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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems eines Motors, der mit einem Start-Stopp-System ausgestattet ist.
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HINTERGRUND
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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.
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Motorwasserpumpen sind typischerweise durch einen Riemen angetriebene Zentrifugalpumpen, die ein Kühlmittel durch einen Motor zirkulieren, um den Motor zu kühlen. Das Kühlmittel wird durch einen Einlass aufgenommen, der in der Nähe des Zentrums einer Pumpe angeordnet ist, und ein Laufrad in der Pumpe drängt das Kühlmittel zu der Außenseite der Pumpe. Das Kühlmittel wird aus einem Kühler aufgenommen, und das Kühlmittel, das die Pumpe verlässt, strömt durch einen Motorblock und einen Zylinderkopf, bevor es zu dem Kühler zurückkehrt.
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Bei einer herkömmlichen Wasserpumpe steht das Laufrad stets mit einer durch einen Riemen angetriebenen Scheibe in Eingriff. Daher zirkuliert die Pumpe das Kühlmittel immer dann durch den Motor, wenn der Motor läuft. Im Gegensatz dazu wird eine elektrische Wasserpumpe nicht durch einen Motor angetrieben. Daher kann eine elektrische Wasserpumpe unabhängig davon, ob der Motor läuft, eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Die elektrische Wasserpumpe kann ausgeschaltet werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, und die elektrische Wasserpumpe kann eingeschaltet werden, um den Motor zu kühlen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Start-Stopp-Modul, ein Frühzündungs-Risikomodul und ein Kühlungssteuermodul. Das Start-Stopp-Modul stoppt einen Motor und startet diesen erneut unabhängig von einer Eingabe, die von einem Zündungssystem empfangen wird. Das Frühzündungs-Risikomodul überwacht ein Risiko einer Frühzündung, wenn der Motor erneut gestartet wird, und erzeugt ein Signal basierend auf dem Risiko einer Frühzündung. Das Kühlungssteuermodul steuert ein Kühlsystem in Ansprechen auf das Risiko einer Frühzündung, um ein Kühlmittel durch den Motor zu zirkulieren, wenn der Motor gestoppt ist.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
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4 eine Graphik ist, die eine beispielhafte Beziehung zwischen einer Frühzündung und Motorbetriebsbedingungen gemäß dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein Start-Stopp-System stoppt einen Motor automatisch und startet diesen erneut, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, um die Zeitspanne zu verringern, für die sich der Motor im Leerlauf befindet, und um dadurch den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Motors zu verringern. Ein Motor, der mit einem Start-Stopp-System ausgestattet ist, kann durch ein Kühlsystem gekühlt werden, das eine elektrische Wasserpumpe umfasst. Ein Steuersystem kann die Wasserpumpe ausschalten, wenn der Motor gestoppt ist, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Das Steuersystem kann die Wasserpumpe einschalten, wenn der Motor erneut gestartet wird, um eine Motorkühlmitteltemperatur bei einer gewünschten Temperatur zu halten.
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Das Steuersystem kann die gewünschte Temperatur erhöhen, bei der die Motorkühlmitteltemperatur gehalten wird, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors zu verbessern. Das Erhöhen der gewünschten Temperatur verringert die Viskosität des Öls in dem Motor, wodurch die Reibung zwischen Komponenten des Motors verringert wird. Zusätzlich verringert das Erhöhen der gewünschten Temperatur den Betrag eines Wärmeverlustes aus der bzw. den Verbrennungskammer(n) des Motors an ein Kühlmittel in dem Motor, wodurch die Effizienz des Motors verbessert wird. Das Erhöhen der gewünschten Temperatur kann jedoch eine Frühzündung in dem Motor bewirken, wenn der Motor erneut gestartet wird, nachdem der Motor gestoppt ist, da die Temperatur der Luft in Zylindern des Motors zunimmt, während der Motor gestoppt ist. Daher kann das Risiko einer Frühzündung die Zunahme der gewünschten Temperatur und die damit verbundenen Verbesserungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzen.
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Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung steuern ein Kühlsystem, um ein Kühlmittel durch einen Kühler und einen Motor zu zirkulieren, wenn der Motor gestoppt ist, um das Risiko einer Frühzündung zu verringern, wenn der Motor erneut gestartet wird. Das System und das Verfahren überwachen bestimmte Motorbetriebsbedingungen und zirkulieren das Kühlmittel durch den Motor, wenn die Motorbetriebsbedingungen angeben, dass ein Risiko einer Frühzündung größer als ein Schwellenwert ist. Folglich kann der Motor bei einer höheren Kühlmitteltemperatur betrieben werden, ohne dass das Risiko einer Frühzündung erhöht wird, wenn der Motor erneut gestartet wird. Bei einem Beispiel schalten das System und das Verfahren eine elektrische Wasserpumpe ein, um das Kühlmittel durch den Kühler und den Motor zu zirkulieren, wenn der Motor gestoppt ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine beispielhafte Implementierung eines Motorsystems 100 einen Motor 102. Der Motor 102 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Gemäß einem Beispiel umfasst das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
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Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
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Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
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Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
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Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, wie es gezeigt ist, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert. Die Zündkerze 128 erzeugt wiederum einen Zündfunken, der das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
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Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehnung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
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Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
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Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Ein Kühlsystem 136 für den Motor 102 umfasst einen Kühler 138, einen Kühlventilator 140, eine Wasserpumpe 142, einen Einlassschlauch 144, einen Auslassschlauch 146, ein Steuerventil 148 und Jalousien 150. Ein Kühlmittel strömt von dem Kühler 138 durch den Einlassschlauch 144 zu dem Motor 102. Das Kühlmittel strömt von dem Motor 102 durch den Auslassschlauch 146 zu dem Kühler 138. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, strömt Luft durch den Kühler 138 und kühlt das Kühlmittel, das durch den Kühler 138 strömt. Zusätzlich bläst der Kühlventilator 140 Luft durch den Kühler 138, wenn der Kühlventilator 140 eingeschaltet ist. Der Kühlventilator 140 kann ein elektrischer Ventilator sein, der unabhängig von dem Motor 102 arbeitet. Ein Ventilator-Aktuatormodul 152 schaltet den Kühlventilator 140 basierend auf Anweisungen ein oder aus, die von dem ECM 114 empfangen werden.
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Die Wasserpumpe 142 zirkuliert das Kühlmittel durch den Motor 102 und den Kühler 138, wenn die Wasserpumpe 142 eingeschaltet ist. Die Wasserpumpe 142 kann eine elektrische Wasserpumpe sein, die unabhängig von dem Motor 102 arbeitet. Ein Pumpen-Aktuatormodul 154 schaltet die Wasserpumpe 142 basierend auf Anweisungen ein oder aus, die von dem ECM 114 empfangen werden. Das Steuerventil 148 ermöglicht eine Kühlmittelströmung durch den Auslassschlauch 146, wenn das Steuerventil 148 offen ist, und es verhindert eine Kühlmittelströmung durch den Auslassschlauch 146, wenn das Steuerventil 148 geschlossen ist. Ein Ventil-Aktuatormodul 156 öffnet und schließt das Steuerventil 148 basierend auf Anweisungen, die von dem ECM 114 empfangen werden.
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Die Jalousien 150 ermöglichen eine Luftströmung durch den Kühler 138, wenn die Jalousien 150 offen sind, und sie verhindern eine Luftströmung durch den Kühler 138, wenn die Jalousien 150 geschlossen sind. Ein Jalousie-Aktuatormodul 158 öffnet und schließt die Jalousien 150 basierend auf Anweisungen, die von dem ECM 114 empfangen werden. Das ECM 114 kann die Jalousien 150 schließen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs zu verringern und um dadurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Das ECM 114 kann die Jalousien 150 öffnen, um das Kühlmittel zu kühlen, das durch den Kühler 138 strömt, und um dadurch den Motor 102 zu kühlen.
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Das ECM 114 kann den Motor 102 basierend auf einer Eingabe, die von einem Zündungssystem 160 empfangen wird, starten und stoppen. Das Zündungssystem 160 kann einen Schlüssel oder einen Knopf umfassen. Das ECM 114 kann den Motor 102 starten, wenn ein Fahrer den Schlüssel von einer Aus-Position in eine Ein-Position dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt. Das ECM 114 kann den Motor 102 stoppen, wenn der Fahrer den Schlüssel von der Ein-Position in die Aus-Position dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt, während der Motor 102 läuft.
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Ein Fahrer kann ein Bremspedal 162 niederdrücken, um das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder zu stoppen. Das Motorsystem 100 kann die Position des Bremspedals 162 unter Verwendung eines Bremspedal-Positionssensors (BPP-Sensors) 164 messen. Das ECM 114 kann basierend auf einer Eingabe, die von dem BPP-Sensor 164 empfangen wird, und/oder basierend auf einer Eingabe, die von einem Bremsleitungs-Drucksensor (nicht gezeigt) empfangen wird, ermitteln, wann das Bremspedal 162 gedrückt oder freigegeben ist.
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Das Motorsystem 100 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (VSS) 178 messen. Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
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Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
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Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
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Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen. Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können das ECM 114, das Getriebesteuermodul 194 und das Hybridsteuermodul 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann das ECM 114 ein Kolbenpositionsmodul 202, ein Kolbentemperaturmodul 204, ein Start-Stopp-Modul 206, ein Frühzündungs-Risikomodul 208, ein Kühlungssteuermodul 210, ein Kraftstoffsteuermodul 212 und ein Zündfunkensteuermodul 214 umfassen. Das Kolbenpositionsmodul 202 ermittelt eine Position des Kolbens in dem Zylinder 118. Das Kolbenpositionsmodul 202 kann die Kolbenposition basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann das Kolbenpositionsmodul 202 die Kolbenposition basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Kurbelwellenposition und der Kolbenposition ermitteln. Das Kolbenpositionsmodul 202 gibt die Kolbenposition aus. Das Kolbenpositionsmodul 202 kann die Kolbenposition anhand eines Betrags der Kurbelwellendrehung spezifizieren, bevor der TDC erreicht ist.
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Das Kolbentemperaturmodul 204 schätzt eine Temperatur des Kolbens in dem Zylinder 118. Das Kolbentemperaturmodul 204 kann die Kolbentemperatur basierend auf Motorbetriebsbedingungen schätzen, wie beispielsweise basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur von dem ECT-Sensor 182, der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder einer Motorbetriebsdauer. Das Kolbentemperaturmodul 204 gibt die Kolbentemperatur aus.
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Das Kolbentemperaturmodul 204 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Das Kolbentemperaturmodul 204 kann die Motordrehzahl basierend auf einem Betrag einer Kurbelwellendrehung zwischen Zahndetektierungen und der entsprechenden Zeitdauer ermitteln. Das Kolbentemperaturmodul 204 kann die Motorlast basierend auf dem Krümmerdruck von dem MAP-Sensor 184 ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das ECM 114 ein Motordrehzahlmodul und ein Motorlastmodul umfassen, welche die Motordrehzahl bzw. die Motorlast auf die vorstehend beschriebene Weise ermitteln.
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Das Start-Stopp-Modul 206 stoppt den Motor 102 automatisch, wenn sich der Motor 102 im Leerlauf befindet, und startet den Motor 102 erneut. Das Start-Stopp-Modul 206 kann den Motor 102 automatisch stoppen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit oder gleich dieser ist (z. B. null) und der Fahrer das Bremspedal 162 niederdrückt. Das Start-Stopp-Modul 206 kann den Motor 102 automatisch erneut starten, wenn der Fahrer das Bremspedal 162 loslässt und/oder wenn der Fahrer ein Gaspedal (nicht gezeigt) niederdrückt. Das Start-Stopp-Modul 206 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem VSS-Sensor 178 empfangen. Das Start-Stopp-Modul 206 kann basierend auf einer Eingabe ermitteln, die von dem BPP-Sensor 164 empfangen wird, wann der Fahrer das Bremspedal 162 niederdrückt oder loslässt.
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Das Start-Stopp-Modul 206 kann den Motor 102 automatisch stoppen und erneut starten, indem Signale an das Kraftstoffsteuermodul 212 und/oder das Zündfunkensteuermodul 214 gesendet werden. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann den Motor 102 stoppen oder starten, indem das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 angewiesen wird, die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Zylinder 118 zu stoppen oder zu starten. Das Zündfunkensteuermodul 214 kann den Motor 102 stoppen oder starten, indem das Zündfunken-Aktuatormodul 126 angewiesen wird, die Zufuhr des Zündfunkens zu dem Zylinder 118 zu stoppen oder zu starten.
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Wenn der Motor 102 gestoppt ist, überwacht das Frühzündungs-Risikomodul 208 ein Risiko einer Frühzündung, wenn der Motor erneut gestartet wird. Das Frühzündungs-Risikomodul 208 kann das Risiko einer Frühzündung basierend auf einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen ermitteln. Die Motorbetriebsbedingungen können die Einlasslufttemperatur von dem IAT-Sensor 192, die Kolbenposition und/oder die Kolbentemperatur umfassen. Die Motorbetriebsbedingungen können auch die Drosselposition vor dem Abschalten des Motors umfassen. Das Frühzündungs-Risikomodul 208 kann die Drosselposition von dem TPS-Sensor 190 empfangen. Das Frühzündungs-Risikomodul 208 gibt das Risiko einer Frühzündung aus.
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Das Kühlungssteuermodul 210 kann ermitteln, wann das Risiko einer Frühzündung größer als ein Schwellenwert ist, und das Kühlmittel durch den Motor 102 und den Kühler 138 zirkulieren, wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist. Beispielsweise kann das Kühlungssteuermodul 210 das Pumpen-Aktuatormodul 154 anweisen, die Wasserpumpe 142 einzuschalten, und das Ventil-Aktuatormodul 156 anweisen, das Steuerventil 148 zu öffnen, wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist. Zusätzlich kann die Wasserpumpe 142 eine Pumpe mit variabler Kapazität sein, und das Kühlungssteuermodul 210 kann das Pumpen-Aktuatormodul 154 anweisen, die Wasserpumpe 142 bei voller Kapazität zu betreiben, wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist.
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Das Kühlungssteuermodul 210 kann auch eine Luftströmung durch den Kühler 138 ermöglichen, wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist. Beispielsweise kann das Kühlungssteuermodul 210 das Ventilator-Aktuatormodul 152 anweisen, den Kühlventilator 140 einzuschalten, und/oder das Jalousie-Aktuatormodul 158 anweisen, die Jalousien 150 zu öffnen, wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann ein vorbestimmter Prozentanteil sein.
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Das Kühlungssteuermodul 210 kann ermitteln, dass das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, wenn die Einlasslufttemperatur größer als eine erste Temperatur ist (z. B. 10 Grad Celsius (°C)). Das Kühlungssteuermodul 210 kann ermitteln, dass das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, wenn die Kolbentemperatur größer als eine zweite Temperatur ist (z. B. 100°C). Das Kühlungssteuermodul 210 kann ermitteln, dass das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, wenn die Kolbenposition einem Betrag der Kurbelwellendrehung vor dem TDC entspricht, der größer als ein erster Betrag ist (z. B. von 60 Grad bis 100 Grad).
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Das Kühlungssteuermodul 210 kann ermitteln, dass das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als eine dritte Temperatur ist. Die dritte Temperatur kann vorbestimmt sein oder basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Motorkühlmitteltemperatur, einer oder mehreren anderen Motorbetriebsbedingungen und dem Risiko einer Frühzündung ermittelt werden. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder in einer Grafik, wie beispielsweise der Grafik von 4, verkörpert werden. Die anderen Motorbetriebsbedingungen, die zum Ermitteln der dritten Temperatur verwendet werden, können die Einlasslufttemperatur, die Kolbentemperatur, die Kolbenposition und/oder die Drosselposition umfassen. Die erste Temperatur, die zweite Temperatur und/oder der erste Betrag können vorbestimmt sein oder basierend auf einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen auf eine Weise ermittelt werden, die der vorstehend beschriebenen Art und Weise zum Ermitteln der dritten Temperatur ähnlich ist.
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Unter Bezugnahme auf 3 beginnt bei 302 ein Verfahren zum Steuern eines Kühlungssystems eines Motors, der mit einem Start-Stopp-System ausgestattet ist. Bei 304 ermittelt das Verfahren, ob der Motor gestoppt ist. Wenn der Motor gestoppt ist, fährt das Verfahren bei 306 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 308 fort.
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Bei 306 bis 314 kann das Verfahren ein Risiko einer Frühzündung überwachen, wenn der Motor erneut gestartet wird, und ermitteln, ob das Risiko einer Frühzündung größer als ein Schwellenwert ist. Beispielsweise kann das Verfahren ermitteln, dass das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, wenn das Ergebnis einer oder mehrerer der Ermittlungen, die bei 306 bis 314 ausgeführt werden, positiv ist. Wenn das Risiko einer Frühzündung größer als der Schwellenwert ist, kann das Verfahren bei 316 fortfahren. Ansonsten kann das Verfahren bei 308 fortfahren.
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Bei 306 ermittelt das Verfahren, ob eine Temperatur der Einlassluft, die in den Motor eintritt, größer als eine erste Temperatur ist (z. B. 10°C). Wenn die Einlasslufttemperatur größer als die erste Temperatur ist, fährt das Verfahren bei 310 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 308 fort.
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Bei 310 ermittelt das Verfahren, ob eine Temperatur eines Kolbens in dem Motor größer als eine zweite Temperatur ist (z. B. 100°C). Das Verfahren kann die Kolbentemperatur basierend auf Motorbetriebsbedingungen schätzen, wie beispielsweise der Motorkühlmitteltemperatur, der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder einer Motorbetriebsdauer. Wenn die Kolbentemperatur größer als die zweite Temperatur ist, fährt das Verfahren bei 312 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 308 fort.
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Bei 312 ermittelt das Verfahren, ob eine Position eines Kolbens in dem Motor einem Betrag der Kurbelwellendrehung vor dem TDC entspricht, der größer als ein erster Betrag ist (z. B. von 60 Grad bis 100 Grad). Wenn die Kolbenposition einem Betrag der Kurbelwellendrehung entspricht, der größer als der erste Betrag ist, fährt das Verfahren bei 314 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 308 fort.
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Bei 314 ermittelt das Verfahren, ob eine Temperatur des Kühlmittels, das durch den Motor zirkuliert wird, größer als eine dritte Temperatur ist. Wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als die dritte Temperatur ist, fährt das Verfahren bei 316 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 308 fort.
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Die erste Temperatur, die zweite Temperatur und/oder der erste Betrag und/oder die dritte Temperatur können vorbestimmt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die dritte Temperatur basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Motorkühlmitteltemperatur, einer oder mehreren anderen Motorbetriebsbedingungen und dem Risiko einer Frühzündung ermittelt werden. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Grafik, wie beispielsweise der Grafik von 4, verkörpert werden.
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Bei 316 zirkuliert das Verfahren das Kühlmittel durch einen Kühler und den Motor, wenn der Motor gestoppt ist. Beispielsweise kann das Verfahren ein Steuerventil öffnen, um eine Kühlmittelströmung zwischen dem Kühler und dem Motor zu ermöglichen, und eine elektrische Wasserpumpe einschalten, um das Kühlmittel durch den Kühler und den Motor zu pumpen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Wasserpumpe eine Pumpe mit variabler Kapazität sein, und das Verfahren kann die Wasserpumpe bei voller Kapazität betreiben, wenn das Kühlmittel durch den Motor zirkuliert wird, während der Motor ausgeschaltet ist. Das Verfahren kann auch eine Luftströmung durch den Kühler ermöglichen, wenn der Motor gestoppt ist. Beispielsweise kann das Verfahren einen Kühlventilator einschalten, um Luft durch den Kühler zu blasen, und/oder Jalousien öffnen, um eine Luftströmung durch den Kühler zu ermöglichen.
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Bei 308 betreibt das Verfahren das Kühlsystem auf normale Weise. Wenn der Motor ausgeschaltet ist, kann das Verfahren beispielsweise das Steuerventil schließen, um eine Kühlmittelströmung zwischen dem Kühler und dem Motor zu verhindern, und es kann die elektrische Wasserpumpe ausschalten. Zusätzlich kann das Verfahren keine Luftströmung durch den Kühler ermöglichen, wenn der Motor gestoppt ist. Beispielsweise kann das Verfahren den Kühlventilator ausschalten und/oder die Jalousien schließen.
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Unter Bezugnahme auf 4 stellt eine Grafik eine Beziehung zwischen einer Motorkühlmitteltemperatur 402, einer Einlasslufttemperatur 404 und Frühzündungsereignissen 406 dar. Die Frühzündungsereignisse 406 entsprechen einer Zeitdauer, zu der ein Motor automatisch erneut gestartet wird, nachdem der Motor automatisch gestoppt ist. Ein Schwellenwert kann vorbestimmt werden, indem ein lineares Regressionsmodell 408 der Frühzündungsereignisse 406 verschoben wird. Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zirkulieren ein Kühlmittel durch den Motor und einen Kühler, wenn der Motor ausgeschaltet ist und die Motorbetriebsbedingungen 402, 404 einem Betriebspunkt entsprechen, der oberhalb eines Schwellenwerts 410 liegt. Der Abstand zwischen dem Betriebspunkt und dem Modell 408 gibt das Risiko einer Frühzündung an, wenn der Motor erneut gestartet wird.
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Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. 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 nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. 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 ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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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 Hardwarekomponenten, 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.
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Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
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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.
