DE102019100043A1

DE102019100043A1 - Verfahren und system zum betreiben eines verbrennungsmotors unter feuchten bedingungen

Info

Publication number: DE102019100043A1
Application number: DE102019100043.2A
Authority: DE
Inventors: Aed Dudar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-07-11
Also published as: US10550782B2; US20190211764A1; CN110005565A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern des Startens eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, der unter feuchten Umgebungsbedingungen gestoppt wurde. Die Verfahren und Systeme können die Möglichkeit des Startens eines Verbrennungsmotors, der flüssiges Wasser in den Verbrennungsmotorzylindern aufweist, verringern, um das Starten des Verbrennungsmotors zu verbessern. In einem Beispiel wird ein Laser auf eine Metallfläche in dem Verbrennungsmotor aufgebracht, um Wasser, dass sich aufgrund von Kondensation in dem Verbrennungsmotor befinden kann, verdunsten zu lassen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wenn ein hohes Umgebungsluftfeuchtigkeitsniveau vorliegt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs kann unter Bedingungen, bei denen das Umgebungsluftfeuchtigkeitsniveau hoch ist, betrieben werden. Feuchte Luft kann in den Verbrennungsmotor gesaugt werden, während der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, und der Verbrennungsmotor kann eine gute Leistung liefern, weil es die höheren Temperaturen im Verbrennungsmotor ermöglichen, dass der Wasserdampf in der Luft mitgeführt bleibt. Die Luft mit dem höheren Feuchtigkeitsgehalt wirkt als Ladungsverdünnung und sie kann dazu dienen, das Klopfen des Verbrennungsmotors sowie die NOx-Emissionen zu verringern. Wenn der Wasserdampf jedoch in dem Verbrennungsmotor kondensieren kann, kann dies zu einer Fehlzündung des Verbrennungsmotors führen. Die Emissionen und die Leistung des Verbrennungsmotors können sich bei einer Fehlzündung des Verbrennungsmotors durch das Kondensieren des Wassers in dem Verbrennungsmotor verschlechtern.
Die Wahrscheinlichkeit, dass Wasserdampf in dem Verbrennungsmotor kondensiert, kann höher sein, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt hat. Insbesondere kann sich feuchte Luft, die in den Verbrennungsmotor gesaugt wurde, während der Verbrennungsmotor in Betrieb war, abkühlen, nachdem der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Das Kühlen der feuchten Luft kann zu Kondensation in dem Verbrennungsmotor und der Bildung von Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotor und dem Luftansaugsystem des Verbrennungsmotors führen. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, während sich Wasser in dem Verbrennungsmotor und/oder in der Luftansaugung des Verbrennungsmotors befindet, kann das Wasser über ein Vakuum in die Verbrennungsmotorzylinder gesaugt werden, wo es zu einer Fehlzündung der Zylinder führen kann. Daher kann es wünschenswert sein, einen Weg zum Reduzieren der Möglichkeit, dass flüssiges Wasser in die Verbrennungsmotorzylinder gesaugt wird, bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Der Erfinder der vorliegenden Schrift hat die Herausforderungen, die mit dem Betreiben eines Verbrennungsmotors unter feuchten Umgebungsbedingungen verbunden sind, erkannt und ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: das Anschalten eines Laserzündsystems eines Verbrennungsmotors und das Verdampfen von Wasser in einem Zylinder über das Laserzündsystem als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartvorhersage; und das Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage.
Durch das Verdampfen von Wasser, das sich in einem Verbrennungsmotorzylinder durch Kondensation bilden kann, kann es möglich sein, das technische Ergebnis einer Verbesserung des Startens des Verbrennungsmotors durch das Verringern der Möglichkeit einer Fehlzündung in dem Verbrennungsmotor bereitzustellen. Ein Laserzündsystem kann als Reaktion auf einen vorhergesagten Verbrennungsmotorstart angeschaltet werden, um Wasser zu verdunsten zu lassen, das in Verbrennungsmotorzylindern vorhanden sein kann. Die Verbrennungsmotorstartvorhersage kann darauf basieren, dass sich ein Schlüsselanhänger oder eine andere Vorrichtung innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von dem Fahrzeug befinden. Alternativ kann die Verbrennungsmotorstartvorhersage darauf basieren, dass eine Fahrzeugtür geöffnet wird, oder über eine Fernfahrzeugstartanforderung erfolgen.
Der in dieser Schrift beschriebene Ansatz beinhaltet mehrere Vorteile. Insbesondere kann der Ansatz die Emissionen eines Verbrennungsmotors reduzieren. Ferner kann der Ansatz eine verbesserte Verbrennung während des Startens des Verbrennungsmotors bereitstellen, was zu einer gleichmäßigeren Erzeugung des Verbrennungsmotordrehmoments beim Starten des Verbrennungsmotors führt. Zusätzlich kann der Ansatz Neustarts des Verbrennungsmotors verbessern, nachdem ein Verbrennungsmotor automatisch gestoppt wurde.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt ein beispielhaftes Hybridfahrzeugsystem.
2 zeigt eine beispielhafte Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugsystems aus 1.
3 zeigt eine beispielhafte Verbrennungsmotorbetriebssequenz gemäß dem Verfahren aus 4 und 5.
4 und 5 zeigen ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es sind Verfahren und Systeme zum Verringern der Wasserbildung in Verbrennungsmotorzylindern und zum Verbessern des Startens eines Verbrennungsmotors beschrieben. 1 und 2 zeigen ein Verbrennungsmotorsystem, in dem die Bildung von Wasser in Verbrennungsmotorzylindern verringert werden kann, um das Starten des Verbrennungsmotors zu verbessern. Eine beispielhafte Verbrennungsmotorbetriebssequenz, die das Vorhersagen des Startens des Verbrennungsmotors beinhaltet, ist in 3 gezeigt. Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der ein Laserzündsystem beinhaltet, ist in 4 und 5 gezeigt.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Hybridantriebssystem 10. Das Hybridantriebssystem 10 beinhaltet eine Brennkraftmaschine 20, die mit dem Getriebe 16 gekoppelt ist. Das Getriebe 16 kann ein Handschaltgetriebe, ein Automatikgetriebe oder Kombinationen daraus sein. Ferner können verschiedene zusätzliche Komponenten beinhaltet sein, wie etwa ein Drehmomentwandler und/oder andere Getriebe wie eine Achsantriebseinheit usw. Der Darstellung nach ist das Getriebe 16 an das Antriebsrad 14 gekoppelt, das einen Straßenbelag berühren kann.
In diesem Beispiel beinhaltet das Hybridantriebssystem außerdem eine Energieumwandlungsvorrichtung oder elektrische Maschine 18, die als Elektromotor und als Generator betrieben werden kann. Die Energieumwandlungsvorrichtung 18 ist ferner der Darstellung nach an eine Energiespeichervorrichtung 22 gekoppelt, die eine Batterie, einen Kondensator, ein Schwungrad, ein Druckgefäß usw. beinhalten kann. Die Energieumwandlungsvorrichtung kann betrieben werden, um Energie aus einer Fahrzeugbewegung und/oder von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen und die aufgenommene Energie in eine zum Speichern durch die Energiespeichervorrichtung geeignete Energieform umzuwandeln (anders ausgedrückt: um einen Generatorbetrieb bereitzustellen). Die Energieumwandlungsvorrichtung kann auch betrieben werden, um dem Antriebsrad 14 und/oder dem Verbrennungsmotor 20 eine Ausgabe (Leistung, Arbeit, Drehmoment, Drehzahl usw.) bereitzustellen (anders ausgedrückt: um einen Elektromotorbetrieb bereitzustellen). Es versteht sich, dass die Energieumwandlungsvorrichtung sowohl als Elektromotor als auch als Generator betrieben werden kann, zum Bereitstellen der entsprechenden Umwandlung von Energie zwischen der Energiespeichervorrichtung und den Fahrzeugantriebsrädern und/oder dem Verbrennungsmotor 20.
Die dargestellten Verbindungen zwischen dem Verbrennungsmotor 20, der Energieumwandlungsvorrichtung 18, dem Getriebe 16 und dem Antriebsrad 14 können mechanisch sein, während die Verbindungen zwischen der Energieumwandlungsvorrichtung 18 und der Energiespeichervorrichtung 22 elektrisch sein können. Beispielsweise kann ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 20 übertragen werden, um das Fahrzeugantriebsrad 14 über das Getriebe 16 anzutreiben. Wie vorstehend beschrieben kann die Energiespeichervorrichtung 22 ausgelegt sein, in einem Generatormodus und/oder einem Elektromotormodus betrieben zu werden. In einem Generatormodus kann das System 10 einen Teil oder die gesamte Ausgabe von dem Verbrennungsmotor 20 und/oder Getriebe 16 aufnehmen, was die Menge der an das Antriebsrad 14 gelieferten Antriebsausgabe verringern kann. Ferner kann die von der Energieumwandlungsvorrichtung 18 erhaltene Ausgabe zum Laden der Energiespeichervorrichtung 22 verwendet werden. Alternativ kann die Energiespeichervorrichtung 22 elektrische Ladung von einer externen Energiequelle 24 erhalten, wie z. B. durch ein Anstecken an die Hauptstromversorgung. Im Elektromotormodus kann die Energieumwandlungsvorrichtung 18 dem Verbrennungsmotor 20 und/oder dem Getriebe 16 eine mechanische Ausgabe zuführen, zum Beispiel unter Verwendung von elektrischer Energie, die in einer elektrischen Batterie gespeichert ist.
Hybridantriebsbeispiele können Vollhybridsysteme beinhalten, in denen das Fahrzeug nur mit dem Verbrennungsmotor, nur mit der Energieumwandlungsvorrichtung (z. B. einem Elektromotor) oder einer Kombination aus den beiden betrieben werden kann. Hilfs- oder Mildhybridkonfigurationen, in denen der Verbrennungsmotor die primäre Drehmomentquelle ist, können ebenfalls verwendet werden, wobei das Hybridantriebssystem fungiert, um selektiv ein zusätzliches Drehmoment zu liefern, zum Beispiel bei hohen Lastbedingungen oder anderen Bedingungen. Noch ferner können außerdem Anlasser-Generator- und/oder Smart-Wechselstromgenerator-Systeme verwendet werden.
Aus dem Vorangehenden sollte hervorgehend, dass das beispielhafte Hybridantriebssystem zu verschiedenen Betriebsmodi in der Lage ist. In einem ersten Modus ist der Verbrennungsmotor 20 zum Beispiel angeschaltet und fungiert als die Drehmomentquelle, die das Antriebsrad 14 mit Leistung versorgt. In diesem Fall wird das Fahrzeug in einem Modus mit angeschaltetem Verbrennungsmotor betrieben und dem Verbrennungsmotor 20 wird von dem Kraftstoffsystem 28 Kraftstoff zugeführt (detaillierter in 2 dargestellt). Das Kraftstoffsystem 28 beinhaltet ein Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem 29, um Kraftstoffdämpfe zu speichern und Emissionen von dem Hybridfahrzeugantriebssystem 10 zu reduzieren.
In einem anderen Modus kann das Antriebssystem unter Verwendung einer Energieumwandlungsvorrichtung 18 (z. B. einem Elektromotor) als die Drehmomentquelle, die das Fahrzeug antreibt, betrieben werden. Dieser Betriebsmodus „mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor“ kann während des Bremsens, bei niedrigen Geschwindigkeiten, während des Wartens an Ampeln usw. verwendet werden. In noch einem weiteren Modus, der als ein „Hilfsmodus“ bezeichnet werden kann, kann die Energieumwandlungsvorrichtung 18 das durch den Verbrennungsmotor 20 bereitgestellte Drehmoment ergänzen und in Verbindung mit diesem wirken. Wie vorangehend angegeben, kann die Energieumwandlungsvorrichtung 18 auch in einem Generatormodus betrieben werden, in dem das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 20 und/oder dem Getriebe 16 aufgenommen wird. Ferner kann die Energieumwandlungsvorrichtung 18 wirken, um während eines Umschaltens des Verbrennungsmotors 20 zwischen verschiedenen Verbrennungsmodi (z. B. während Umschaltungen zwischen einem Fremdzündungs- und einem Kompressionszündungsmodus) das Drehmoment zu erhöhen oder aufzunehmen.
Die verschiedenen vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen Komponenten können durch ein Fahrzeugsteuersystem 41 gesteuert werden, das eine Steuerung 12 mit computerlesbaren Anweisungen zum Ausführen von Routinen und Unterprogrammen zum Regeln von Fahrzeugsystemen, eine Vielzahl von Sensoren 42 und eine Vielzahl von Aktoren 44 beinhaltet. Die Sensoren 42 können die in 2 gezeigten Sensoren sowie einen Fahrzeugtürpositionssensor zum Erfassen eines Zustands einer Fahrertür zum Vorhersagen von Verbrennungsmotorstarts beinhalten. Ein Schlüsselanhänger 3 kann einen Sicherheitstoken (z. B. eine Zahlenfolge) an den Empfänger 2 übertragen, wenn der Schlüsselanhänger 3 in den Nahbereich des Fahrzeugs 1 (z. B. in einen Umkreis von zwei Metern) gelangt. Der Sicherheitstoken kann das Anschalten des Fahrzeugs 1, das die Energieumwandlungsvorrichtung 18 und den Verbrennungsmotor 20 beinhaltet, ermöglichen. Ein Verbrennungsmotorstart kann vorhergesagt werden, wenn sich der Anhänger 3 innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von dem Fahrzeug 1 befindet (z. B. nachdem der Anhänger 3 den Sicherheitstoken per Funkfrequenz an den Empfänger 2 übermittelt).
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Zylinders eines Mehrzylinderverbrennungsmotors 20, der in einem Hybridfahrzeugsystem beinhaltet ist, wie etwa dem Hybridfahrzeug aus 1. Der Verbrennungsmotor 20 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem menschlichen Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren, die in den 1 und 2 gezeigt sind. Die Steuerung 12 stellt auch Signale an die verschiedenen Aktoren bereit, die in den 1 und 2 gezeigt sind. Die Steuerung 12 funktioniert gemäß ausführbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind.
Der Verbrennungszylinder 30 des Verbrennungsmotors 20 kann die Verbrennungszylinderwände 32 beinhalten, wobei der Kolben 36 darin positioniert ist. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an zumindest ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Der Verbrennungszylinder 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 45 über einen Ansaugkanal 43 aufnehmen und Verbrennungsabgase über den Abgaskanal 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 45 und der Abgaskanal 48 können über ein entsprechendes Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit dem Verbrennungszylinder 30 in Verbindung gebracht werden. In manchen Beispielen kann der Verbrennungszylinder 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über entsprechende Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: System zur Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (Variable Cam Timing - VCT), variablen Ventilansteuerung (Variable Valve Timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (Variable Valve Lift - WL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Um die Erkennung der Nockenposition zu ermöglichen, sollten die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 über Zahnräder verfügen. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann jeweils durch Ventilpositionssensoren 55 und 57 bestimmt werden. Bei alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil beinhalten, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an den Verbrennungszylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals, das von der Steuerung 12 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann beispielsweise an der Seite des Verbrennungszylinders oder in der Oberseite des Verbrennungszylinders angebracht sein. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Bei einigen Beispielen kann der Verbrennungszylinder 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die in einem Ansaugkanal 43 in einer Anordnung angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts von dem Verbrennungszylinder 30 bereitstellt.
Der Ansaugkanal 43 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 beinhalten. In diesem besonderen Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 beinhaltet, wobei es sich um eine Anordnung handelt, die als eine elektronische Drosselsteuerung (Electronic Throttle Control - ETC) bezeichnet werden kann. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die Ansaugluft variiert wird, die dem Verbrennungszylinder 30 neben anderen Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors bereitgestellt wird. Der Ansaugkanal 43 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122, einen Ansauglufttemperatursensor 72 und einen Ansaugluftfeuchtigkeitssensor 74 zum Bereitstellen der entsprechenden Signale an die Steuerung 12 beinhalten.
Der Darstellung nach ist der Abgassensor 126 stromaufwärts von dem Katalysator 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor oder Breitbandlambdasonde), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Das Abgassystem kann Light-Off-katalysatoren und Unterbodenkatalysatoren, sowie Abgaskrümmer, stromaufwärtige und/oder stromabwärtige Sensoren für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhalten. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorwabenkörper beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Wabenkörpern verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
In 1 wird die Steuerung 12 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Erhaltungsspeicher 109 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale und Informationen von an den Verbrennungsmotor 20 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms von einem Luftmassenstromsensor 120; der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; in einigen Beispielen kann ein Profilzündungsaufnahmesignal von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist, optional enthalten sein; der Drosselposition von einem Drosselpositionssensor 63; und des Krümmerabsolutdrucksignals (Manifold Absolute Pressure - MAP) vom MAP-Luftdrucksensor 122. Auf den Festwertspeicherchip 106 eines Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Mikroprozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie Varianten davon ausgeführt werden können.
Der Verbrennungsmotor 20 beinhaltet ferner ein Lasersystem 92. Das Lasersystem 92 beinhaltet einen Lasererreger 88 und eine Lasersteuereinheit (Laser Control Unit - LCU) 90. Die LCU 90 veranlasst den Lasererreger 88, Laserenergie zu erzeugen. Die LCU 90 kann Betriebsanweisungen von der Steuerung 12 empfangen. Der Lasererreger 88 beinhaltet einen laseroszillierenden Abschnitt 86 und einen lichtkonvergierenden Abschnitt 84. Der lichtkonvergierende Abschnitt 84 konvergiert Laserlicht, das durch den laseroszillierenden Abschnitt 86 an einem Laserfokuspunkt 82 des Verbrennungszylinders 30 erzeugt wird.
Das Lasersystem 92 ist ausgelegt, mehr als eine Funktion zu erfüllen. Zum Beispiel kann die Laserenergie unter Verbrennungsbedingungen zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel während eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotors verwendet werden, einschließlich während des Anlassens des Verbrennungsmotors, des Aufwärmbetriebs des Verbrennungsmotors und des Betriebs des erwärmten Verbrennungsmotors. Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eingespritzt wird, kann während zumindest eines Abschnitts eines Ansaugtakts ein Luft-Kraftstoff-Gemisch bilden, wobei das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs mit Laserenergie, die durch den Lasererreger 88 erzeugt wird, die Verbrennung des andernfalls nicht brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemischs beginnt und den Kolben 36 nach unten treibt.
Als ein weiteres Beispiel kann unter Bedingungen, wenn keine Verbrennung stattfindet und die Temperatur im Verbrennungsmotor 20 innerhalb einer Schwellenwerttemperatur einer Taupunkttemperatur im Verbrennungsmotor liegt, das Laserzündsystem 92 eingeschaltet werden, um den Kolben 36 oder eine andere Oberfläche im Verbrennungsmotor 20 zu erwärmen. Die Laserenergie kann den Kolben 36 erwärmen, wodurch Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotor 20 zum Verdampfen gebracht werden. Das verdampfte Wasser kann unter einigen Bedingungen durch Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung aus dem Verbrennungsmotor abtransportiert werden. Die LCU 90 kann den Lasererreger 88 anweisen, Laserenergie an verschiedenen Stellen und auf verschiedenen Leistungsniveaus in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zu fokussieren. Zum Beispiel kann die Laserenergie unter Verbrennungsbedingungen auf den Kolben 36 und von der Zylinderwand 32 weg fokussiert sein. In einem weiteren Beispiel kann die Laserenergie auf den Kolben 36 und dann auf die Zylinderwände 32 fokussiert sein, um Wassertröpfchen verdunsten zu lassen.
Die Steuerung 12 steuert die LCU 90 und verfügt über ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das Code zum Einstellen der Stelle der Bereitstellung der Laserenergie basierend auf der Temperatur, zum Beispiel der Ansauglufttemperatur, beinhaltet. Die Laserenergie kann an verschiedene Stellen innerhalb des Zylinders 30 geleitet werden. Die Steuerung 12 kann auch zusätzliche oder alternative Sensoren zum Bestimmen des Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 20 beinhalten, einschließlich zusätzlicher Temperatursensoren, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren, sowie Sensoren, die die Verbrennungsmotordrehzahl, Luftmenge und Kraftstoffeinspritzmenge erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die LCU90 zum Bestimmen des Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 20 direkt mit verschiedenen Sensoren, wie etwa Temperatursensoren zum Erfassen der ECT kommunizieren.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylinderverbrennungsmotors, und jeder Zylinder kann gleichermaßen seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Laserzündsystemen usw. beinhalten.
Das System aus 1 und 2 sieht ein Fahrzeugsystem vor, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der eine Drossel beinhaltet; einen Elektromotor-Generator; ein Laserzündsystem, das mit einem Zylinderkopf gekoppelt ist; und eine Steuerung mit ausführbaren Anweisungen zum Abschalten eines Laserzündsystems und zum Schließen der Drossel als Reaktion darauf, dass eine Zeitspanne zum Starten eines Verbrennungsmotors seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts abgelaufen ist. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Anschalten des Laserzündsystems als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um die Drehung des Verbrennungsmotors automatisch zu stoppen. Das System umfasst ferner das Anschalten des Laserzündsystems, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur in dem Verbrennungsmotor sich innerhalb eines Schwellenwerts einer Taupunkttemperatur befindet. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Öffnen der Drossel als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors.
In Bezug auf 3 ist nunmehr eine beispielhafte Verbrennungsmotorbetriebssequenz gezeigt. Die Sequenz aus 3 kann über das System aus 1 und 2 bereitgestellt werden. Die Sequenz aus 3 kann gemäß dem Verfahren aus den 4 und 5 bereitgestellt werden.
Der erste Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf der Drehrichtung des Verbrennungsmotors im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt die Drehrichtung des Verbrennungsmotors dar und die Drehrichtung des Verbrennungsmotors kann vorwärts (z. B. im Uhrzeigersinn) oder rückwärts (z. B. gegen den Uhrzeigersinn) sein, wie entlang der vertikalen Achse angegeben. Der Verbrennungsmotor ist gestoppt, wenn sich die Kurve 302 im mittleren Teil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 302 stellt die Drehrichtung des Verbrennungsmotors dar.
Der zweite Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Laserzündzustands im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Laserzündzustand dar und der Laserzündzustand ist an oder angeschaltet, wenn sich die Kurve 304 in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Der Laserzündzustand ist aus oder abgeschaltet, wenn sich die Kurve 304 in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 304 stellt den Laserzündzustand dar.
Der dritte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf der Verbrennungsmotordrosselposition im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt die Verbrennungsmotordrosselposition dar und die Verbrennungsmotordrossel ist geöffnet, wenn sich die Kurve 306 in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Die Verbrennungsmotordrossel ist geschlossen, wenn sich die Kurve 306 in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 306 stellt die Drosselposition des Verbrennungsmotors dar.
Der vierte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Verbrennungsmotorzustands im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Verbrennungsmotorzustand dar und der Verbrennungsmotorzustand ist an oder angeschaltet, wenn sich die Kurve 308 in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Der Verbrennungsmotor ist aus oder abgeschaltet, wenn sich die Kurve 308 in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 308 stellt den Verbrennungsmotorzustand dar.
Der fünfte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf der Verbrennungsmotortemperatur im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt eine Temperatur des Verbrennungsmotors dar (z. B. die Temperatur im Verbrennungsmotorlufteinlass, die Temperatur in einem Zylinder, die Temperatur im Ansaugkrümmer oder die Temperatur in einem Ansaugschwingrohr). Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 310 stellt die Verbrennungsmotortemperatur dar. Die horizontale Linie 350 stellt eine Taupunkttemperatur innerhalb des Verbrennungsmotors bei den vorliegenden Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen dar.
Der sechste Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Fahrzeugbetriebszustands im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Fahrzeugbetriebszustand dar und der Fahrzeugbetriebszustand ist an oder angeschaltet, wenn sich die Kurve 312 in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Das Fahrzeug ist aus oder abgeschaltet, wenn sich die Kurve 312 in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 312 stellt den Fahrzeugbetriebszustand dar. Der Fahrzeugbetriebszustand kann aktiv sein, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist.
Zum Zeitpunkt t0 ist die Drehung des Verbrennungsmotors gestoppt und das Laserzündsystem ist abgeschaltet. Die Verbrennungsmotordrossel ist geschlossen und der Verbrennungsmotor ist aus. Die Verbrennungsmotortemperatur liegt unter der Taupunkttemperatur 350, so dass sich im Verbrennungsmotor durch Kondensation Wassertröpfchen gebildet haben können. Insbesondere kann sich warme Luft, die beim Abstellen des Verbrennungsmotors in den Verbrennungsmotor gesaugt wird, derart abkühlen, dass Wasserdampf kondensiert und flüssiges Wasser im Ansaugsystem des Verbrennungsmotors bildet. Das flüssige Wasser kann zu Fehlzündungen des Verbrennungsmotors führen und damit die Emissionen des Verbrennungsmotors erhöhen.
Zum Zeitpunkt t1 bleibt der Verbrennungsmotor gestoppt, aber die Laserzündung wird als Reaktion darauf, dass ein Verbrennungsmotorstart vorhergesagt wird, angeschaltet. Der Verbrennungsmotorstart kann vorhergesagt werden, wenn ein Mensch eine Fahrzeugtür öffnet oder mit einem Schlüsselanhänger, der der Fahrzeugsteuerung einen Sicherheitstoken zur Verfügung stellt, in den Nahbereich des Fahrzeugs gelangt. Als Reaktion auf die Vorhersage des Verbrennungsmotorstarts wird außerdem die Verbrennungsmotordrossel geöffnet. Durch das Öffnen der Drossel kann Luft aus dem Verbrennungsmotor in den Verbrennungsmotorlufteinlass strömen, um zu ermöglichen, dass Wasser, das im Verbrennungsmotor erwärmt wurde, verdunstet oder verdampft und den Wasserdampf aus wärmeren Teilen des Verbrennungsmotors in kühlere Teile des Verbrennungsmotors zu transportieren, einschließlich des Verbrennungsmotoransaugsystems stromaufwärts von der Drossel. Die erwärmte Luft aus dem Verbrennungsmotor kann dazu beitragen, dass Wasser im Zylinderkopf und im Lufteinlass verdampft, so dass ein Volumen an erwärmter Luft im Verbrennungsmotor vor dem Starten des Verbrennungsmotors zunimmt. Die erwärmte Luft kann die Menge an Wassertröpfchen verringern, die während der ersten Verbrennungsereignisse seit dem letzten Verbrennungsmotorstopp in den Verbrennungsmotor gelangt sind, so dass die Möglichkeit einer Fehlzündung des Verbrennungsmotors verringert werden kann. Der Verbrennungsmotor bleibt abgeschaltet und die Verbrennungsmotortemperatur bleibt unter der Taupunkttemperatur. Das Fahrzeug bleibt aus (z. B. Drehmomentantriebsquellen, wie etwa der Verbrennungsmotor und die Energieumwandlungsvorrichtung sind nicht angeschaltet).
Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 wird der Verbrennungsmotor mehrmals in einer Rückwärtsrichtung gedreht, wobei der Verbrennungsmotor vor und nach jeder Verbrennungsmotordrehung gestoppt wird. Durch das Drehen des Verbrennungsmotors in Rückwärtsrichtung kann die im Verbrennungsmotor erwärmte Luft im Verbrennungsmotorlufteinlass zurückgehalten werden, wo sie dazu beitragen kann, Wassertröpfchen im Verbrennungsmotorlufteinlass zu verdunsten. Wenn der Verbrennungsmotor in einer Vorwärtsrichtung gedreht würde, würde erwärmte Luft in das Abgassystem ausgestoßen, wo es nicht sinnvoll wäre, Wassertröpfchen aus dem Verbrennungsmotorlufteinlass zu entfernen. Der Verbrennungsmotor wird rückwärts gedreht, um den Inhalt eines Zylinders in den Verbrennungsmotorlufteinlass zu entleeren, wo er dazu beitragen kann, Wasser zu verdunsten, das sich im Verbrennungsmotorlufteinlass befinden kann. Ferner kann der Inhalt eines Zylinders in den Verbrennungsmotoreinlass entleert werden, dann kann der Verbrennungsmotor gestoppt werden, um den Inhalt eines anderen Zylinders zu erwärmen, und dann kann der Verbrennungsmotor wieder gedreht werden, um den Inhalt des anderen Zylinders in den Verbrennungsmotorlufteinlass zu entleeren. Somit kann die Erwärmung der Zylinder durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, und dann kann der erwärmte Inhalt der Verbrennungsmotorzylinder einschließlich des Wasserdampfes durch Rückwärtsdrehen des Verbrennungsmotors in den Verbrennungsmotorlufteinlass ausgestoßen werden. Auf diese Weise kann die über das angeschaltete Lasersystem in den Verbrennungsmotorzylindern erzeugte Wärme Wasser in den Verbrennungsmotorzylindern verdunsten lassen und die Verdampfung von Wasser im Verbrennungsmotorlufteinlass fördern. Die Verbrennungsmotordrossel bleibt geöffnet und der Verbrennungsmotor bleibt in einem ausgeschalteten Zustand, während die Laserzündung angeschaltet ist und der Verbrennungsmotor in der Rückwärtsrichtung gedreht wird. Das Fahrzeug bleibt ebenfalls aus. Die Verbrennungsmotortemperatur steigt, wenn das Lasersystem Luft in den Verbrennungsmotorzylindern und im Verbrennungsmotorlufteinlass erwärmt.
Zum Zeitpunkt t2 überschreitet die Verbrennungsmotortemperatur die Taupunkttemperatur im Verbrennungsmotor um einen Schwellenwertbetrag und das Laserzündsystem wird abgeschaltet, um den Energieverbrauch zu verringern. Die Verbrennungsmotordrossel wird als Reaktion darauf, dass die Verbrennungsmotortemperatur größer als die Taupunkttemperatur ist, geschlossen und der Verbrennungsmotor bleibt aus. Das Fahrzeug bleibt ebenfalls abgeschaltet und die Drehung des Verbrennungsmotors wird gestoppt.
Zum Zeitpunkt t3 wird der Verbrennungsmotor als Reaktion auf eine Fahrzeugstartanforderung (nicht gezeigt) in einer Vorwärtsrichtung gedreht. Der Verbrennungsmotor und das Laserzündsystem werden als Reaktion auf die Fahrzeugstartanforderung ebenfalls angeschaltet (z. B. wird ihnen ein Zündfunken und Kraftstoff zugeführt). Der Verbrennungsmotor wird bei geschlossener Drossel gestartet und das Fahrzeug wird als Reaktion auf die Fahrzeugstartanforderung angeschaltet (z. B. wird den Antriebsquellen des Fahrzeugs eine Leistung zugeführt).
Zwischen Zeitpunkt t3 und t4 ist der Verbrennungsmotor in Betrieb und die Verbrennungsmotortemperatur steigt. Wenn die Verbrennungsmotortemperatur steigt, kann die Möglichkeit, dass sich Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotorlufteinlass bilden, geringer sein, da die Temperatur in dem Verbrennungsmotor über der Taupunkttemperatur liegen kann. Das Fahrzeug bleibt angeschaltet und die Verbrennungsmotorklappe wird als Reaktion auf das Fahrerbedarfsdrehmoment geöffnet und geschlossen (nicht gezeigt). Die Laserzündung bleibt angeschaltet, um die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor zu unterstützen und der Verbrennungsmotor wird in einer Vorwärtsrichtung gedreht.
Zum Zeitpunkt t4 wird die Drehung des Verbrennungsmotors gestoppt, während das Fahrzeug angeschaltet bleibt. Der Verbrennungsmotor kann automatisch über die Steuerung gestoppt werden (z. B. kann die Verbrennungsmotordrehung als Reaktion auf andere Fahrzeugeingaben als eine dezidierte Fahrereingabe, wie etwa einen Schlüsselschalter oder einen Druckknopf, um den Verbrennungsmotor zu stoppen, gestoppt werden), um Kraftstoff zu sparen, wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment niedrig ist. Die Drossel ist geschlossen und das Laserzündsystem ist als Reaktion auf den automatischen Stopp des Verbrennungsmotors abgeschaltet. Die Verbrennungsmotortemperatur liegt auf einem höheren Niveau.
Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 fällt die Verbrennungsmotortemperatur und das Fahrzeug bleibt angeschaltet. Der Verbrennungsmotor bleibt gestoppt und der Verbrennungsmotor dreht sich nicht. Die Laserzündung bleibt abgeschaltet und die Verbrennungsmotordrossel bleibt geschlossen.
Zum Zeitpunkt t5 liegt die Verbrennungsmotortemperatur innerhalb einer Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur 350. Daher wird die Laserzündung angeschaltet, um den Inhalt der Verbrennungsmotorzylinder zu erwärmen. Der Laser erzeugt in dem Verbrennungsmotor Wärme, wenn der Laser auf eine Metallfläche (z. B. einen Kolben oder eine Zylinderwand) in dem Verbrennungsmotor gerichtet wird. Das Erwärmen kann die Kondensation in den Verbrennungsmotorzylindern verhindern, sodass sich keine Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotor bilden. Durch das Verringern der Möglichkeit, dass sich Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotor bilden, kann es möglich sein, die Möglichkeit von Fehlzündungen in dem Verbrennungsmotor zu verringern. Der Verbrennungsmotor bleibt abgeschaltet und dreht sich nicht. Die Verbrennungsmotordrossel ist geschlossen und das Fahrzeug bleibt angeschaltet.
Zum Zeitpunkt t6 wird die Laserzündung abgeschaltet, um elektrische Energie zu sparen. Der Verbrennungsmotor bleibt abgeschaltet und die Verbrennungsmotordrossel bleibt geschlossen. Die Verbrennungsmotortemperatur ist über die Taupunkttemperatur 350 gestiegen und das Fahrzeug bleibt angeschaltet.
Zum Zeitpunkt t7 wird der Verbrennungsmotor automatisch neu gestartet und der Verbrennungsmotor wird in einer Vorwärtsrichtung gedreht. Die Laserzündung wird angeschaltet, um die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor zu unterstützen und die Verbrennungsmotordrossel wird geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, um die Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors zu begrenzen. Der Verbrennungsmotor wird gestartet und die Verbrennungsmotortemperatur beginnt zu steigen. Das Fahrzeug bleibt angeschaltet.
Auf diese Weise kann das Laserzündsystem angeschaltet werden, um den Inhalt eines Verbrennungsmotorzylinders zu erwärmen, wenn sich in einem Verbrennungsmotor Wassertröpfchen bilden können. Das Laserzündsystem kann auch den Inhalt des Verbrennungsmotors unter Bedingungen warm halten, bei denen der Verbrennungsmotor automatisch neu gestartet werden kann, sodass sich keine Wassertröpfchen in dem Verbrennungsmotor bilden können.
Unter Bezug auf 4 und 5 zeigt die Routine 400 nunmehr ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors. Das Verfahren aus 4 und 5 kann in das System aus 1 und 2 integriert werden und damit zusammenwirken. Ferner können zumindest Abschnitte des Verfahrens aus 4 und 5 als ausführbare Anweisungen integriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, während andere Abschnitte des Verfahrens über eine Steuerung durchgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt ändert. Die hier beschriebene Verbrennungsmotorsteuerung beinhaltet auch Anweisungen zum Betreiben des Verbrennungsmotors unter den hier beschriebenen Bedingungen.
Bei 402 beurteilt das Verfahren, ob das Fahrzeug in Betrieb ist oder nicht. Das Fahrzeug kann als Reaktion auf eine Anforderung durch einen menschlichen Fahrer oder einen autonomen Fahrer zum Betreiben des Fahrzeugs in Betrieb sein. In einem Beispiel kann der Fahrzeugbetrieb angefordert werden, wenn ein Schlüsselanhänger in den Nahbereich des Fahrzeugs (z. B. in einen Umkreis von 2 Metern von dem Fahrzeug) gelangt und ein Schlüsselanhänger einen Sicherheitstoken überträgt, der von der Steuerung des Fahrzeugs erkannt wird. Wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, können eine oder mehrere Antriebsstrangdrehmomentquellen des Fahrzeugs (z. B. der Verbrennungsmotor oder eine elektrische Maschine) angeschaltet sein (z. B. mit Leistung versorgt werden). Das Verfahren 400 kann beurteilen, dass das Fahrzeug angeschaltet ist, wenn eine der Antriebsdrehmomentquellen des Fahrzeugs angeschaltet ist oder wenn sich der Schlüsselanhänger oder eine ähnliche Vorrichtung in der Nähe des Fahrzeugs befindet. Entscheidet das Verfahren 400, dass der Fahrzeug in Betrieb ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 430 in 5 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 geht zu 404 über.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob ein Verbrennungsmotorstart vorhergesagt wird. Das Verfahren 400 kann vorhersagen, dass ein Verbrennungsmotor des Fahrzeugs starten wird, wenn sich eine Tür des Fahrzeugs öffnet oder wenn sich ein Schlüsselanhänger innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von dem Fahrzeug befindet. Das Öffnen der Tür oder das Gelangen des Schlüsselanhängers in den Nahbereich des Fahrzeugs können Vorläuferereignisse sein, die verwendet werden können, um einen Verbrennungsmotorstart vorherzusagen. Der Batterieladezustand und das Fahrerbedarfsdrehmoment können ebenfalls Bedingungen sein, auf Grundlage derer ein Verbrennungsmotorstart vorhergesagt werden kann. Es kann wünschenswert sein, das Starten des Verbrennungsmotors vorherzusagen, bevor ein tatsächlicher Verbrennungsmotorstart angefordert wird, sodass der Inhalt (z. B. Luft und Wassertröpfchen) des Verbrennungsmotors vor dem Verbrennungsmotorstart erwärmt werden können. Durch das Erwärmen des Inhalts des Zylinders kann es möglich sein, die Möglichkeit von Fehlzündungen des Verbrennungsmotors durch Wassertröpfchen in dem Zylinder zu verringern. Die Wassertröpfchen können dadurch entstehen, dass warme feuchte Luft in dem Verbrennungsmotor kondensiert, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird und die Verbrennungsmotortemperatur fällt. Sagt das Verfahren 400 einen Verbrennungsmotorstart vorher, so lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 406 über. Andernfalls kehrt das Verfahren 400 zu 402 zurück. Wenn kein Verbrennungsmotorstart vorhergesagt ist, kann es wünschenswert sein, elektrische Energie zu sparen, indem der Laser nicht angeschaltet wird.
Bei 406 schaltet das Verfahren 400 das Laserzündsystem an und erwärmt Verbrennungsmotorkomponenten über das Fokussieren von Laserenergie auf Metallflächen (z. B. Kolben) in dem Verbrennungsmotor. Die Menge der Leistungsabgabe von dem Laser kann als Reaktion auf die Temperatur in den Verbrennungsmotorzylindern eingestellt werden. Die Temperatur in den Verbrennungsmotorzylindern kann von der Ansaugkrümmertemperatur abgeleitet oder direkt gemessen werden. Das Laserzündsystem kann angeschaltet werden, indem dem Laserzündsystem über eine elektrische Energiespeichervorrichtung elektrische Leistung zugeführt wird. Das Verfahren 400 geht zu 408 über.
Bei 408 öffnet das Verfahren 400 die Verbrennungsmotordrossel (z. B. 62 aus 1). Die Drossel kann geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass erwärmte Luft aus den Verbrennungsmotorzylindern in den Verbrennungsmotoreinlass von Verbrennungszylindern strömt, wenn der Verbrennungsmotor in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird, sodass Wassertröpfchen, die sich in dem Verbrennungsmotoreinlass befinden können, erwärmt werden können, um die Verdampfung der Wassertröpfchen zu erleichtern. Das Verfahren 400 geht zu 410 über.
Bei 410 dreht das Verfahren 400 den Verbrennungsmotor in einer Rückwärtsrichtung. Die Rückwärtsrichtung läuft entgegengesetzt der Richtung, in der sich der Verbrennungsmotor dreht, wenn der Verbrennungsmotor Luft und Kraftstoff verbrennt (z. B. im Uhrzeigersinn). Durch das Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung kann der Inhalt von Verbrennungsmotorzylindern (z. B. Luft und Wasserdampf) zum Verbrennungsmotorlufteinlass abtransportiert werden, wo der erwärmte Inhalt dazu beitragen kann, die Verdampfung von Wasser aus dem Verbrennungsmotoransaugsystem zu erleichtern, anstatt die Wärmeenergie im Abgassystem zu verlieren. Der Verbrennungsmotor kann über eine elektrische Maschine (z. B. die Energieumwandlungsvorrichtung) in der Rückwärtsrichtung gedreht werden. Der Verbrennungsmotor verbrennt keine Luft und keinen Kraftstoff, wenn er in der Rückwärtsrichtung gedreht wird.
Der Verbrennungsmotor kann kontinuierlich in der Rückwärtsrichtung gedreht werden oder er kann in der Rückwärtsrichtung gedreht werden, um den Inhalt eines einzelnen Zylinders in den Verbrennungsmotoreinlass abzutransportieren, bevor die Verbrennungsmotordrehung gestoppt wird, um eine weitere Erwärmung des Inhalts in anderen Verbrennungsmotorzylindern zu ermöglichen, wie in 3 gezeigt. Zum Beispiel kann das Verfahren 400 für einen Vierzylinder-Viertaktverbrennungsmotor den Verbrennungsmotor über 180 Grad Kurbelwelle rückwärts drehen, um den Inhalt eines Verbrennungsmotorzylinders zu dem Ansaugkrümmer abzutransportieren. Nachdem der Inhalt des Zylinders in den Verbrennungsmotoreinlass abtransportiert wurde, wird der Verbrennungsmotor gestoppt und der Inhalt der Verbrennungsmotorzylinder wird weiter erwärmt. Dann wird der Verbrennungsmotor für weitere 180 Grad Kurbelwelle rückwärts gedreht, um den Inhalt eines anderen Verbrennungsmotorzylinders abzutransportieren, dann wird die Drehung des Verbrennungsmotors gestoppt. Dieser Prozess kann mehrere Male wiederholt werden. Das Verfahren 400 geht zu 412 über.
Bei 412 beurteilt das Verfahren 400, ob eine Schwellenwertzeitspanne zum Ausführen eines Verbrennungsmotorstarts seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts abgelaufen ist. Anders ausgedrückt kann das Verfahren 400 beurteilen, ob eine Zeitspanne seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts bei 404 abgelaufen ist, ohne dass ein Verbrennungsmotorstart angefordert wurde. In einem Beispiel kann die Schwellenwertzeitspanne als Reaktion auf Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen eingestellt werden. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel nach einem langen Zeitraum der Abschaltung gerade wieder angeschaltet wurde, kann die Schwellenwertzeitspanne kurz sein. Wenn ferner der Batterieladezustand hoch ist, kann die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, nachdem das Fahrzeug angeschaltet wurde, lang sein. Wenn der Batterieladezustand niedrig ist, kann die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, nachdem das Fahrzeug angeschaltet wurde, kurz sein. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, seitdem der Verbrennungsmotorstart vorhergesagt wurde, abgelaufen ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 450 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und geht das Verfahren 400 zu 414 über.
Bei 450 schaltet das Verfahren 400 das Laserzündsystem ab. Das Laserzündsystem kann abgeschaltet werden, indem dem Laserzündsystem keine elektrische Leistung mehr zugeführt wird. Das Verfahren 400 geht zu 452 über.
Bei 452 beendet das Verfahren 400 das Drehen des Verbrennungsmotors in der Rückwärtsrichtung. Wenn die Energieumwandlungsvorrichtung angeschaltet ist, kann das Verfahren 400 die Energieumwandlungsvorrichtung abschalten. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 414 beurteilt das Verfahren 400, ob das Anlassen des Verbrennungsmotors (z.B. das Drehen des Verbrennungsmotors über die Energieumwandlungsvorrichtung bei einer Drehzahl, die unter der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt) angefordert wird. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 beurteilen, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors angefordert wird, wenn der Batterieladezustand kleiner als ein Schwellenwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 400 beurteilen, dass das Anlassen des Verbrennungsmotors angefordert wird, wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment größer als ein Schwellenwert ist. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass ein Anlassen des Verbrennungsmotors angefordert wird, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 455 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und geht das Verfahren 400 zu 416 über.
Bei 455 schließt das Verfahren 400 die Verbrennungsmotordrossel. Die Verbrennungsmotordrossel wird geschlossen, um das Verbrennungsmotordrehmoment während des Anlassens des Verbrennungsmotors zu begrenzen. Das Verfahren 400 geht zu 456 über.
Bei 456 lässt das Verfahren 400 den Verbrennungsmotor in einer Vorwärtsrichtung an, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der Verbrennungsmotor kann über die Energieumwandlungsvorrichtung oder einen Verbrennungsmotoranlasser gedreht werden. Außerdem werden dem Verbrennungsmotor Zündfunken und Kraftstoff zugeführt, um den Verbrennungsmotor zu starten. Das Verfahren 400 geht zum Ende über, nachdem der Verbrennungsmotor angelassen und gestartet wurde.
Bei 416 beurteilt das Verfahren 400, ob die Verbrennungsmotortemperaturen bei den gewünschten Werten liegen. In einem Beispiel ist die Verbrennungsmotortemperatur eine Temperatur in einem Verbrennungsmotorzylinder. In einem anderen Beispiel ist die Verbrennungsmotortemperatur eine Temperatur in einem Verbrennungsmotoransaugkrümmer. In noch einem weiteren Beispiel ist die Verbrennungsmotortemperatur eine Temperatur in dem Verbrennungsmotorluftansaugsystem stromaufwärts von der Verbrennungsmotordrossel. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass ein oder mehrere Verbrennungsmotortemperaturen bei der gewünschten Temperatur (z. B. einer Schwellenwerttemperatur über der Taupunkttemperatur) liegt/liegen, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 418 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 406 zurück.
Bei 418 beendet das Verfahren 400 das Drehen des Verbrennungsmotors in der Rückwärtsrichtung (z. B. in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, in der sich der Verbrennungsmotor dreht, wenn der Verbrennungsmotor Luft und Kraftstoff verbrennt). Das Drehen des Verbrennungsmotors kann über das Stoppen der Zufuhr elektrischer Leistung zu der Energieumwandlungsvorrichtung beendet werden. Das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 420 hält das Verfahren 400 die Temperatur in dem Verbrennungsmotor aufrecht. Die Temperatur in dem Verbrennungsmotor kann aufrechterhalten werden, indem das Laserzündsystem selektiv an- und abgeschaltet wird, um die Temperatur in dem Verbrennungsmotor aufrechtzuerhalten. Wenn der Verbrennungsmotor beginnt, stärker abzukühlen als gewünscht, kann das Laserzündsystem angeschaltet werden. Wenn sich die Verbrennungsmotortemperatur stärker erhöht als gewünscht, kann das Laserzündsystem abgeschaltet werden. Das Verfahren 400 kehrt zu 412 zurück.
Bei 430 beurteilt das Verfahren 400, ob die Drehung des Verbrennungsmotors gestoppt ist. Die Drehung des Verbrennungsmotors kann als Reaktion darauf, dass das Fahrerbedarfsdrehmoment kleiner als ein Schwellenwertdrehmoment ist, während ein Batterieladezustand größer als eine Schwellenwertladung ist, automatisch gestoppt werden, um Kraftstoff zu sparen. Ferner kann die Drehung des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug gestoppt ist und/oder dass das Fahrzeug auf einer Straße mit einer negativen Steigung fährt, automatisch gestoppt werden. Das Verfahren 400 kann den Verbrennungsmotor automatisch stoppen, ohne dass ein Fahrer konkret einen Verbrennungsmotorstopp über eine Steuerungseingabe anfordert, die dazu bestimmt ist, die Eingabe eines menschlichen Fahrers zum Stoppen des Verbrennungsmotors zu empfangen (z. B. einen Zündschalter oder Druckknopf). Das Verfahren 400 kann beurteilen, dass die Verbrennungsmotordrehung gestoppt ist, wenn sich die Verbrennungsmotorstellung für eine vorbestimmte Zeitspanne nicht ändert. Entscheidet das Verfahren 400, dass der Motor gestoppt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 432 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und geht das Verfahren 400 zu 460 über.
Bei 460 wird der Verbrennungsmotor betrieben, indem Luft und Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor über das Laserzündsystem verbrannt werden. Dem Verbrennungsmotor wird über das Öffnen der Drossel Luft zugeführt und dem Verbrennungsmotor wird über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff und die Luft werden über das Laserzündsystem entzündet. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 432 beurteilt das Verfahren 400, ob ein Verbrennungsmotorstart vorhergesagt wird. Das Verfahren 400 kann vorhersagen, dass ein Verbrennungsmotor des Fahrzeugs starten wird, wenn der Batterieladezustand auf weniger als eine Schwellenwertladungsmenge verringert ist. Wenn der Batterieladezustand zum Beispiel 40 % beträgt, wird die Batterieladung mit einer Geschwindigkeit von 1 % pro Minute verringert und der Verbrennungsmotor wird bei 30 % Batterieladezustand gestartet, um die Batterie wiederaufzuladen, somit kann das Verfahren 400 vorhersagen, dass der Verbrennungsmotor innerhalb von 10 Minute neu gestartet wird. Auf ähnliche Weise kann das Verfahren 400 aufgrund eines sich erhöhenden Fahrerbedarfsdrehmoments vorhersagen, dass der Verbrennungsmotor neu starten wird. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment zum Beispiel 100 Newtonmeter beträgt, das mit 10 Newtonmeter pro Sekunde erhöht wird, und der Verbrennungsmotor bei 200 Newtonmeter angefordertem Drehmoments gestartet wird, kann das Verfahren 400 vorhersagen, dass der Verbrennungsmotor in 10 Sekunden gestartet wird. Der Verbrennungsmotorstart kann bis zu einer vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 10 Minuten) vorhergesagt werden. Wenn das Verfahren 400 einen Verbrennungsmotorstart innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne vorhersagt oder prognostiziert, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 434 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück.
Bei 434 beurteilt das Verfahren 400, ob die Verbrennungsmotortemperatur innerhalb einer Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur in dem Verbrennungsmotor liegt oder ob der Verbrennungsmotor länger als eine Schwellenwertzeitspanne gestoppt ist (sich nicht dreht). Wenn die Verbrennungsmotortemperatur innerhalb einer Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur in dem Verbrennungsmotor liegt, kann der Wasserdampf in dem Verbrennungsmotor kurz davor stehen, in dem Verbrennungsmotor zu kondensieren. Wenn der Taupunkt in dem Verbrennungsmotor zum Beispiel aufgrund eines beschädigten Sensors nicht zuverlässig bestimmt werden kann, dann kann das Verfahren 400 alternativ beurteilen, ob der Verbrennungsmotor länger als eine Schwellenwertzeitspanne gestoppt ist, um einzuschätzen, ob sich in dem Verbrennungsmotor Kondensation bilden kann oder nicht. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Verbrennungsmotortemperatur innerhalb einer Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur in dem Verbrennungsmotor liegt oder ob der Verbrennungsmotor länger als eine Schwellenwertzeitspanne gestoppt ist (sich nicht dreht), lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 436 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück.
Bei 436 schaltet das Verfahren 400 das Laserzündsystem an und erwärmt Verbrennungsmotorkomponenten über das Fokussieren von Laserenergie auf Metallflächen (z. B. Kolben) in dem Verbrennungsmotor. Die Menge der Leistungsabgabe von dem Laser kann als Reaktion auf die Temperatur in den Verbrennungsmotorzylindern eingestellt werden. Die Temperatur in den Verbrennungsmotorzylindern kann von der Ansaugkrümmertemperatur abgeleitet oder direkt gemessen werden. Das Laserzündsystem kann angeschaltet werden, indem dem Laserzündsystem über eine elektrische Energiespeichervorrichtung elektrische Leistung zugeführt wird. Das Verfahren 400 geht zu 438 über.
Bei 438 hält das Verfahren 400 die Temperatur in dem Verbrennungsmotor aufrecht. Die Temperatur in dem Verbrennungsmotor kann aufrechterhalten werden, indem das Laserzündsystem selektiv an- und abgeschaltet wird, um die Temperatur in dem Verbrennungsmotor aufrechtzuerhalten. Wenn der Verbrennungsmotor beginnt, stärker abzukühlen als gewünscht, kann das Laserzündsystem angeschaltet werden. Wenn sich die Verbrennungsmotortemperatur stärker erhöht als gewünscht, kann das Laserzündsystem abgeschaltet werden. Das Verfahren 400 geht zu 440 über.
Bei 440 beurteilt das Verfahren 400, ob eine Schwellenwertzeitspanne zum Ausführen eines Verbrennungsmotorstarts seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts abgelaufen ist. Anders ausgedrückt kann das Verfahren 400 beurteilen, ob eine Zeitspanne seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts bei 432 abgelaufen ist, ohne dass ein Verbrennungsmotorstart angefordert wurde. In einem Beispiel kann die Schwellenwertzeitspanne als Reaktion auf Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen eingestellt werden. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel nach einem langen Zeitraum der Abschaltung gerade wieder angeschaltet wurde, kann die Schwellenwertzeitspanne kurz sein. Wenn ferner der Batterieladezustand hoch ist, kann die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, nachdem das Fahrzeug angeschaltet wurde, lang sein. Wenn der Batterieladezustand niedrig ist, kann die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, nachdem das Fahrzeug angeschaltet wurde, kurz sein. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Schwellenwertzeitspanne zum Starten des Verbrennungsmotors, seitdem der Verbrennungsmotorstart vorhergesagt wurde, abgelaufen ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 470 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 geht zu 442 über.
Bei 470 schaltet das Verfahren 400 das Laserzündsystem ab. Das Laserzündsystem kann abgeschaltet werden, indem dem Laserzündsystem keine elektrische Leistung mehr zugeführt wird. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 442 beurteilt das Verfahren 400, ob das Anlassen des Verbrennungsmotors (z. B. Drehen des Verbrennungsmotors über die Energieumwandlungsvorrichtung bei einer Drehzahl, die unter der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt) und das Starten des Verbrennungsmotors angefordert wird. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 beurteilen, dass das Anlassen und das Starten des Verbrennungsmotors angefordert wird, wenn der Batterieladezustand kleiner als ein Schwellenwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 400 beurteilen, dass das Anlassen und Starten des Verbrennungsmotors angefordert wird, wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment größer als ein Schwellenwert ist. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass ein Anlassen und Starten des Verbrennungsmotors angefordert wird, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 geht zu 480 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück.
Bei 480 lässst das Verfahren 400 den Verbrennungsmotor in einer Vorwärtsrichtung an, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der Verbrennungsmotor kann über die Energieumwandlungsvorrichtung oder einen Verbrennungsmotoranlasser gedreht werden. Außerdem werden dem Verbrennungsmotor Zündfunken und Kraftstoff zugeführt, um den Verbrennungsmotor zu starten. Das Verfahren 400 geht zum Ende über, nachdem der Verbrennungsmotor angelassen und gestartet wurde.
Auf diese Weise kann Energie von einem Laserzündsystem auf einen Verbrennungsmotor einwirken, um den Inhalt von Verbrennungsmotorzylindern und den Verbrennungsmotorlufteinlass zu erwärmen, um flüssigen Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor zu verringern. Durch das Verringern von flüssigem Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor und Ansaugsystem kann die Möglichkeit von Fehlzündungen des Verbrennungsmotors verringert werden.
Das Verfahren aus 4 und 5 sieht ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren vor, das Folgendes umfasst: das Empfangen einer Sensoreingabe an eine Steuerung, um einen Verbrennungsmotorstart vorherzusagen; das Anschalten eines Laserzündsystems eines Verbrennungsmotors und das Verdampfen von Wasser in einem Zylinder über das Laserzündsystem als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartvorhersage; und das Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage. Das Verfahren beinhaltet, dass das Anschalten des Laserzündsystems das Betreiben der Laserzündvorrichtung zum Richten von Laserimpulsen in den Zylinder beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet, dass das Laserzündsystem ferner als Reaktion auf eine Einschätzung der Kondensation in dem Zylinder angeschaltet wird. Das Verfahren beinhaltet, dass die Einschätzung der Kondensation auf einer Taupunkttemperatur beruht.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren ferner das Öffnen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage. Das Verfahren beinhaltet, dass der Verbrennungsmotor über eine elektrische Maschine in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird. Das Verfahren umfasst ferner das Abschalten des Laserzündsystems, wenn der Verbrennungsmotor nicht innerhalb einer Schwellenwertzeitspanne des Vorhersagens des Verbrennungsmotorstarts gestartet wird. Das Verfahren umfasst ferner das Umkehren der Verbrennungsmotordrehung, sodass sich der Verbrennungsmotor als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung in einer Vorwärtsrichtung dreht. Das Verfahren umfasst ferner das Schließen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartanforderung.
Das Verfahren aus 4 und 5 sieht außerdem ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren vor, das Folgendes umfasst: das automatische Stoppen der Drehung eines Verbrennungsmotors; und das Anschalten eines Laserzündsystems, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist unmittelbar nach dem automatischen Verbrennungsmotorstopp als Reaktion darauf, dass eine Temperatur in dem Verbrennungsmotor sich innerhalb eines Schwellenwerts einer Taupunkttemperatur befindet. Das Verfahren umfasst ferner das Schätzen einer Taupunkttemperatur in dem Verbrennungsmotor. Die Taupunkttemperatur kann über bekannte Verfahren geschätzt werden. Das Verfahren beinhaltet, dass das Schätzen der Taupunkttemperatur das Schätzen der Feuchtigkeit in dem Verbrennungsmotor beinhaltet. Das Verfahren umfasst ferner das Abschalten des Laserzündsystems, als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor nicht innerhalb einer Schwellenwertzeitspanne des Anschaltens des Laserzündsystems gestartet wird. Das Verfahren umfasst ferner das Öffnen einer Drossel des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass die Temperatur in dem Verbrennungsmotor innerhalb des Schwellenwerts der Taupunkttemperatur liegt. Das Verfahren umfasst ferner das automatische Neustarten des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass die Temperatur in dem Verbrennungsmotor innerhalb der Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur liegt.
Es ist anzumerken, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Beispiele zu erzielen, sondern ist vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Beispiele nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren bereitgestellt, das Folgendes aufweist: das Anschalten eines Laserzündsystems eines Verbrennungsmotors und das Verdampfen von Wasser in einem Zylinder über das Laserzündsystem als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartvorhersage; und das Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Anschalten des Laserzündsystems das Betreiben der Laserzündvorrichtung zum Richten von Laserimpulsen in den Zylinder.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Laserzündsystem ferner als Reaktion auf eine Einschätzung der Kondensation in dem Zylinder angeschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Einschätzung der Kondensation auf einer Taupunkttemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Öffnen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor über eine elektrische Maschine in einer Rückwärtsrichtung gedreht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Abschalten des Laserzündsystems, wenn der Verbrennungsmotor nicht innerhalb einer Schwellenwertzeitspanne des Vorhersagens des Verbrennungsmotorstarts gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Umkehren der Verbrennungsmotordrehung, sodass sich der Verbrennungsmotor als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung in einer Vorwärtsrichtung dreht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Schließen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartanforderung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotorbetriebsverfahren bereitgestellt, das Folgendes aufweist: das automatische Stoppen der Drehung eines Verbrennungsmotors; und das Anschalten eines Laserzündsystems, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist als Reaktion darauf, dass eine Temperatur in dem Verbrennungsmotor sich innerhalb eines Schwellenwerts einer Taupunkttemperatur befindet.
Gemäß einer Ausführungsform, ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Schätzen einer Taupunkttemperatur in dem Verbrennungsmotor.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schätzen der Taupunkttemperatur das Schätzen der Feuchtigkeit in dem Verbrennungsmotor.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Abschalten des Laserzündsystems als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor nicht innerhalb einer Schwellenwertzeitspanne des Anschaltens des Laserzündsystems gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Öffnen einer Drossel des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass die Temperatur in dem Verbrennungsmotor innerhalb des Schwellenwerts der Taupunkttemperatur liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das automatische Neustarten des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass die Temperatur in dem Verbrennungsmotor innerhalb der Schwellenwerttemperatur der Taupunkttemperatur liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Verbrennungsmotor, der eine Drossel beinhaltet; einen Elektromotor-Generator; ein Laserzündsystem, das mit einem Zylinderkopf gekoppelt ist; und eine Steuerung mit ausführbaren Anweisungen zum Abschalten eines Laserzündsystems und zum Schließen der Drossel als Reaktion auf das Ablaufen einer Zeitspanne zum Starten eines Verbrennungsmotors seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Anschalten des Laserzündsystems als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen zum automatischen Stoppen der Drehung des Verbrennungsmotors gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Anschalten des Laserzündsystems, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur in dem Verbrennungsmotor sich innerhalb eines Schwellenwerts einer Taupunkttemperatur befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Öffnen der Drossel als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors.

Claims

Verbrennungsmotorbetriebsverfahren, umfassend: das Anschalten eines Laserzündsystems eines Verbrennungsmotors und das Verdampfen von Wasser in einem Zylinder über das Laserzündsystem als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartvorhersage; und das Drehen des Verbrennungsmotors in einer Rückwärtsrichtung als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anschalten des Laserzündsystems das Betreiben der Laserzündvorrichtung zum Richten von Laserimpulsen in den Zylinder beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laserzündsystem ferner als Reaktion auf eine Einschätzung der Kondensation in dem Zylinder angeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Einschätzung der Kondensation auf einer Taupunkttemperatur beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Öffnen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartvorhersage.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor über eine elektrische Maschine in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Abschalten des Laserzündsystems, wenn der Verbrennungsmotor nicht innerhalb einer Schwellenwertzeitspanne des Vorhersagens des Verbrennungsmotorstarts gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Umkehren der Verbrennungsmotordrehung, sodass sich der Verbrennungsmotor als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorstartanforderung in einer Vorwärtsrichtung dreht.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Schließen einer Verbrennungsmotordrossel als Reaktion auf die Verbrennungsmotorstartanforderung.
Fahrzeugsystem, umfassend: einen Verbrennungsmotor, der eine Drossel beinhaltet; einen Elektromotor-Generator; ein Laserzündsystem, das mit einem Zylinderkopf gekoppelt ist; und eine Steuerung mit ausführbaren Anweisungen zum Abschalten eines Laserzündsystems und zum Schließen der Drossel als Reaktion auf das Ablaufen einer Zeitspanne zum Starten eines Verbrennungsmotors seit dem Vorhersagen eines Verbrennungsmotorstarts.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Anschalten des Laserzündsystems als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, um die Drehung des Verbrennungsmotors automatisch zu stoppen.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend das Anschalten des Laserzündsystems, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur in dem Verbrennungsmotor sich innerhalb eines Schwellenwerts einer Taupunkttemperatur befindet.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Öffnen der Drossel als Reaktion auf eine Vorhersage des Startens des Verbrennungsmotors.