DE102017108122A1

DE102017108122A1 - System und Verfahren zum Anpassen des Hubzustands eines Ventilstellglieds und zum Einstellen der Anzahl aktiver Zylinder in einem Motor zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz

Info

Publication number: DE102017108122A1
Application number: DE102017108122.4A
Authority: DE
Inventors: Ramakrishna Tatavarthi; Andrew J. KOSANKA; Jinbiao LI
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-10-26
Also published as: US20170306859A1; CN107304723B; US9879616B2; CN107304723A

Abstract

Ein System nach der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Zylinderabschaltungsmodul und ein Ventilhubsteuermodul. Das Zylinderabschaltungsmodul deaktiviert selektiv einen ersten Zylinder eines Motors, während ein zweiter Zylinder des Motors aktiv ist. Wenn der erste Zylinder deaktiviert wird, stellt das Ventilhubsteuermodul selektiv einen Sollhubzustand eines Ventilstellglieds des Motors auf einen ersten Hubzustand zum Anheben mindestens eines Einlassventils des zweiten Zylinders und eines Auslassventils des zweiten Zylinders um einen ersten Betrag ein. Das Ventilhubsteuermodul stellt selektiv einen Sollhubzustand eines Ventilstellglieds auf einen zweiten Hubzustand zum Anheben mindestens eines der Einlassventile und dem Auslassventil um einen zweiten Betrag ein. Die ersten und zweiten Beträge sind größer als null und der zweite Betrag ist größer als der erste Betrag.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Einstellen des Hubzustands eines Ventilstellglieds und zum Einstellen der Anzahl aktiver Zylinder in einem Motor zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz.
HINTERGRUND
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
Einige Motorsteuersysteme deaktivieren Zylinder eines Motors, sobald die Belastung des Motors zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz abnimmt. In einem Beispiel deaktiviert ein Motorsteuerungssystem eine vorgegebene Anzahl von Zylindern eines Motors, wenn der Motor genug Drehmoment zum Erfüllen der Beschleunigungsanforderungen eines Fahrers erzeugen kann, während die Zylinder deaktiviert sind. Das Motorsteuersystem reaktiviert dann die deaktivierten Zylinder, wenn der Motor nicht mehr genügend Drehmoment zum Erfüllen der Beschleunigungsanforderungen des Fahrers erzeugen kann, während die Zylinder deaktiviert sind.
Einige Motorsteuerungssysteme verbessern die Kraftstoffeffizienz durch Schalten eines Ventilhubstellglieds von einem hohen Hubzustand in einen niedrigen Hubzustand, um den Betrag, um den ein Einlassventil eines Zylinders von seinem Ventilsitz angehoben wird, zu verringern. In einem Beispiel schaltet ein Motorsteuerungssystem ein Ventilhubstellglied von einem hohen Hubzustand in einen niedrigen Hubzustand, wenn der Motor genug Drehmoment zum Erfüllen der Beschleunigungsanforderungen eines Fahrers erzeugen kann, während das Ventilhubstellglied im niedrigen Hubzustand ist. Das Motorsteuerungssystem schaltet dann das Ventilhubstellglied in den hohen Hubzustand zurück, wenn der Motor nicht mehr genügend Drehmoment zum Erfüllen der Beschleunigungsanforderungen des Fahrers erzeugen kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System nach der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Zylinderabschaltungsmodul und ein Ventilhubsteuermodul. Das Zylinderabschaltungsmodul deaktiviert selektiv einen ersten Zylinder eines Motors, während ein zweiter Zylinder des Motors aktiv ist. Wenn der erste Zylinder deaktiviert wird, stellt das Ventilhubsteuermodul selektiv einen Sollhubzustand eines Ventilstellglieds des Motors auf einen ersten Hubzustand zum Anheben mindestens eines Einlassventils des zweiten Zylinders und eines Auslassventils des zweiten Zylinders um einen ersten Betrag ein. Das Ventilhubsteuermodul stellt selektiv den Sollhubzustand eines Ventilstellglieds auf einen zweiten Hubzustand zum Anheben mindestens eines der Einlassventile oder des Auslassventils um einen zweiten Betrag ein. Die ersten und zweiten Beträge sind größer als null und der zweite Betrag ist größer als der erste Betrag.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Steuersystems nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerungsverfahren nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4 eine Graphik zur Darstellung von exemplarischen Einlass- und Auslassventil-Hubprofilen nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 eine Graphik zum Darstellen von exemplarischen Betriebsbereichen für Zylinderaktivierungszustände und Ventilhubzustände nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
6 eine Graphik zur Darstellung von exemplarischen Positionen eines Einlassnockenverstellers ist, wenn ein Motorsystem durch Zylinderaktivierungszustände und Ventilhubzustände übergeht; und
7 eine Graphik zur Darstellung von exemplarischen Drücken innerhalb eines Ansaugkrümmers ist, wenn ein Motorsystem durch Zylinderaktivierungszustände und Ventilhubzustände übergeht.
In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Herkömmlicherweise ist der Betrag, um welchen ein Einlass- oder Auslassventil eines Zylinders angehoben wird, wenn sich ein Ventilhubstellglied in einem niedrigen Hubzustand befindet, wesentlich geringer als der Betrag, um den das Einlass- oder Auslassventil angehoben wird, wenn sich das Ventilhubstellglied in einem hohen Hubzustand befindet. In einem Beispiel wird ein Einlassventil um 4 Millimeter (mm) angehoben, wenn ein Ventilhubstellglied in einem niedrigen Hubzustand ist und das Einlassventil wird um 10,5 mm angehoben, wenn das Ventilhubstellglied in einem hohen Hubzustand ist. Somit ist der Betrag an Drehmoment, das ein Motor zu produzieren in der Lage ist, wenn die Ventilhubstellglieder in einem niedrigen Hubzustand sind, wesentlich geringer als der Betrag an Drehmoment, das der Motor in der Lage ist, zu produzieren, wenn die Ventihubstellglieder in einem hohen Hubzustand sind. Daher schalten herkömmliche Motorsteuerungssysteme keine Ventilhubstellglieder eines Motors von einem hohen Hubzustand in einen niedrigen Hubzustand, wenn Zylinder des Motors deaktiviert sind, da in diesem Fall der Motor zum Stillstand kommen kann.
Ein Motorsteuerungssystem und Verfahren nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung geht zwischen Ventilhubzuständen und Zylinderaktivierungszuständen in einer Weise über, die Kraftstoffeinsparung unter Vermeiden von Motorleistungsproblemen wie Motorstillständen maximiert. In einem Beispiel deaktiviert, wenn die Motorlast niedriger als eine erste Schwelle ist, das System und das Verfahren einen oder mehrere Zylinder in einem Motor und stellt ein Einlassventilstellglied auf einen niedrigen Hubzustand ein. In dem niedrigen Hubzustand kann das Einlassventilstellglied das Einlassventil um einen größeren Betrag gegenüber konventionellen Ventilstellgliedern anheben. Beispielsweise kann im niedrigen Hubzustand das Einlassventilstellglied das Einlassventil um 7,5 mm anheben. Somit verursacht Einstellen des Einlassventilstellglieds in den niedrigen Hubzustand weniger wahrscheinlich einen Motorstillstand, wenn Zylinder des Motors deaktiviert sind.
Wenn die Motorlast größer ist als der erste Schwellenwert und niedriger als ein zweiter Schwellenwert, aktivieren das System und das Verfahren alle Zylinder des Motors unter Beibehalten des Einlassventilstellglieds im niedrigen Hubzustand. Wenn die Motorlast größer ist als der zweite Schwellenwert, stellen das System und das Verfahren das Einlassventilstellglied unter Beibehalten aller Zylinder in einem aktiven Zustand in einen hohen Hubzustand ein. Das System und Verfahren können die ersten und zweiten Schwellenwerte basierend auf der Motordrehzahl ermitteln.
Das Verhältnis zwischen dem ersten Schwellenwert und der Motordrehzahl und das Verhältnis zwischen dem zweiten Schwellenwert und der Motordrehzahl können zum Maximieren der Kraftstoffeffizienz bei gleichzeitigem Minimieren von Anpassungen der Ventilzeiteinstellung vorermittelt werden. Zusätzlich können das System und Verfahren das Einlassventilstellglied in den hohen Hubzustand stellen, wenn ein oder mehrere Zylinder des Motors deaktiviert sind. Vermeiden dieses Betriebsmodus kann weiterhin Ventilzeiteinstellungen minimieren und die Kraftstoffeffizienz maximieren.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet ein Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Höhe des von dem Motor 102 erzeugten Antriebsmoments beruht auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Geschwindigkeitsregelungssystem basieren, das ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um einen zuvor festgelegten Folgeabstand zu halten.
Die Luft wird durch einen Ansaugkrümmer 110 über ein Drosselventil 112 angesaugt. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (Engine Control Module, ECM) 114 steuert ein Drosselstellgliedmodul 116, das wiederum die Öffnung des Drosselventils 112 zum Steuern der in den Ansaugkrümmer 110 angesaugten Luftmenge steuert.
Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhalten kann, ist hier zu Veranschaulichungszwecken nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 zum gezielten Deaktivieren bestimmter Zylinder anweisen, wodurch unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
Der Motor 102 kann unter Verwenden des Viertaktbetriebs betrieben werden. Die vier nachstehend beschriebenen Takte können als Einlasstakt, Verdichtungstakt, Verbrennungstakt und Auslasstakt bezeichnet werden. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann.
Während des Einlasstakts wird die Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzungen des Einspritzventils 125 reguliert, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders eingespritzt werden. In verschiedenen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundene Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Ein Zündfunkenstellgliedmodul 126 legt basierend auf einem Signal vom ECM 114 Spannung an eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 an, die das Kraftstoff-/Luftgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann so gelegt werden, dass sich der Kolben in diesem Moment in seiner als oberer Totpunkt (OT) bezeichneten obersten Stellung befindet.
Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem OT der Funke ausgelöst werden soll. Weil die Kolbenstellung direkt mit der Kurbelwellendrehung zusammenhängt, kann die Funktion des Zündfunkenstellgliedmoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Das Erzeugen des Funkens kann als Zündung bezeichnet werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann den Zündzeitpunkt für eine nächste Zündung verschieben, wenn der Zündzeitpunkt zwischen einer letzten Zündung und der nächsten Zündung verändert wurde. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Zündung für deaktivierte Zylinder sperren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemischs den Kolben weg vom OT, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Moment bezeichnet werden, in dem der Kolben den OT erreicht und dem Moment, in dem der Kolben den unteren Totpunkt (UT) erreicht. Während des Auslasstaktes bewegt sich der Kolben vom UT weg und stößt die Verbrennungsabfallprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 wird über ein Einlassventilstellglied 136 betätigt, während das Auslassventil 130 von einem Auslassventilstellglied 138 betätigt wird. Ein Ventilhubstellgliedmodul 139 kann die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. In verschiedenen Ausführungen kann das Einlassventilstellglied 136 mehrere Einlassventile betätigen (einschließlich des Einlassventils 122) des Zylinders 118. Desgleichen kann das Auslassventilstellglied 138 mehrere Auslassventile betätigen (einschließlich des Auslassventils 130) des Zylinders 118. Zusätzlich dazu kann ein einzelnes Ventilstellglied ein oder mehrere Auslassventile des Zylinders 118 und ein oder mehrere Auslassventile des Zylinders 118 betätigen. Weiterhin kann das Einlassventilstellglied 136 mehrere Einlassventile von mehreren Zylindern betätigen und das Auslassventilstellglied 138 kann mehrere Auslassventile von mehreren Zylindern betätigen.
In verschiedenen Ausführungen kann das Einlassventilstellglied 136 von einer Einlassnockenwelle 140 angetrieben werden und das Auslassventilstellglied 138 kann von einer Auslassnockenwelle 142 angetrieben werden. Beispielsweise kann das Einlassventilstellglied 136 einen Kipphebel und einen mit dem Kipphebel gekoppelten Nockenstößel beinhalten. Der Kipphebel kann das Einlassventil 122 aus seinem Ventilsitz heben, wenn der Nockenstößel einen Nockenvorsprung in die Einlassnockenwelle 140 schiebt. Desgleichen kann das Auslassventilstellglied 138 einen Kipphebel und einen mit dem Kipphebel gekoppelten Nockenstößel beinhalten. Der Kipphebel kann das Auslassventil 130 aus seinem Ventilsitz heben, wenn der Nockenstößel einen Nockenvorsprung in die Auslassnockenwelle 142 schiebt.
In anderen Ausführungen können die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 das Einlass- und Auslassventil 122 und 130 unabhängig von einer Nockenwelle betätigen. Zum Beispiel können Einlass- und Auslassventil 122 und 130 von elektromechanischen oder elektrohydraulischen Ventilstellgliedern betätigt werden. In diesen Ausführungen können die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 als nockenlose Ventilstellglieder bezeichnet werden.
Die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 können den Betrag variieren, um die die Einlass- und Auslassventile 122 und 130 aus ihren jeweiligen Ventilsitzen angehoben werden. Beispielsweise können die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 zwischen einem ersten Hubzustand und einem zweiten Hubzustand umschalten. Die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 können das Anheben der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 aus ihren jeweiligen Ventilsitzen um einen ersten Betrag auslösen, wenn sie im ersten Hubzustand arbeiten. Die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 können das Anheben der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 aus ihren jeweiligen Ventilsitzen um einen zweiten Betrag auslösen, wenn sie im zweiten Hubzustand arbeiten. Die ersten und zweiten Beträge können vorab festgelegte Werte ungleich null sein. Außerdem kann der zweite Betrag größer als der erste sein. In dieser Hinsicht kann der erste Hubzustand als niedriger Hubzustand und der zweite Hubzustand als hoher Hubzustand bezeichnet werden.
Wenn die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 von Nocken angetrieben werden, kann jeder der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 einen Nockenstößel beinhalten, dessen Höhe einstellbar ist, um den Hub der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 zu verstellen. Alternativ dazu kann jedes der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 ein Magnetventil längs an einer der Nockenwellen 140 und 142 beinhalten, das einen Nockenstößel veranlasst, in verschiedene Nockenvorsprünge auf dem Nockenwellensegment einzugreifen. Die Vorsprünge können verschieden Höhen aufweisen, sodass die Hubhöhe der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 je nach dem vom Nockenstößel aufgesetzten Vorsprung variiert. Ventilstellglieder wie diese können als Schiebenockenstellglieder bezeichnet werden.
Wenn die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 nockenlose Ventilstellglieder sind, können die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 auch den jeweiligen Zeitpunkt der Betätigung der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 verstellen. Wenn die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 nockengetrieben sind, kann der Betätigungszeitpunkt der Ein- und Auslassventile 122 und 130 jeweils durch die Ein- und Auslass-Nockenphaseneinsteller 148, 150 eingestellt werden. Ein Phasenstellgliedmodul 158 kann die Stellung der Einlass- und Auslass-Nockenphaseneinsteller 148, 150 basierend auf den Signalen vom ECM 114 einstellen.
Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem es das Ventilhubstellgliedmodul 139 dazu veranlasst, das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 zu deaktivieren. Wenn das Einlassventilstellglied 136 nockengetrieben ist, kann das Einlassventilstellglied 136 das Öffnen des Einlassventils 122 deaktivieren, indem es das Einlassventil 122 von der Einlassnockenwelle 140 abkoppelt. Desgleichen kann das Auslassventilstellglied 138, wenn das Auslassventilstellglied 138 nockengetrieben ist, das Öffnen des Auslassventils 130 deaktivieren, indem es das Auslassventil 130 von der Auslassnockenwelle 142 abkoppelt.
In verschiedenen Ausführungen kann das Ventilhubstellgliedmodul 139 das Öffnen der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 deaktivieren, indem es die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 in einen dritten Hubzustand umschaltet. Die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 können die Einlass- und Auslassventile 122 und 130 aus ihren jeweiligen Ventilsitzen um eine dritte Höhe anheben, wenn sie im dritten Hubzustand arbeiten. Die dritte Höhe kann null sein. Daher kann der dritte Hubzustand auch als Null-Hubzustand bezeichnet werden.
Das Motorsystem 100 kann einen Turbolader beinhalten, der wiederum eine Heißgasturbine 160-1 beinhaltet, die von den durch das Abgassystem 134 strömenden heißen Abgasen angetrieben wird. Der Turbolader beinhaltet zudem einen Kaltluftkompressor 160-2, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird. Der Kompressor 160-2 komprimiert die in das Drosselventil 112 geführte Luft. In verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbolader (nicht dargestellt) die Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft in den Ansaugkrümmer 110 befördern.
Ein Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Ein Ladedruckstellgliedmodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers regeln, indem es die Öffnung des Ladedruckregelventils 162 steuert. In verschiedenen Implementierungen können zwei oder mehrere Turbolader zum Einsatz kommen, die von dem Ladedruckstellgliedmodul 164 gesteuert werden können.
Ein Luftkühler (nicht dargestellt) kann Wärme von der komprimierten Ladeluft an ein Kühlmedium wie z. B. Motorkühlflüssigkeit oder Luft übertragen. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwenden der Motorkühlflüssigkeit kühlt, kann als Intercooler bezeichnet werden. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwendung von Luft kühlt, kann als Ladeluftkühler bezeichnet werden. Die komprimierte Ladeluft kann z. B. durch Kompression und/oder von anderen Komponenten des Abgassystems 134 aufgeheizt werden. Obwohl aus Gründen der Veranschaulichung getrennt dargestellt können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 miteinander verbunden sein und die Einlassluft in die Nähe heißer Abgase leiten.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 beinhalten, das Abgas selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann der Turbine 160-1 vorgelagert angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann von einem AGR-Stellgliedmodul 172 basierend auf Signalen des ECM 114 gesteuert werden.
Die Stellung der Kurbelwelle kann von einem Kurbelwellenstellungssensor (CKP) 180 gemessen werden. Eine Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl) kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen-(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch das Drosselventil 112 beinhaltet.
Das Drosselstellgliedmodul 116 kann die Stellung des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselstellungssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Temperatur der in den Motor 102 zugeführten Umgebungsluft kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatur-(IAT)-Sensors 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerungsentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um den Gangwechsel in einem Getriebe zu koordinieren (nicht dargestellt). So kann beispielsweise das ECM 114 bei einem Gangwechsel das Motordrehmoment reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren. Der Elektromotor 198 kann auch als Generator arbeiten und zum Erzeugen von Elektroenergie für die Nutzung im elektrischen System des Fahrzeugs bzw. zur Speicherung in einer Batterie dienen. In verschiedenen Ausführungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. So kann beispielsweise das Drosselstellgliedmodul 116 die Öffnung des Drosselventils 112 einstellen, um einen Soll-Öffnungsbereich des Drosselventils zu erreichen. Das Zündungsstellgliedmodul 126 steuert die Zündkerzen so, dass ein Sollzündzeitpunkt im Verhältnis zum oberen Totpunkt des Kolbens erreicht wird. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 steuert die Einspritzdüsen so, dass bestimmte Kraftstoffzufuhr-Sollwerte erreicht werden. Das Ventilhubstellgliedmodul 139 steuert die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 so, dass ein Sollhubzustand erreicht wird. Das Verstellerstellgliedmodul 158 kann die Einlass- und Auslassnockenversteller 148 und 150 so steuern, dass jeweils Soll-Phasenverstellwinkel für Einlass- und Auslassnocken erreicht werden. Das AGR-Stellgliedmodul 172 kann das AGR-Ventil 170 so steuern, dass ein Sollöffnungsquerschnitt für das AGR erreicht wird. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 164 steuert das Ladedruckregelventil 162 so, dass ein Sollöffnungsbereich für das Ladedruckregelventil erzielt wird. Das Zylinderstellgliedmodul 120 steuert das Zylinderdeaktivieren so, dass eine Sollanzahl aktivierter und deaktivierter Zylinder erreicht wird.
Bezugnehmend auf 2 beinhaltet eine exemplarische Implementierung des ECM 114 ein Motordrehzahlmodul 202, ein Soll-Drehmomentmodul 204, ein Soll-Luftstrommodul 206 und ein Motorlastmodul 208. Das Motordrehzahlmodul 202 bestimmt die Drehzahl des Motors 102 basierend auf der Kurbelwellenstellung des CKP-Sensors 180. Das Motordrehzahlmodul 202 kann beispielsweise die Motordrehzahl basierend auf der Zeit berechnen, die die Kurbelwelle braucht, um eine oder mehrere Umdrehungen zu vollenden. Das Motordrehzahlmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
Das Solldrehmomentmodul 204 ermittelt einen Solldrehausgang des Motors 102 basierend auf der Fahrereingabe des Fahrereingabemoduls 104. Das Solldrehmomentmodul 204 kann eine oder mehrere Zuordnungen von Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Getriebegang zum Solldrehmoment speichern und kann das Ausgangssolldrehmoment basierend auf einer der Zuordnungen ermitteln. Das Solldrehmomentmodul 204 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Getriebegang vom Getriebesteuerungsmodul 194 erhalten. Das Solldrehmomentmodul 204 gibt das Ausgangssolldrehmoment aus.
Das Soll-Luftstrommodul 206 bestimmt eine Sollgröße des Luftstroms in die Zylinder des Motors 102 basierend auf dem Soll-Drehmomentausgang und der Motordrehzahl. Beispielsweise kann das Soll-Luftstrommodul 206 die Soll-Luftstromverwendung unter Verwenden einer Funktion und/oder einer Zuordnung ermitteln, die Soll-Drehmomentabgabe und Motordrehzahl zum Soll-Luftstrom in Beziehung setzt. Das Soll-Luftstrommodul 206 kann den Soll-Luftstrom durch die Anzahl aktiver Zylinder im Motor 102 zum Erhalten des Sollbetrags des Luftstroms in jeden Zylinder des Motors 102 aufteilen, was als Soll-Luft pro Zylinder (APC) bezeichnet werden kann. Das Soll-Luftstrommodul 206 gibt den Soll-Luftstrom ab.
Das Motorlastmodul 208 ermittelt die Höhe der Last auf dem Motor 102. Das Motorlastmodul 208 kann die Motorlast basierend auf der Soll-Luftstromverwendung unter Verwendung beispielsweise einer Funktion und/oder einer Zuordnung, die den Soll-Luftstrom zur Motorlast in Beziehung setzt. In verschiedenen Ausführungen kann das Motorlastmodul 208 die Motorlast basierend auf dem Soll-Ansaugkrümmerdruck anstelle oder zusätzlich zum Bestimmen der Motorlast basierend auf dem Soll-Luftstrom ermitteln. Das Motorlastmodul 208 gibt die Motorlast aus.
Die exemplarische Anwendung des ECM 114 in 2 beinhaltet des Weiteren ein Drosselklappensteuerungsmodul 210, ein Kraftstoffsteuermodul 212, ein Zündsteuermodul 214, ein Ventilhubsteuermodul 216, ein Ventil-Zeitsteuermodul 218 und ein Zylinderabschaltungsmodul 220. Das Drosselklappensteuermodul 210 gibt eine Soll-Drosselposition aus und das Drosselklappen-Stellgliedmodul 116 stellt die Position des Drosselventils 112 zum Erzielen der gewünschten Drosselposition ein. Das Kraftstoffsteuermodul 212 gibt eine gewünschte Kraftstoffversorgungsrate aus und das Kraftstoffstellgliedmodul 124 steuert die Kraftstoffeinspritzung 125 zum Erzielen der gewünschten Kraftstoffversorgungsrate. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann auch den Soll-Einspritzzeitpunkt ausgeben, in diesem Fall kann dann das Kraftstoffstellgliedmodul 124 auch die Kraftstoffeinspritzung 125 zum Erzielen des Soll-Einspritzzeitpunkts steuern. Das Zündfunkensteuerungsmodul 214 gibt den Soll-Zündzeitpunkt aus und das Zündfunken-Stellgliedmodul 126 steuert die Zündkerze 128 zum Erreichen des Soll-Zündzeitpunkts.
Das Drosselklappensteuermodul 210, das Kraftstoffsteuermodul 212 und das Zündfunkensteuermodul 214 können die Drosselklappenstellung, die Kraftstoffversorgungsrate und den Zündzeitpunkt jeweils zum Erreichen der gewünschten Drehmomentabgabe einstellen. In einem Beispiel stellen das Drosselklappensteuermodul 210 und das Zündfunkensteuermodul 214 die Drosselklappenposition und den Zündzeitpunkt basierend auf dem gewünschten Antriebsdrehmoment ein und das Kraftstoffsteuermodul 212 stellt die Kraftstoffversorgungsrate basierend auf dem gewünschten Luft-/ Kraftstoff-Verhältnis ein. Insbesondere kann das Kraftstoffsteuermodul 212 die Soll-Kraftstoffversorgungsrate zum Minimieren einer Differenz zwischen dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem gemessenen Luft-/Kraftstoffverhältnis einstellen. In verschiedenen Ausführungen kann das Drosselklappensteuermodul 210 die Drosselklappenstellung basierend auf dem gewünschten Luftstrom anstelle des Einstellens der Drosselposition bezogen direkt auf die gewünschte Drehmomentabgabe einstellen.
Das Ventilhubsteuermodul 216 gibt einen Sollhubzustand aus und das Ventilhubstellglied 139 stellt den Sollhubzustand der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 auf den Sollhubzustand ein. Das Ventilhubsteuermodul 216 kann den Sollhubzustand basierend auf der Motordrehzahl und/oder der Motorlast wie weiter unten erörtert einstellen. Das Ventilsteuerzeiten-Steuermodul 218 gibt den Sollhubzustand aus. In verschiedenen Ausführungen kann das Ventilhubsteuermodul 216 einen Sollhubzustand für jedes der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 zum unabhängigen Steuern des Hubzustands der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 ausgeben.
Das Ventilsteuerzeiten-Steuermodul 218 gibt eine Soll-Ventilzeiteinstellung aus und das Phasenstellgliedmodul 158 stellt die Position der Einlass- und Auslassnockenphaseneinsteller 148, 150 zum Erreichen der Soll-Ventilzeiteinstellung ein. Die anvisierte Ventilzeiteinstellung kann eine Soll-Ventilöffnungszeit, eine Soll-Ventilöffnungsdauer und/oder eine Soll-Ventilschließzeit beinhalten, die in Grad Kurbelwinkel bezogen auf OT vorgegeben sind. In Ausführungen, in denen die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 nockenlose Ventilstellglieder sind, gibt das Ventilzeiteinstellungs-Steuermodul 218 die Ventilzeiteinstellung an das Ventilhubstellgliedmodul 139 aus. Im Gegenzug stellt das Ventilhubstellgliedmodul 139 die Position der Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 zum Erreichen der Soll-Ventilzeiten ein.
Das Zylinderdeaktivierungsmodul 220 deaktiviert selektiv einen oder mehrere Zylinder im Motor 102 basierend auf der Motorlast und/oder der Motordrehzahl wie weiter unten erörtert. Das Zylinderdeaktivierungsmodul 220 gibt ein Signal aus, das die Anzahl aktiver Zylinder im Motor 102 anzeigt und oder welche Zylinder deaktiviert werden. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann die Kraftstoffversorgung der Zylinder stoppen, die deaktiviert werden. Das Zündfunkensteuermodul 214 kann das Erzeugen von Zündfunken in deaktivierten Zylindern stoppen. Das Ventilhubsteuermodul 216 kann das Öffnen der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 in Verbindung mit Zylindern deaktivieren, die deaktiviert werden. Wie oben ausgeführt, kann das Ventilhubsteuermodul 216 das Öffnen der Einlass- und Auslassventile 122 und 130 deaktivieren, indem es die Einlass- und Auslassventilstellglieder 136 und 138 in den dritten Hubzustand (oder Null-Hubzustand) umschaltet.
Bezugnehmend auf 3 beginnt ein exemplarisches Verfahren zum Einstellen des Hubzustands eines Ventilstellglieds und zum Einstellen der Anzahl aktiver Zylinder in einem Motor zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz bei 302. Das Verfahren wird im Zusammenhang mit den Modulen beschrieben, die in den exemplarischen Implementierungen des ECM 114 beinhaltet sind wie gezeigt in 2. Jedoch können die bestimmten Module, die die Schritte des Verfahrens ausführen, anders sein als die unten genannten Module und/oder das Verfahren kann getrennt implementiert werden von den Modulen von 2.
Das Verfahren nach 3 schaltet den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 zwischen den ersten und zweiten Zustand unter Beibehalten des Sollhubzustands des Auslassventilstellglieds 138 am zweiten Hubzustand um. Das Einstellen des Sollhubzustands des Auslassventilstellglieds 138 auf den ersten Hubzustand kann, wenn das Einlassventilstellglied 136 auf den ersten Hubzustand eingestellt wird, eine minimale Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ergeben. Somit kann das Verfahren zum Beseitigen des benötigten Hardware- und Kalibrierungsaufwands für mehrfache Nicht-Null-Hubzustände den Sollhubzustand des Auslassventilstellglieds 138 auf den ersten Hubzustand nicht einstellen, wenn das Einlassventilstellglied 136 auf den ersten Hubzustand eingestellt ist. Jedoch kann das Verfahren in verschiedenen Ausführungen den Sollhubzustand des Auslassventilstellglieds 138 in gleicher Weise einstellen, in der das Verfahren den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 einstellt.
Bei 304 ermittelt das Ventilhubsteuermodul 216 und/oder das Zylinderabschaltungsmodul 220, ob die Motordrehzahl kleiner ist als eine erste Geschwindigkeit. Die erste Geschwindigkeit kann eine vorgegebene Drehzahl wie beispielsweise 3.000 Umdrehungen pro Minute (U/min) sein. Wenn die Drehzahl größer ist als die erste Geschwindigkeit, wird das Verfahren bei 306 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren bei 308 fortgesetzt. Bei 308 aktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 alle Zylinder im Motor 102. Bei 310 stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den zweiten Hubzustand ein.
Bei 306 ermittelt das Ventilhubsteuermodul 216 und/oder das Zylinderabschaltungsmodul 220 erste und zweite Lasten basierend auf der Motordrehzahl. Wie nachstehend diskutiert können die ersten und zweiten Belastungen Schwellen sein, die vom Ventilhubsteuermodul 216 und dem Zylinderabschaltungsmodul 220 zum Ermitteln des Sollhubzustands der Anzahl der aktiven Zylinder jeweils verwendet werden. Das Ventilhubsteuermodul 216 und/oder das Zylinderabschaltungsmodul 220 können die ersten und zweiten Lasten unter Verwenden einer Funktion und/oder einer Zuordnung ermitteln, die die Motordrehzahl mit den ersten und zweiten Lasten in Beziehung setzt.
Bei 312 ermitteln das Ventilhubsteuermodul 216 und/oder das Zylinderabschaltungsmodul 220, ob die Motorlast geringer ist als die erste Last. Wenn die Motorlast geringer ist als die erste Last, läuft das Verfahren bei 314 weiter. Andernfalls wird das Verfahren bei 316 fortgesetzt.
Bei 314 deaktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 einen oder mehrere Zylinder des Motors 102, während mindestens ein Zylinder des Motors 102 aktiv bleibt. Wenn zum Beispiel der Motor 102 vier Zylinder hat, kann das Zylinderabschaltungsmodul 220 zwei der vier Zylinder für mehrere Motorzyklen deaktivieren, während die beiden anderen Zylinder aktiv bleiben. Ein Motorzyklus entspricht einer Ausführung einer festgelegten Zündreihenfolge des Motors 102 unabhängig davon, ob jeder Zylinder in der Zündreihenfolge aktiv ist. Bei einem Viertaktmotor entspricht ein Motorzyklus 720 Grad Kurbelwellendrehung. Bei 318 stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den ersten Hubzustand ein.
Bei 316 aktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 alle Zylinder im Motor 102. Bei 320 ermittelt das Ventilhubsteuermodul 216 und/oder das Zylinderabschaltungsmodul 220, ob die Motorlast größer ist als die zweite Last. Wenn die Motorlast größer ist als die zweite Last, wird das Verfahren bei 322 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren bei 324 fortgesetzt.
Bei 322 stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den zweiten Hubzustand ein. Bei 324 stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den ersten Hubzustand ein. Wenn sich das Einlassventilstellglied 136 bereits im ersten Hubzustand befindet, kann das Ventilhubsteuermodul 216 einfach den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 im ersten Hubzustand aufrechterhalten.
Bezugnehmend auf 4 veranschaulicht ein Diagramm 400 Beispiele von Ventilhubprofilen entsprechend dem Auslassventilstellglied 138 im zweiten Zustand, dem Einlassventilstellglied 136 im ersten Zustand und dem Einlassventilstellglied im zweiten Zustand. Die Ventihubprofile sind in Bezug auf eine x-Achse 402, die den Kurbelwinkel in Grad darstellt und eine y-Achse 404, die den Ventilhub in Millimetern darstellt, aufgetragen. Das Ventihubprofil entsprechend dem Auslassventilstellglied 138 im zweiten Zustand ist mit 406 bezeichnet. Das Ventihubprofil entsprechend dem Einlassventilstellglied 136 im ersten Zustand ist mit 408 bezeichnet. Das Ventihubprofil entsprechend dem Einlassventilstellglied 136 im zweiten Zustand ist mit 410 bezeichnet.
Bezugnehmend auf 5 zeigt ein Diagramm 500 Betriebsbereiche für verschiedene Zylinderaktivierungszustände und Ventilhubzustände. Die Betriebsbereiche sind in Bezug auf eine x-Achse 502, die die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) darstellt und eine y-Achse 504, die den mittleren effektiven Bremsdruck in bar darstellt, aufgetragen. Die y-Achse 504 kann durch Skalieren des mittleren effektiven Bremsdrucks zu Antriebsdrehmoment unter Verwenden von Motorverschiebung in Motorlast umgewandelt werden.
Die Betriebsbereiche beinhalten einen ersten Betriebsbereich 506, einen zweiten Betriebsbereich 508 und einen dritten Betriebsbereich 510. Der erste Betriebsbereich 506 ist durch eine erste Lastbegrenzung 512 und eine Motordrehzahlbegrenzung 514 definiert. Mit anderen Worten, das Motorsystem 100 arbeitet im ersten Betriebsbereich 506, wenn die Motorlast geringer ist als die erste Lastbegrenzung 512 und die Motordrehzahl geringer ist als die Motordrehzahlbegrenzung 514. Die erste Lastbegrenzung 512 kann der ersten vorstehend diskutierten Last entsprechen mit Bezug auf 3 und die Motordrehzahlbegrenzung 514 kann der ersten vorstehend diskutierten Geschwindigkeit entsprechen mit Bezug auf 3.
Der zweite Betriebsbereich 508 ist durch die erste Lastbegrenzung 512, eine zweite Lastbegrenzung 516 und die Motordrehzahlbegrenzung 514 definiert. Das Motorsystem 100 arbeitet im zweiten Betriebsbereich 508, wenn die Motorlast größer als die erste Lastbegrenzung 512 und kleiner als die zweite Lastbegrenzung 516 ist und die Motordrehzahl kleiner ist als die Motordrehzahlbegrenzung 514. Die zweite Lastbegrenzung 516 kann der zweiten vorstehend diskutierten Last entsprechen mit Bezug auf 3.
Die dritte Betriebsbereich 510 ist durch die zweite Lastbegrenzung 516 und die Motordrehzahlbegrenzung definiert. Das Motorsystem 100 arbeitet im dritten Betriebsbereich 510, wenn die Motorlast größer ist als die zweite Lastbegrenzung 516 und/oder wenn die Motordrehzahl größer ist als die Motordrehzahlbegrenzung 514. Das Motorsystem 100 kann normalerweise innerhalb eines vierten Betriebsbereichs 518 arbeiten, der den ersten, zweiten und dritten Betriebsbereich 506, 508 und 510 überdeckt.
Wenn das Motorsystem 100 im ersten Betriebsbereich 506 arbeitet, stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den ersten Hubzustand ein. Zusätzlich deaktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 einen oder mehrere Zylinder des Motors 102. Wenn zum Beispiel der Motor 102 vier Zylinder hat, kann das Zylinderabschaltungsmodul 220 zwei der vier Zylinder für mehrere Motorzyklen abschalten, während die anderen beiden Zylinder aktiv bleiben.
Wenn das Motorsystem 100 im zweiten Betriebsbereich 508 arbeitet, stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlass-Ventilhubstellglieds 136 auf den ersten Hubzustand ein. Zusätzlich aktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 alle Zylinder im Motor 102. Wenn das Motorsystem 100 im dritten Betriebsbereich 510 arbeitet, stellt das Ventilhubsteuermodul 216 den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den zweiten Hubzustand ein. Zusätzlich aktiviert das Zylinderabschaltungsmodul 220 alle Zylinder im Motor 102.
Wenn das Motorsystem 100 zwischen den ersten und zweiten Betriebsbereichen 506 und 508 übergeht, kann das Ventilhubsteuermodul 216 einfach den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 im ersten Hubzustand halten. Wenn das Motorsystem 100 zwischen den zweiten und dritten Betriebsbereichen 508 und 510 übergeht, kann das Zylinderabschaltungsmodul 220 einfach alle Zylinder im Motor 102 in einem aktiven Zustand halten. Vor allem stellt das Ventilhubsteuermodul 216 nicht den Sollhubzustand des Einlassventilstellglieds 136 auf den zweiten Hubzustand ein, wenn ein oder mehrere Zylinder des Motors 102 deaktiviert sind. Dies minimiert die Anzahl von Übergängen zwischen Zylinderaktivierungszuständen und zwischen den ersten und zweiten Ventilhubzuständen, was Ventilzeiteinstellungen minimiert und dadurch die Kraftstoffeffizienz verbessert.
Bezugnehmend auf 6 veranschaulicht ein Diagramm 600 die Winkelstellung des Einlassnocken-Phaseneinstellers 148, wenn das Motorsystem 100 durch den ersten, zweiten und dritten Betriebsbereich 506, 508 und 510 übergeht. Verschiedene Konturlinien 602 stellen die Winkelstellung des Einlassnocken-Phaseneinstellers 148 in Grad dar. Vor allem ist, da das Zylinderabschaltungsmodul 220 nicht die Anzahl von aktiven Zylindern einstellt, wenn das Motorsystem 100 zwischen den zweiten und dritten Betriebsbereichen 506 und 508 übergeht, die Änderung der Winkellage des Einlassnocken-Phaseneinstellers 148 minimal ist.
Bezugnehmend auf 7 veranschaulicht ein Diagramm 700 den Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110, wenn das Motorsystem 100 durch die ersten, zweiten und dritten Betriebsbereiche 506, 508 und 510 übergeht. Verschiedene Konturlinien 702 stellen den Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 110 in Kilopascal (kPa) dar. Vor allem aufgrund der Auswahl der ersten und zweiten Lastbegrenzungen 512 und 516 besteht lediglich minimale Veränderung des Saugrohrdrucks, wenn das Motorsystem 100 zwischen den ersten, zweiten und dritten Betriebsbereichen 506, 508 und 510 übergeht.
Somit können die ersten und zweiten Lastbegrenzungen 512 und 516 (z. B. durch Kalibrierung) zum Minimieren von Änderung des Saugrohrdrucks ausgewählt werden, wenn das Motorsystem 100 zwischen den ersten, zweiten und dritten Betriebsbereichen 506, 508 und 510 übergeht. Zusätzlich kann die erste Lastbegrenzung 512 ausgewählt werden, um das Ausmaß der Änderung des spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauchs des Motors 102 zu minimieren, wenn das Motorsystem 100 zwischen den ersten und zweiten Betriebsbereichen 506 und 508 übergeht. Desgleichen kann die zweite Lastbegrenzung 516 zum Minimieren des Ausmaßes der Änderung des spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauchs des Motors 102 ausgewählt werden, wenn das Motorsystem 100 zwischen den zweiten und dritten Betriebsbereichen 508 und 510 übergeht.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hier durch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Der Ausdruck „mindestens A, B oder C“, so wie er hier verwendet wird, bedeutet (A ODER B ODER C), das heißt, es handelt sich um ein nicht-exklusives logisches ODER und bedeutet nicht „mindestens A, mindestens B und mindestens C“. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) bestimmte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/ oder Mikrocode umfassen und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/ oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf eine einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher bestimmte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung bestimmter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, greifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes umfassen: (i) beschreibenden Text, der gegliedert wird, wie z. B. HTML (Hypertext Markup Language) oder XML (Extensible Markup Language), (ii) Assembler Code, (iii) Objektcode, der von einem Quellcode durch einen Compiler erzeugt wurde, (iv) Quellcode für die Ausführung von einem Dolmetscher, (v) Quellcode für die Kompilierung und Ausführung von einem Just-in-Time-Compiler usw. Nur exemplarisch kann der Quellcode unter Verwendung von Syntax aus Sprachen, wie C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java^®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (Active Server Pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua und Python^®, geschrieben werden.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als Mittel für eine Funktion (sog. „means plus function“) nach 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Begriffes „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Begriffe „Vorgang für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

35 U.S.C. §112(f) [0081]

Claims

Verfahren, umfassend: das selektive Deaktivieren eines ersten Zylinders eines Motors, während ein zweiter Zylinder des Motors aktiv ist; wenn der erste Zylinder deaktiviert ist, das selektive Einstellen eines Sollhubzustandes eines Ventilstellglieds des Motors auf einen ersten Hubzustand zum Anheben mindestens eines Einlassventils des zweiten Zylinders und eines Auslassventils des zweiten Zylinders um einen ersten Betrag; und das selektive Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf einen zweiten Hubzustand zum Anheben mindestens eines der Einlassventile des zweiten Zylinders und dem Auslassventil des zweiten Zylinders um einen zweiten Betrag, worin die ersten und zweiten Beträge größer als null sind und der zweite Betrag größer als der erste Betrag ist.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: selektives Deaktivieren des ersten Zylinders, wenn die Motorlast niedriger ist als eine erste Last; und das selektive Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf den ersten Hubzustand, wenn die Motorlast geringer ist als die erste Last.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Ermitteln der ersten Last basierend auf der Motordrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: das Deaktivieren des ersten Zylinders, wenn die Motorlast geringer ist als die erste Last und die Motordrehzahl kleiner ist als eine erste Drehzahl; und das Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf den ersten Hubzustand, wenn die Motorlast geringer ist als die erste Last und die Motordrehzahl kleiner ist als die erste Drehzahl Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: das Aktivieren aller Zylinder des Motors, wenn die Motordrehzahl größer ist als die erste Drehzahl; und das Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf den zweiten Hubzustand, wenn die Motordrehzahl größer ist als die erste Drehzahl.
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: das Aktivieren aller Zylinder des Motors, wenn die Motorlast größer ist als die erste Last; und das selektive Halten des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf dem ersten Hubzustand, wenn die Motorlast größer ist als die erste Last und niedriger als eine zweite Last, worin die zweite Last größer ist als die erste Last.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend das Halten des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf dem ersten Hubzustand, wenn: die Motorlast größer ist als die erste Last und geringer als die zweite Last; und die Motordrehzahl kleiner ist als die erste Drehzahl.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: das Weiterführen des Aktivierens aller Zylinder des Motors, wenn die Motorlast größer ist als die zweite Last; und das Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds auf den zweiten Hubzustand, wenn die Motorlast größer ist als die zweite Last.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds zum Einstellen des Betrags, um welchen das Einlassventil des zweiten Zylinders angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Nichteinstellen des Sollhubzustands des Ventilstellglieds in den zweiten Hubzustand, wenn mindestens ein Zylinder des Motors deaktiviert ist.