung gelangen, insbesondere, wenn die Menge an die Kraftmaschine verlassenden Emissionen während eines Kaltstarts verringert ist.
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Mit Bezug nun auf 1 weist eine beispielhafte Implementierung des Kraftmaschinensystems 1 eine Kraftmaschine 102 auf, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug auf Grundlage einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Der Fahrereingang kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Der Fahrereingang kann auch auf einer Fahrtregelung basieren, die ein adaptives Fahrtregelungssystem sein kann, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Folgedistanz beizubehalten.
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Luft wird in die Kraftmaschine 102 über ein Ansaugsystem 108 gezogen. Das Ansaugsystem 108 weist einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112 auf. Nur beispielhaft kann die Drosselklappe 112 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenaktormodul 116, das ein Öffnen der Drosselklappe 112 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 110 gezogene Menge an Luft zu steuern. Das Drosselklappenaktormodul 116 kann die Drosselklappe 112 zwischen einer vollständig offenen Position (z. B. einer Position, in der die Drosselklappe 112 zu 100 Prozent offen ist) und einer vollständig geschlossenen Position (z. B. einer Position, in der die Drosselklappe 112 zu 0 Prozent offen ist) betätigen.
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Luft von dem Ansaugkrümmer 110 wird in Zylinder der Kraftmaschine 102 gezogen. Während die Kraftmaschine 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann die Kraftmaschine 102: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinderaktormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv abzuschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen verbessern kann.
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Die Kraftmaschine 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als der Ansaugtakt, der Verdichtungstakt, der Verbrennungs- bzw. Arbeitstakt und der Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 118 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
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Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 reguliert, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 kann Kraftstoff direkt in den Zylinder 118 (wie gezeigt) oder in eine Mischkammer einspritzen, die dem Zylinder 118 zugeordnet ist. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzung in Zylinder, die abgeschaltet sind, anhalten.
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Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Die Kraftmaschine 102 kann eine Kompressionszündungsmaschine sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann die Kraftmaschine 102 eine funkengezündete Kraftmaschine sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
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Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an abgeschaltete Zylinder anhalten.
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Die Erzeugung des Zündfunkens kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Kraftmaschine 102 mehrere Zylinder aufweisen und das Zündfunkenaktormodul 126 kann den Zündzeitpunkt relativ zu dem OT für alle Zylinder in der Kraftmaschine 102 um dieselbe Größe variieren.
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Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt. Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.
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Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Ansaugnockenwellen (einschließlich der Ansaugnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. In ähnlicher Weise können mehrere Abgasnockenwellen (einschließlich der Abgasnockenwelle 142) mehrere Abgasventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Abgasventile (einschließlich dem Abgasventil 130) für mehrere Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern.
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Das Zylinderaktormodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 abschalten. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Ansaugventil 122 und/oder das Abgasventil 130 durch Vorrichtungen gesteuert werden, die von Nockenwellen verschieden sind, wie elektromagnetischen und/oder hydraulischen Aktoren.
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Die Zeit, zu der das Ansaugventil 122 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Ansaugnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Abgasnockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Ventilaktormodul 158 kann den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn implementiert, können Aktoren mit variablem Ventilhub und/oder andere Ventilaktoren auch von dem Ventilaktormodul 158 gesteuert werden.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftkompressor 160-2 auf, der durch die Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in die Drosselklappe 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein mechanischer Lader (nicht gezeigt), der durch die Kurbelwelle angetrieben wird, Luft von der Drosselklappe 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
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Ein Ladedruckregelventil 162 kann eine Umgehung der Turbine 160-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Ladeaktormodul 164 steuern. Das Ladeaktormodul 164 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 162 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladeaktormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladeaktormodul 164 gesteuert werden kann.
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Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch absorbierte Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 aufweisen. Obwohl sie zu Zwecken der Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein, wodurch Ansaugluft in nächste Nähe zu heißem Abgas gebracht wird.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 lenkt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktormodul 172 gesteuert werden.
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Das ECM 114 kann auf der Grundlage eines von einem Zündsystem 174 empfangenen Eingangs die Kraftmaschine 102 starten und/oder die Kraftmaschine 102 stoppen. Das Zündsystem 174 kann einen Schlüssel oder einen Knopf enthalten. Das ECM 114 kann die Kraftmaschine 102 starten, wenn ein Fahrer den Schlüssel aus einer Aus-Position zu einer Ein-(oder Betriebs-)Position dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt. Das ECM 114 kann die Kraftmaschine 102 stoppen, wenn ein Fahrer den Schlüssel aus der Ein-Stellung in die Aus-Stellung dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt, während die Kraftmaschine 102 läuft.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Sensors 180 für die Kurbelwellenposition (CKP von engl.: crankshaft position”) messen. Die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 182 für die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT von engl: ”engine coolant temperature”) gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in der Kraftmaschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
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Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Sensors 184 für Krümmerabsolutdruck (MAP von engl.: ”manifold absolute pressure”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Kraftmaschinenunterdruck, der die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Sensors 186 für Luftmassenstrom (MAF von engl.: ”mass air flow”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch die Drosselklappe 112 aufweist.
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Das Drosselklappenaktormodul 116 kann die Position der Drosselklappe 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren für die Drosselposition (TPS von engl.: ”throttle position”) überwachen. Die TPS-Sensoren 190 können die Drosselklappenposition an das Drosselklappenaktormodul 116 liefern, das die Drosselklappenposition an das ECM 114 liefern kann. Alternativ können die TPS-Sensoren 190 die Drosselklappenposition direkt an das ECM 114 liefern. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in die Kraftmaschine 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: ”intake air temperature”) gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Kraftmaschinensystem 100 zu treffen.
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Bezug nehmend auf 2 weist eine beispielhafte Implementierung der Drosselklappe 112 einen zylindrischen Körper 202, eine drehbare Klappe 204, einen Elektromotor 206, einen Anschlag 208 und eine Feder 210 auf. Der Motor 206 dreht die Klappe 204, um die Drosselklappe 112 zwischen der vollständig offenen Position und der vollständig geschlossenen Position einzustellen. In der vollständig offenen Position kann die Klappe 204 in einer Ebene angeordnet sein, die rechtwinklig zu einer Öffnungsfläche 212 der Drosselklappe 112 steht, und kann eine Luftströmung durch die Öffnungsfläche 212 zulassen. In der vollständig geschlossenen Position kann die Klappe 204 in einer Ebene angeordnet sein, die parallel zu der Öffnungsfläche 212 der Drosselklappe 112 liegt, kann eine Luftströmung durch die Öffnungsfläche 212 verhindern und kann vollständig an dem Körper 202 und/oder dem Anschlag 208 sitzen.
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Der Motor 206 dreht die Klappe 204 in einer Richtung 214 aus der vollständig offenen Position in die vollständig geschlossene Position. Der Anschlag 208 kann verhindern, dass der Motor 206 die Klappe 204 an der vollständig geschlossenen Position vorbeidreht. Die Feder 210 kann die Drosselklappe 112 bei einem vorbestimmten Öffnungsprozentsatz (z. B. von 7 bis 10 Prozent offen) beibehalten, wenn sich die Feder 210 in einem entspannten Zustand befindet (z. B. wenn die Kraftmaschine 102 aus ist und/oder wenn die Kraftmaschine im Leerlauf ist). Der Motor 206 kann die Feder 210 komprimieren, wenn der Motor 206 die Klappe 204 in die vollständig geschlossene Position dreht. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Feder 210 zwischen der Klappe 204 und dem Anschlag 208 angeordnet, so dass die Feder 210 zwischen der Klappe 204 und dem Anschlag 208 komprimiert wird. Bei anderen Beispielen kann die Feder 210 an einer anderen Stelle in der Drosselklappe 112 angeordnet sein.
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Bezug nehmend auf 3 weist eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Kraftmaschinendrehzahlmodul 302, ein Kraftmaschinenanlassmodul 304, ein Drosselklappensteuermodul 306, ein Ansaugluftströmungsmodul 308, ein Kraftstoffsteuermodul 310 und ein Ventilsteuermodul 312 auf. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 302 ermittelt die Kraftmaschinendrehzahl. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 302 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf Grundlage eines Eingangs ermitteln, der von dem CKP-Sensor 180 empfangen wird. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 302 kann die Kraftmaschinendrehzahl auf Grundlage eines Betrages an Kurbelwellendrehung zwischen Zahndetektionen und der entsprechenden Periode ermitteln. Das Kraftmaschinendrehzahlmodul 302 gibt die Kraftmaschinendrehzahl aus.
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Das Kraftmaschinenanlassmodul 304 ermittelt, ob die Kraftmaschine 102 angelassen wird, und erzeugt ein Signal, das angibt, ob die Kraftmaschine 102 angelassen wird. Das Kraftmaschinenanlassmodul 304 kann ermitteln, dass die Kraftmaschine 102 ein Anlassen beginnt, wenn das Zündsystem 174 von aus nach ein geschaltet wird (oder läuft). Das Kraftmaschinenanlassmodul 304 kann ermitteln, dass die Kraftmaschine 102 vom Anlassen zum Betrieb wechselt, wenn die Kraftmaschinendrehzahl größer oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist (z. B. von 400 Umdrehungen pro Minute (U/min) zu 700 U/min).
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Das Drosselklappensteuermodul 306 sendet Anweisungen an das Drosselklappenaktormodul 116, um die Position der Drosselklappe 112 einzustellen. Das Drosselklappensteuermodul 306 kann die Drosselklappe 112 in eine vollständig geschlossene Position einstellen, wenn die Kraftmaschine 102 angelassen wird. Das Drosselklappensteuermodul 306 kann die Drosselklappe 112 nur während des Anlassens der Kraftmaschine in die vollständig geschlossene Position einstellen, wenn die Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine von dem ECT-Sensor 182 kleiner als eine vorbestimmte Temperatur (z. B. 30 Grad Celsius (°C)) ist.
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Das Ventilsteuermodul 312 sendet Anweisungen an das Ventilaktormodul 158, um die Zeitsteuerung, den Hub und/oder die Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 einzustellen. Das Ventilsteuermodul 312 kann die Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 begrenzen, wenn die Kraftmaschine 102 angelassen wird. Beispielsweise kann das Ventilsteuermodul 312 das Ansaugventil 122 für eine erste Dauer öffnen, wenn die Kraftmaschine 102 läuft, und das Ansaugventil 122 für eine zweite Dauer öffnen, die kleiner als die erste Dauer ist, wenn die Kraftmaschine 102 angelassen wird. Das Ventilsteuermodul 312 kann die Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 während des Anlassens der Kraftmaschine nur dann beschränken, wenn die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist. Das Ventilsteuermodul 312 gibt die Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 aus.
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Das Ansaugluftströmungsmodul 308 ermittelt eine Menge an Ansaugluft, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine 102 eintritt. Das Ansaugluftströmungsmodul 308 kann die Ansaugluftmenge auf Grundlage des Krümmerdrucks von dem MAP-Sensor 184, der Drosselposition von dem TPS-Sensor 190, der Solldrosselposition und/oder der Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 ermitteln. Beispielsweise kann das Ansaugluftströmungsmodul 308 eine Menge an Ansaugluftströmung durch die Drosselklappe 112 auf Grundlage der Drosselklappenposition und des Kraftmaschinenunterdrucks ermitteln. Das Ansaugluftströmungsmodul 308 kann dann die Menge der Luftströmung, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine 102 eintritt, auf Grundlage der Menge an Ansaugluftströmung durch die Drosselklappe 112, der Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine 102 und/oder der Öffnungsdauer des Ansaugventils 122 ermitteln.
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Das Kraftstoffsteuermodul 310 sendet Anweisungen an das Kraftstoffaktormodul 124, um eine Kraftstoffmenge, die an jeden der Zylinder der Kraftmaschine 102 geliefert wird, einzustellen. Das Kraftstoffsteuermodul 310 kann Anweisungen an das Kraftstoffaktormodul 124 senden, um Kraftstoff mit einer gewünschten Rate an jeden Zylinder zu liefern. Das Kraftstoffsteuermodul 310 kann die Sollrate, mit der Kraftstoff an einen Zylinder geliefert wird, auf Grundlage der Menge an Luftströmung, die in den Zylinder eintritt, ermitteln. Das Kraftstoffsteuermodul 310 kann die Sollrate, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, wie ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis, einstellen.
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Nun Bezug nehmend auf 4 beginnt ein Verfahren zum Begrenzen eines volumetrischen Wirkungsgrades einer Kraftmaschine während eines Anlassens der Kraftmaschine bei 402. Bei 404 ermittelt das Verfahren, ob die Kraftmaschine angelassen wird. Das Verfahren kann ermitteln, dass die Kraftmaschine ein Anlassen beginnt, wenn ein Zündsystem einer Kraftmaschine von aus nach ein geschaltet wird (oder läuft). Das Verfahren kann ermitteln, dass die Kraftmaschine vom Anlassen zum Laufen wechselt, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine größer als oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl (z. B. von 400 U/min bis 700 U/min) ist. Wenn die Kraftmaschine angelassen wird, fährt das Verfahren mit 406 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 408 fort.
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Bei 406 stellt das Verfahren die Drosselklappe in eine vollständig geschlossene Position (z. B. 0 Prozent offen) ein. Bei verschiedenen Implementierungen kann zusätzlich oder anstelle der Einstellung der Drosselklappe in die vollständig geschlossene Position das Verfahren eine Öffnungsdauer eines Ansaugventils eines oder mehrerer (z. B. aller) Zylinder der Kraftmaschine verringern, wenn die Kraftmaschine angelassen wird. Beispielsweise kann das Verfahren das Ansaugventil für eine erste Dauer öffnen, wenn die Kraftmaschine läuft, und das Ansaugventil für eine zweite Dauer öffnen, die kleiner als die erste Dauer ist, wenn die Kraftmaschine angelassen wird.
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Bei 408 hält das Verfahren eine Drosselklappe der Kraftmaschine bei einer vorbestimmten Position (z. B. von 7 bis 10 Prozent offen). Bei einem Beispiel weist die Drosselklappe eine drehbare Klappe, einen Elektromotor und eine Feder auf. Der Motor kann die Klappe zwischen der vorbestimmten Position und einer vollständig offenen Position (z. B. 100 Prozent offen) einstellen, wenn die Kraftmaschine 102 läuft. Die Feder kann die Klappe in der vorbestimmten Position beibehalten, wenn die Feder in einem entspannten Zustand ist (z. B. wenn die Kraftmaschine aus ist und/oder wenn die Kraftmaschine im Leerlauf ist).
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Bei 410 ermittelt das Verfahren eine Menge an Ansaugluft, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine eintritt. Das Verfahren kann die Ansaugluftmenge auf Grundlage eines Drucks in einem Ansaugkrümmer, einer Position einer Drosselklappe und/oder der Öffnungsdauer des Ansaugventils ermitteln. Beispielsweise kann das Verfahren eine Menge an Ansaugluftströmung durch die Drosselklappe auf Grundlage der Drosselklappenposition und des Kraftmaschinenunterdrucks ermitteln. Das Verfahren kann dann die Menge an Luftströmung, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine eintritt, auf Grundlage der Menge an Ansaugluftströmung durch die Drossel, der Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine und/oder der Öffnungsdauer des Ansaugventils ermitteln.
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Bei 412 stellt das Verfahren eine Kraftstoffmenge, die jedem Zylinder in der Kraftmaschine geliefert wird, auf Grundlage der Menge an Ansaugluft ein, die in jeden Zylinder der Kraftmaschine eintritt. Das Verfahren kann Kraftstoff an jeden Zylinder bei einer gewünschten Rate liefern. Das Verfahren kann die gewünschte Rate, mit der Kraftstoff an einen Zylinder geliefert wird, auf Grundlage der Menge an Luftströmung, die in den Zylinder eintritt, ermitteln. Das Verfahren kann die gewünschte Rate einstellen, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wie ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis, zu erreichen.
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Bei 414 ermittelt das Verfahren, ob die Kraftmaschinendrehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, ermittelt das Verfahren, dass die Kraftmaschine läuft, und fährt mit 416 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 406 fort. Bei 416 stellt das Verfahren die Drosselklappe auf Grundlage eines Fahrereingangs (z. B. einer Gaspedalposition, einer Fahrtregelungseinstellung) ein. Beispielsweise kann das Verfahren eine Fahrerdrehmomentanforderung auf Grundlage des Fahrereingangs ermitteln und die Drosselklappe in eine Position einstellen, die die Fahrerdrehmomentanforderung erfüllt, wenn Kraftstoff an jeden Zylinder der Kraftmaschine mit einer Rate geliefert wird, die das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, soll daher der tatsächliche Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt sein, da dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen offensichtlich werden. Bei der Verwendung hierin soll die Formulierung zumindest eines aus A, B und C so ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es sei zu verstehen, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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In dieser Anmeldung, einschließlich der Definitionen unten kann der Begriff Modul gegen den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der hier verwendete Begriff ”Modul” kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen.
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Der Begriff ”Code” kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einiges oder alles Code aus einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit weiteren Speichern einigen oder allen Code aus einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium umfasst keine flüchtigen elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann daher als konkret und nicht flüchtig betrachtet werden. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums umfassen nichtflüchtige Speicher, flüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
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Die Vorrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme teilweise oder vollständig implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die an zumindest einem nicht flüchtigen, konkreten, von einem Computer lesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen und/oder sich darauf verlassen.
