DE102020132885A1

DE102020132885A1 - Motorsystem und verfahren zur dämpfung durch pendel

Info

Publication number: DE102020132885A1
Application number: DE102020132885.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas G. Leone; Jeffrey Eliot Chottiner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112943861A; US10989272B1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Motorsystem und Verfahren zur Dämpfung durch Pendel bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Einstellen eines Abstimmzustands eines Tilgerpendels bereitgestellt. In einem Beispiel wird ein Motorsystem bereitgestellt, das eine Kurbelwelle beinhaltet, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist. Die Kurbelwelle beinhaltet eine Vielzahl von Pendeln, die an eine Vielzahl von Wangen gekoppelt sind, und einen Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, das in der Vielzahl von Pendeln beinhaltet ist, oder an ein zugehöriges Pendel in einem Drehmomentwandler gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels auf Grundlage einer Motorordnung abzustimmen.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Dämpfen von Kurbelwellenschwingungen.
Allgemeiner Stand der Technik
Motorkurbelwellen oszillieren während des Verbrennungsbetriebs. Vorrichtungen, wie etwa Tilgerpendel (auch bekannt als Torsionsschwingungsdämpfer, Torsionsdämpfer und Fliehkraftpendel) dämpfen Torsionsschwingungen, die von der Kurbelwelle ausgehen, wodurch Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH) im Motor reduziert werden. Zum Beispiel können die Tilger in einer Ausführungsform in einem Getriebedrehmomentwandler beinhaltet sein oder in anderen Ausführungsformen an Kurbelwangen gekoppelt sein. Bei bestimmten Motorausgestaltungen wurde zudem eine Zylinderabschaltungstechnologie verwendet, die die Schwingungsfrequenzen der Kurbelwelle beeinflusst. Frühere Tilgerpendel verfügen jedoch nicht über die Anpassungsfähigkeit, um die unterschiedlichen Schwingungen (z. B. Motorordnungen) zu dämpfen, die sowohl im Teil- als auch im Vollzylinderbetriebsmodus bei Motoren mit variablem Hubraum (variable displacement engines - VDE) auftreten. Somit wurden bei früheren Tilgerpendeln Kompromisse hinsichtlich der Auswahl der Dämpfungseigenschaften des Pendels gemacht, um entweder einem Teil- oder Vollzylinderbetriebsmodus zu entsprechen. Zum Beispiel kann das Tilgerpendel in bestimmten Szenarien zugunsten eines Vollzylinderbetriebs abgestimmt sein (z. B. Schwingungen der Motorordnung im Vollzylinderbetriebsmodus dämpfen), da dieser häufiger verwendet wird.
Ein beispielhafter Ansatz zum Dämpfen von Kurbelwellenschwingungen wird von Pietron in US 9,068,617 B2 gezeigt. Pietron offenbart eine Kurbelwelle mit einem torsionsabsorbierenden Pendel und einer Bremse, die dazu ausgestaltet ist, die Bewegungsgrenze des Pendels auf Grundlage der Kurbelwellendrehzahl zu erhöhen. Die Erfinder haben jedoch mehrere Nachteile bei dem Pendel von Pietron erkannt. Die Bremseinheit in dem Pendel ist während des Motorbetriebs nicht steuerbar. Folglich kann das Pendel, zum Beispiel während Übergangsbedingungen, nicht dynamisch eingestellt werden. Somit ist eine Erhöhung der Dämpfung durch Pietrons Pendel bei Motoren, die eine Technologie mit variablem Hubraum einsetzen, nicht möglich.
Kurzdarstellung
Die Erfinder haben die vorstehend genannten Nachteile erkannt und ein Motorsystem entwickelt, um zumindest einen Teil der Nachteile zu vermeiden. Das Motorsystem beinhaltet eine Kurbelwelle, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist. Die Kurbelwelle beinhaltet eine Vielzahl von Pendeln, die an eine Vielzahl von Wangen gekoppelt sind. Die Kurbelwelle beinhaltet zudem einen Pendelabstimmmechanismus, der an eines der Kurbelwellenpendel oder ein Pendel gekoppelt ist, das in einem Drehmomentwandler beinhaltet ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels auf Grundlage einer Motorordnung einzustellen. Auf diese Weise kann die Dämpfung durch das Pendel verstärkt werden, um eine Vielfalt von Motorordnungen zu dämpfen. Zum Beispiel kann der Abstimmmechanismus derart betrieben werden, dass der Drehmomentwandlerschlupf reduziert wird, wenn Zylinder abgeschaltet werden, und wenn alle Zylinder angeschaltet sind, kann der Untertourigkeitsschwellenwert reduziert werden, wenn der Motor bei höheren Lasten betrieben wird.
Als ein Beispiel kann das Motorsystem eine Steuerung beinhalten, die dazu ausgelegt ist, als Reaktion auf das Abschalten eines Teils der Vielzahl von Zylindern den Pendelabstimmmechanismus zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik des zugehörigen Pendels zu betreiben. Es versteht sich, dass sich die Motorordnung ändert, wenn die Zylinder abgeschaltet werden. Auf diese Weise wird die Pendelabstimmung auf Grundlage von Änderungen der Zylinderanschaltung/-abschaltung dynamisch eingestellt, um zusätzliche NVH-Reduzierungen zu erreichen.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Motor, der ein Pendelabstimmsystem beinhaltet.
2 ist eine Veranschaulichung eines Beispiels für eine Kurbelwelle.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines ersten Beispiels für ein Pendelabstimmsystem.
Die 4-6 zeigen verschiedene Ansichten eines zweiten Beispiels für ein Pendelabstimmsystem.
7 zeigt ein drittes Beispiel für ein Pendelabstimmsystem.
Die 8-9 zeigen ein viertes Beispiel für ein Pendelabstimmsystem.
10 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Pendelabstimmsystems.
11 veranschaulicht ein Anwendungsfallzeitdiagramm für ein Betriebsverfahren eines Pendelabstimmsystems.
12 zeigt ein Beispiel für einen Drehmomentwandler mit einem Pendelab stimmmechani smus.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur dynamischen Tilgerpendelabstimmung in einem Motorsystem. Genauer gesagt, ist ein Motorsystem mit einem Pendelabstimmmechanismus versehen, der dazu ausgestaltet ist, die Abstimmordnung des Pendels zu ändern. Die Einstellung der Abstimmordnung ermöglicht, dass Schwingungen bei bestimmten Motorordnungen gedämpft werden. Somit können zum Beispiel jeweils unterschiedliche Motorordnungen, die in einem Motor mit variablem Hubraum (VDE) auftreten, gedämpft werden. Mindestens vier Möglichkeiten zum Ändern der Pendelabstimmordnung wurden in Betracht gezogen. Bei der ersten Konfiguration des Pendelabstimmmechanismus variiert der Mechanismus die Masse des Pendels. Bei der zweiten Konfiguration des Pendelabstimmmechanismus wird der Schwerpunkt des Pendels eingestellt. Bei der dritten Konfiguration des Pendelabstimmmechanismus wird ein Durchmesser eines Rollbolzens, der als Schnittstelle zwischen dem Pendel und einem Träger dient, eingestellt, um eine Pendelabstimmordnung zu variieren. Bei der vierten Konfiguration des Pendelabstimmmechanismus ist der Mechanismus mit mehreren auswählbaren bogenförmigen Öffnungen für den Rollbolzen ausgestaltet. Somit werden die Rollbolzen axial eingestellt, um ein Ineingriffnehmen/Außereingriffnehmen des Bolzens zwischen den unterschiedlichen Bahnen in der vierten Konfiguration zu ermöglichen. Durch die Einstellbarkeit der Abstimmordnung in dem Motorsystem wird ermöglicht, dass der Motor bei einer niedrigeren Drehzahl ohne erhöhte Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit (NVH) untertourig laufen kann, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, falls dies gewünscht ist.
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Motorsystem mit einer einstellbaren Pendeldämpfungsfunktion beinhaltet. 2 zeigt ein Beispiel für eine Kurbelwelle mit Tilgerpendeln. 3 zeigt ein erstes Beispiel für ein Pendelabstimmsystem mit einem Pendelabstimmmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, die Masse des Pendels einzustellen. Die 4-6 zeigen verschiedene Ansichten eines zweiten Beispiels für ein Pendelabstimmsystem mit einem Pendelabstimmmechanismus, der Arretierbolzen aufweist, die dazu ausgestaltet sind, den Schwerpunkt des Pendels einzustellen. 7 zeigt ein drittes Beispiel für einen Pendelabstimmmechanismus mit gestuften Rollbolzen. Die 8-9 zeigen ein viertes Beispiel für einen Pendelabstimmmechanismus mit einstellbaren Rollbolzen. 10 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Pendelabstimmsystems. 11 zeigt eine grafische Darstellung einer Anwendungsfallsteuerstrategie für ein Pendelabstimmsystem. 12 zeigt ein Beispiel für einen Drehmomentwandler mit einem Pendelab stimmmechani smus.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 gezeigt. Das Fahrzeug 100 beinhaltet einen Motor 102, ein Getriebe 104, ein Kraftstoffzufuhrsystem 108, ein Ansaugsystem 110 und ein Abgassystem 112. Das Fahrzeug 100 kann in einem Beispiel zudem ein Zündsystem 106 beinhalten. Der Motor kann jedoch auch zusätzlich oder alternativ dazu konfiguriert sein, eine Selbstzündung durchzuführen.
Das Ansaugsystem 110 stellt Zylindern 114 in dem Motor 102 Ansaugluft bereit. Während des Motorbetriebs können die Zylinder 114 einen Viertaktzyklus durchlaufen, der einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt beinhaltet. Somit erzeugt der Zylinder Antriebsenergie für das Fahrzeug. Obwohl eine Vielzahl von Motorzylindern in 1 veranschaulicht sind, versteht es sich, dass der Motor 102 eine alternative Anzahl von Zylindern beinhalten kann, wie etwa einen einzelnen Zylinder. Das Ansaugsystem 110 beinhaltet eine Ansaugleitung 116 und eine Drossel 118, die darin positioniert ist, um Einstellungen der Strömungsrate der Ansaugluft zu ermöglichen, die den Zylindern 114 bereitgestellt wird. Die Drossel 118 kann eine Platte, ein Gelenk und/oder andere geeignete mechanische Komponenten beinhalten, um eine Einstellung des Ansaugluftstroms zu ermöglichen. Das Ansaugsystem 110 beinhaltet ferner einen Ansaugkrümmer 120, der mit den Zylindern 114 in Fluidverbindung steht. Das Ansaugsystem 110 kann Einlassventile 115, die den Zylindern selektiv Ansaugluft bereitstellen, sowie andere Komponenten beinhalten, die ermöglichen, dass den Zylindern Luft zugeführt wird.
Das Kraftstoffzufuhrsystem 108 ist dazu ausgestaltet, dosierte Kraftstoffmengen an die Zylinder 114 in dem Motor 102 abzugeben und beinhaltet einen Kraftstoffspeichertank 122 und eine Kraftstoffpumpe 124. Das Kraftstoffzufuhrsystem 108 beinhaltet zudem eine Einspritzvorrichtung 126, die den Zylindern Kraftstoff bereitstellt und Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 124 aufnimmt. Obwohl eine einzelne Einspritzvorrichtung gezeigt ist, können Einspritzvorrichtungen für jeden Zylinder bereitgestellt sein. Die Einspritzvorrichtung ist in 1 als eine Direkteinspritzvorrichtung veranschaulicht. Es versteht sich jedoch, dass (eine) Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung(en), die Kraftstoff in das Ansaugsystem stromaufwärts der Einlassventile (nicht gezeigt) einspritzt/einspritzen, zusätzlich oder alternativ in dem Kraftstoffzufuhrsystem 108 beinhaltet sein kann/können.
Das Zündsystem 106 beinhaltet eine Zündvorrichtung 111 (z. B. Zündkerze), die an einen der Zylinder 114 gekoppelt ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Motor dazu ausgestaltet sein, eine Selbstzündung durchführen. Obwohl in 1 nur eine Zündvorrichtung gezeigt ist, versteht es sich, dass mindestens eine Zündvorrichtung in dem Zündsystem pro Zylinder bereitgestellt sein kann. Der Motor 102 (z. B. das Zündsystem 106 und/oder das Kraftstoffzufuhrsystem 108) kann dazu ausgelegt sein, die Verbrennung in ausgewählten Zylindern einzuleiten. Zum Beispiel kann der Verbrennungsbetrieb in einem Abschaltmodus (z. B. VDE-Modus) nur in einem Teil der Zylinder pro Kurbelumdrehung stattfinden. Umgekehrt kann die Verbrennung im angeschalteten Modus (z. B. Nicht-VDE-Modus) in allen Motorzylindern pro Kurbelumdrehung durchgeführt werden. Demnach kann der Motor während des Betriebs unterschiedliche Ordnungen durchlaufen. Die Motorordnung bezieht sich auf ein Schwingungsmuster des Motors. Wenn zum Beispiel vier Zylinder aktiv sind, ist die Motorordnung eine zweite Ordnung und wenn zwei Zylinder aktiv sind, ist die Motorordnung eine erste Ordnung. Wie in dieser Schrift ausführlicher beschrieben, können die Pendel auf unterschiedliche Motorordnungen abgestimmt werden, um das durch diese Ordnungen verursachte fluktuierende Drehmoment zu reduzieren.
Das Abgassystem 112 ist dazu ausgestaltet, Abgas von den Zylindern 114 durch Auslassventile 127 aufzunehmen. Das Abgassystem 112 beinhaltet einen Abgaskrümmer 128, eine Abgasleitung 130 sowie andere Komponenten, um diese Funktionalität zu erreichen. Es versteht sich, dass der Abgaskrümmer 128 in Fluidverbindung mit den Auslassventilen 127 stehen kann. Das Abgassystem 112 kann außerdem eine Emissionsbegrenzungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Verringern von Auspuffemissionen beinhalten, die Katalysatoren, Filter, Kombinationen davon usw. zum Verringern von Emissionen beinhalten kann.
Die Kolben 131 sind in den Zylindern 114 positioniert. Die Hin- und Herbewegung der Kolben 131 kann über Stangen und/oder andere geeignete mechanische Komponenten, die bei 134 angegeben sind, an eine Kurbelwelle 132 übertragen werden.
Die Kurbelwelle 132 ist drehend an das Getriebe 104 gekoppelt. Das Getriebe 104 kann eine Zahnradbaugruppe beinhalten, die dazu ausgelegt ist, die Drehzahlausgabe von dem Getriebe 104 an die Antriebsräder 138 einzustellen. Somit kann das Getriebe 104 eine Antriebskraft an die Antriebsräder 138 übertragen. Die Antriebsräder 138 berühren wiederum eine Fahrfläche 140, wodurch das Fahrzeug entlang eines gewünschten Wegs fahren kann.
Ein Ventilabschaltungssystem 142 kann ebenfalls in dem Motor 102 enthalten sein. Das Ventilabschaltungssystem kann dazu konfiguriert sein, eines oder mehrere der Einlassventile 115 und/oder eines oder mehrere der Auslassventile 127 abzuschalten. Das Ventilabschaltungssystem 142 beinhaltet in dem veranschaulichten Beispiel Anschalt-/ Abschaltvorrichtungen 144 für Einlassventile sowie Anschalt-/Abschaltvorrichtungen 146 für Auslassventile. Das Ventilabschaltungssystem kann jedoch in anderen Beispielen nur Anschalt-/Abschaltvorrichtungen für Einlassventile oder für Auslassventile beinhalten. Es versteht sich auch, dass in anderen Beispielen nur ein Teil der Einlass- und/oder Auslassventile Anschalt-/Abschaltvorrichtungen beinhalten kann. Das Ventilabschaltungssystem kann beispielsweise Abschaltvorrichtungen vom Typ einer Druckstange, Abschaltvorrichtungen vom Typ obenliegender Nocken, elektromagnetische Abschaltvorrichtungen usw. beinhalten. Demnach kann das Ventilabschaltungssystem Nockeneinstellvorrichtungen, Magnetspulen, Druckstangen, Stößel, Arretierbolzen, Kipphebel, elektromagnetische Vorrichtungen usw. beinhalten, um die vorstehend erwähnte Ventilanschalt- und Abschaltfunktionalität zu erreichen.
Das in 1 gezeigte Fahrzeug 100 kann in einigen Ausführungsformen ein Hybridfahrzeug sein. In einer derartigen Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug mehrere Drehmomentquellen, die den Antriebsrädern 138 zur Verfügung stehen. Zum Beispiel kann ein Motorgenerator 141 dem Getriebe oder einer anderen geeigneten Stelle im Antriebsstrang Drehmoment bereitstellen und/oder Drehmoment von diesem empfangen. Der Antriebsstrang kann mit einer Vielfalt von Hybridkonfigurationen ausgestaltet sein, wie etwa Parallelhybridkonfigurationen, Serienhybridkonfigurationen usw.
In dem Motor 102 ist zudem ein Pendelabstimmsystem 148 bereitgestellt. Das Pendelabstimmsystem 148 kann Komponenten in der Kurbelwelle 132 sowie Komponenten außerhalb der Kurbelwelle beinhalten, die dazu ausgestaltet sind, eine Einstellung der Abstimmungseigenschaften von Kurbelwellenpendeln zu induzieren. Zum Beispiel kann das Pendelabstimmsystem 148 in unterschiedlichen Abstimmordnungen betrieben werden, wobei jede Abstimmordnung einer anderen Motorordnung entspricht.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Pendelabstimmsystem 148 insbesondere Pendelabstimmmechanismen 150, die jeweils an eine Kurbelwange 152 in der Kurbelwelle 132, die gemeinhin als Kurbelarme bezeichnet werden, gekoppelt sind. Genauer gesagt kann die Anzahl der Pendelabstimmmechanismen 150 in einem Beispiel der Anzahl der Zylinder in dem Motor entsprechen. In anderen Beispielen kann es jedoch eine andere (z. B. geringere) Anzahl von Pendelabstimmmechanismen als Zylinder in dem Motor geben. In weiteren Beispielen können die Pendelabstimmmechanismen ferner einstellbar an Pendel 170 in einem Drehmomentwandler 172 des Getriebes 104 gekoppelt sein. Der Drehmomentwandler 172 dient als Fluidkopplung zwischen der Motorkurbelwelle und Getriebekomponenten.
In einem Beispiel kann jeder der Pendelabstimmmechanismen 150 während einer einzelnen Kurbelwellendrehung gemeinsam eingestellt werden, um die Mechanismen in einen ausgewählten Abstimmzustand zu versetzen, der unterschiedlichen Motorabstimmordnungen entspricht. Zum Beispiel können die Pendelabstimmmechanismen 150 bei einem Anwendungsfall für einen Vierzylindermotor zusammenwirkend in einen Zustand zweiter Ordnung oder einen Zustand erster Ordnung versetzt werden. Im Beispiel eines Anwendungsfalls für einen Achtzylindermotor können die Abstimmmechanismen zusammenwirkend in einen Zustand vierter Ordnung oder einen Zustand zweiter Ordnung versetzt werden. In einigen Ausführungsformen können einstellbare Rampen 153 in einer Ölwanne 155 bereitgestellt sein, um die Pendel in dem Pendelabstimmsystem in Richtung der Achse der Kurbelwellendrehung zu drücken. Die Funktionalität der Rampen wird in dieser Schrift ausführlicher erörtert. Es versteht sich, dass die Kurbelwelle 132 über geeignete mechanische Vorrichtungen, wie etwa Kolbenstangen, an die Kolben 131 gekoppelt sein kann.
Das Pendelabstimmsystem 148 kann ferner eine Betätigungsbaugruppe 154 beinhalten. Die Betätigungsbaugruppe 154 wird in dem veranschaulichten Beispiel hydraulisch betrieben. Jedoch können in anderen Beispielen elektromagnetische Betätigungsbaugruppen oder pneumatische Betätigungsbaugruppen verwendet werden. Die Betätigungsbaugruppe 154 kann einen Fluidbehälter (z. B. einen Ölbehälter) 156 und eine Fluidpumpe 158 beinhalten. Die Fluidpumpe 158 ist dazu ausgestaltet, den Fluidtransport durch das Pendelabstimmsystem 148 zu unterstützen und kann eine Vielfalt an geeigneten Komponenten beinhalten, um die Fluidtransportfunktionalität zu erzielen, wie etwa Kolben, Pumpkammern, Schaufeln, Nocken, Rotoren usw. Die Fluidpumpe 158 ist in dem dargestellten Beispiel in dem Fluidbehälter 156 enthalten. In anderen Beispielen kann die Pumpe jedoch an einer geeigneten Stelle außerhalb des Behälters positioniert sein. In weiteren Beispielen können ferner zusätzliche Pumpen und/oder Ventile in dem Pendelabstimmsystem bereitgestellt sein, um eine feinere Einstellung des Fluidstroms in dem System zu ermöglichen. Die Betätigungsbaugruppe 154 kann ferner ein Ventil 160 beinhalten, das dazu ausgestaltet ist, die Strömungsrate des Fluids einzustellen, das den Pendelabstimmmechanismen 150 bereitgestellt wird. Der Fluiddruck, der den Pendelabstimmmechanismen 150 bereitgestellt wird, stellt den Zustand der Pendelabstimmmechanismen 150 ein. Fluidleitungen 162 ermöglichen, dass Fluid von dem Ventil 160 zu der Vielzahl von Pendelabstimmmechanismen 150 strömt.
Die Fluidleitungen 162 können durch einen zentralen Abschnitt der Kurbelwelle, Kurbelwangen, Pendelträger, Pendel usw. geleitet werden, um den Pendelabstimmmechanismen auf platzsparende Weise Fluid zuzuführen. Zum Beispiel kann in einem Pendelabstimmsystem, das zur Einstellbarkeit des Schwerpunkts ausgelegt ist (z. B. Pendelabstimmsystem 400, das in den 4-6 gezeigt ist), Öl durch Kurbelwellenhauptkanäle durch die Wangen zu den Arretierbolzen in den Wangen geleitet werden. In anderen Systemausgestaltungen, wie etwa dem in 3 gezeigten Pendelabstimmsystem 300, kann ein Ring zwischen den Wangen und dem inneren Pendel bereitgestellt sein, um den Arretierbolzen Fluid zuzuführen. Ferner kann in anderen Systemausgestaltungen, wie etwa den in den 7-9 gezeigten Systemen, Öl in einigen Fällen durch den Pendelträger zur Rollbolzenbahn und nicht durch die Pendel geleitet werden.
Es versteht sich, dass die Fluidführung und/oder Ventileinstellung im Pendelabstimmsystem eine größere Komplexität aufweisen kann, als in 1 erfasst ist. Daher versteht es sich, dass die Betätigungsbaugruppe 154 zusätzliche Fluidleitungen und/oder Ventile beinhalten kann, die den Fluidstrom zu verschiedenen Leitungen in den Pendelabstimmmechanismen 150 leiten und/oder regulieren, um den Betriebszustand der Mechanismen einzustellen. Es versteht sich ebenfalls, dass in jeder Ausführungsform des Tilgers die Tilgersysteme Öl von dem Motorschmiersystem aufnehmen können, das dazu konfiguriert ist, Motorkomponenten, wie etwa die Kolben 131, Nockenwellen usw., zu schmieren. Daher kann der Fluidbehälter 156 eine Ölwanne sein oder Öl aus einer Ölwanne aufnehmen. Die Verwendung von Öl aus dem Motorschmiersystem zur Einstellung des Pendelabstimmsystems ermöglicht es, die Komplexität und damit die Kosten des Motors zu reduzieren. In einigen Beispielen kann der Fluiddruck in dem Motorschmiersystem und der Betätigungsbaugruppe 154 unabhängig einstellbar sein. In anderen Beispielen kann der Fluiddruck in dem Motorschmiersystem jedoch verwendet werden, um die Betätigungsbaugruppe 154 einzustellen.
1 zeigt außerdem eine Steuerung 180 in dem Fahrzeug 100. Insbesondere ist die Steuerung 180 in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 182, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 184, Festwertspeicher 186, Direktzugriffsspeicher 188, Keep-Alive-Speicher 190 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 180 ist dazu ausgelegt, verschiedene Signale von Sensoren zu empfangen, die an den Motor 102 gekoppelt sind. Die Sensoren können einen Motorkühlmitteltemperatursensor 191, Abgassensoren 192, einen Ansaugluftstromsensor 194, einen Motordrehzahlsensor 195 usw. beinhalten. Zusätzlich ist die Steuerung 180 außerdem dazu konfiguriert, eine Pedalstellung von einem Pedalstellungssensor 196 zu empfangen, der an ein Pedal 197 gekoppelt ist, das durch einen Bediener 198 betätigt wird. Die Pedaleinstellung kann eine entsprechende Einstellung der Stellung der Drossel 118 auslösen.
Die Steuerung 180 kann dazu konfiguriert sein, einen oder mehrere Aktoren auszulösen und/oder Befehle an Komponenten zu senden. Zum Beispiel kann die Steuerung 180 eine Einstellung der Drossel 118, der Anschalt-/Abschaltvorrichtungen 144 für Einlassventile, der Anschalt-/Abschaltvorrichtungen 146 für Auslassventile, des Kraftstoffzufuhrsystems 108, des Zündsystems 106, des Pendelabstimmsystems 148 usw. auslösen. Beispielsweise kann die Steuerung ein Befehlssignal an die Drossel senden, um einen Aktor darin einzustellen, der eine Bewegung (z. B. Drehung) einer Drosselklappe bewirkt. Die anderen einstellbaren Komponenten, die Befehle von der Steuerung empfangen, können in ähnlicher Weise funktionieren. Deshalb empfängt die Steuerung 180 Signale von den unterschiedlichen Sensoren und setzt unterschiedliche Aktoren ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen einzustellen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind.
In einem anderen Beispiel kann die Steuerung 180 dazu konfiguriert sein, den Motor in verschiedene Betriebsmodi zu versetzen. Zum Beispiel kann in einem Zylinderabschaltmodus (z. B. VDE-Modus) ein Teil der Zylinder 114 abgeschaltet werden. Wenn sie abgeschaltet sind, führen die Zylinder keine Verbrennung durch. Demnach kann die Abschaltung der Zylinder das Verhindern der Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder, das Verhindern der Ventilbetätigung (z. B. des Einlass- und/oder Auslassventils) in den Zylindern und/oder das Verhindern, dass Zündfunken an die Zylinder abgegeben werden, beinhalten. Zum Beispiel können die inneren Zylinder abgeschaltet werden.
Die Motordrehzahl und/oder -last können verwendet werden, um zu bestimmen, wann ausgewählte Motorzylinder angeschaltet und abgeschaltet werden sollen. Wenn zum Beispiel die Motordrehzahl und/oder die Motorlast (einen) Schwellenwert(e) unterschreitet/unterschreiten, kann der Motor in den VDE-Modus überführt werden, in dem ein Teil der Zylinder 114 wie vorstehend erwähnt abgeschaltet wird. Das Abschalten der Zylinder kann das Schließen des Einlass- und/oder Auslassventils durch Betreiben der entsprechenden Ventilanschalt-/Ventilabschaltungsvorrichtungen und/oder das Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündung in dem/den ausgewählten Zylinder(n) durch Betreiben des Kraftstoffzufuhrsystems 108 und/oder des Zündsystems 106 beinhalten. Es versteht sich, dass sich die Motorordnung als Reaktion auf die Zylinderanschaltung/- abschaltung ändern kann.
Die Steuerung 180 kann zudem dazu konfiguriert sein, das Pendelabstimmsystem 148 in verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben. Zum Beispiel kann in einem ersten Abstimmungsmodus die Vielzahl von Pendelabstimmmechanismen 150 dazu konfiguriert sein, Vibrationen zu dämpfen, die während des Zylinderabschaltungsmodus auftreten. Unter fortgeführter Bezugnahme auf ein derartiges Beispiel kann in einem zweiten Abstimmungsmodus die Vielzahl von Pendelabstimmmechanismen 150 dazu konfiguriert sein, Vibrationen zu dämpfen, die während des Vollzylindermodus auftreten. Es versteht sich, dass sich der erste Abstimmmodus von dem zweiten Abstimmmodus unterscheidet. Die Einstellungen der Dämpfungseigenschaften zwischen den Modi können über Einstellungen der Pendelmasse, des Pendelschwerpunkts, des Rollbolzendurchmessers und/oder der Pendelbahn erreicht werden. Unterschiedliche Schemata für Einstellungen der Dämpfungseigenschaften der Pendel in den verschiedenen Abstimmungsmodi werden in dieser Schrift unter Bezugnahme auf die 10 und 11 genauer erörtert.
2 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Beispiels für eine Kurbelwelle 200. Die Kurbelwelle 200 beinhaltet eine Drehwelle 202, Kurbelzapfen 204, Wellenzapfen 206 und Pendel 208, die durch das in dieser Schrift beschriebene Pendelabstimmsystem einstellbar gemacht werden könnten. Die Pendel 208 können dazu dienen, Schwingungen zu dämpfen. Die Pendel 208 dienen auch als Gegengewichte für die Wellenzapfen 206. Die Kurbelwelle 200 kann zudem Wangen 210 beinhalten, die sich zwischen den Pendeln 208 und den Kurbelzapfen 204 erstrecken. Die Pendel 208 können Teil eines Pendelabstimmsystems sein, wie etwa des Pendelabstimmsystems 148, das in 1 gezeigt ist. Daher können die einstellbaren Pendel darin integrierte oder daran gekoppelte Pendelabstimmmechanismen aufweisen, wie etwa die Pendelabstimmmechanismen 150, die in 1 gezeigt sind. Es versteht sich auch, dass die Pendel 208 in 2 veranschaulicht sind, um eine allgemeine Anordnung der Pendel in der Kurbelwelle zu vermitteln. Die genaue Struktur und Funktion von Pendeln, die in dem Pendelabstimmsystem verwendet werden, kann jedoch variieren. Unterschiedliche Ausführungsformen von Abstimmsystemen sind in den 3-9 und 12 dargestellt und in dieser Schrift ausführlicher erörtert. Es versteht sich jedoch, dass die hier in Bezug auf die 3-9 beschriebenen Pendelabstimmsysteme in kombinierten Ausführungsformen in der Kurbelwelle 200 beinhaltet sein können.
Zusätzlich fungieren die Wellenzapfen 206 als Verbindungspunkte für Kurbelwellenlager (nicht gezeigt). Wenn die Kurbelwelle in einem Motor zusammengebaut ist, können die Kurbelzapfen 204 über Kolbenstangen an Motorkolben gekoppelt sein, wie etwa die Kolben 131, die in 1 dargestellt sind. Ein Befestigungsflansch 212 an der Kurbelwelle 200 ist ebenfalls in 2 dargestellt. Der Befestigungsflansch 212 kann dazu ausgestaltet sein, an einem Schwungrad, einer Mitnehmerscheibe usw. angebracht zu werden. Somit kann der Befestigungsflansch als Befestigungsschnittstelle für das Getriebe dienen. Die Kurbelwelle 200, die in 2 gezeigt ist, beinhaltet vier Kurbelzapfen und ist daher für einen Vierzylindermotor ausgelegt. Jedoch wurden Kurbelwellen für Motoren mit einer alternativen Anzahl an Zylindern in Betracht gezogen.
Ein Achsensystem 250 ist in 2 sowie den 3-9 und 12 bereitgestellt, um einen gemeinsamen Bezugsrahmen zwischen den Figuren zu schaffen. Das Achsensystem 250 beinhaltet eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse. Die x-Achse kann eine Querachse sein, die y-Achse kann eine Längsachse sein und/oder die z-Achse kann eine Vertikalachse sein. In anderen Ausführungsformen können die Achsen jedoch andere Ausrichtungen aufweisen. Zusätzlich ist in 2 sowie den 3-9 und 12 zudem eine Drehachse 252 der Kurbelwelle 200 als Referenz bereitgestellt. Wie gezeigt, kann die Drehachse 252 parallel zur y-Achse verlaufen. Eine radiale Richtung 254 ist ebenfalls als Referenz bereitgestellt. Es versteht sich, dass eine radiale Richtung eine beliebige Richtung senkrecht zur Drehachse ist.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Beispiels für ein Pendelabstimmsystem 300. Es versteht sich, dass das Pendelabstimmsystem 300, das in 3 gezeigt ist, ein Beispiel für das Pendelabstimmsystem 148 ist, das in 1 gezeigt ist. Daher kann/können das Abstimmsystem 300, das in 3 gezeigt ist und/oder die anderen in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen des Abstimmsystems strukturelle und/oder funktionelle Aspekte des Abstimmsystems 148 beinhalten, das in 1 gezeigt ist, oder umgekehrt.
Das Pendelabstimmsystem 300, das in 3 gezeigt ist, beinhaltet einen Pendelabstimmmechanismus 302, der eine Vielzahl von Pendeln 304 aufweist. Die Pendel sind nacheinander entlang einer Längsachse parallel zu der Drehachse 252 der Kurbelwelle oder einer anderen Komponente, an der sie angebracht sind (z. B. Drehplatte in der Ausführungsform des Drehmomentwandlers), angeordnet. Genauer gesagt, beinhalten die Pendel ein inneres Pendel 306, ein erstes äußeres Pendel 308 und ein zweites äußeres Pendel 310. Es versteht sich, dass sich die innere Pendelmasse 306 kontinuierlich auf der Kurbelwelle bewegen kann. Die äußeren Massen 308 und 310 können andererseits sowohl in einem entkoppelten Modus (stationärer Zustand) als auch in einem gekoppelten Modus betrieben werden, in dem die äußeren Pendel an das innere Pendel 306 gekoppelt sind und sich mit diesem bewegen. Auf diese Weise wird die Abstimmordnung des Systems über eine Einstellung der Pendeldrehmasse geändert. Somit ist in dem gekoppelten Modus das entsprechende äußere Pendel an dem inneren Pendel angebracht und bewegt sich mit diesem. Umgekehrt ist in dem entkoppelten Modus das entsprechende äußere Pendel von dem inneren Pendel gelöst und kann daher relativ stationär sein. Es versteht sich, dass die äußeren Pendel in einigen Ausführungsformen durch die Kurbelwelle gehalten werden können, während die Drehentkopplungsfunktionalität beibehalten wird. Es versteht sich, dass die Abstimmordnung des Systems geändert wird, sobald die Bolzen in dem inneren Pendel 306 aktiviert werden und eines oder beide der äußeren Pendel 308, 310 an dem inneren Pendel 306 befestigen. Somit kann das System mindestens drei Abstimmordnungen aufweisen. In einer Abstimmordnung eines ersten Anwendungsfalls ist das innere Pendel 306 das einzige Pendel, das sich auf der Kurbelwelle bewegt. In einer Abstimmordnung eines zweiten Anwendungsfalls ist eines der äußeren Pendel 308, 310 an das innere Pendel 306 gekoppelt und bewegt sich mit diesem. In einer Abstimmordnung eines dritten Anwendungsfalls sind beide der äußeren Pendel 308, 310 an das innere Pendel 306 gekoppelt und bewegen sich mit diesem. Es versteht sich, dass das System vier unterschiedliche Abstimmordnungen aufweisen kann, wenn die äußeren Pendel ungleiche Massen aufweisen.
Um eine Massenänderung der Drehpendelanordnung und eine entsprechende Einstellung der Abstimmordnung zu erreichen, kann der Pendelabstimmmechanismus 302 ferner eine Vielzahl von hydraulisch einstellbaren Arretierbolzenvorrichtungen 312 beinhalten. Insbesondere kann ein erster Satz von Arretierbolzenvorrichtungen 314 bereitgestellt werden, um das Koppeln und Entkoppeln zwischen dem inneren Pendel 306 und dem ersten äußeren Pendel 308 zu ermöglichen, und ein zweiter Satz von Arretierbolzenvorrichtungen 316 kann bereitgestellt werden, um das Koppeln und Entkoppeln zwischen dem inneren Pendel und dem zweiten äußeren Pendel 310 zu ermöglichen. Jede der Arretierbolzenvorrichtungen beinhaltet eine an einem Arretierbolzen 320 befestigte Feder 318, die in einer Arretierbolzenaussparung 322 in dem inneren Pendel 306 sitzt. Eine erste Fluidleitung 324 und eine zweite Fluidleitung 326 leiten Fluid zu den verschiedenen Arretierbolzenaussparungen. Die Fluidleitungen nehmen Fluid von einer Betätigungsbaugruppe auf, wie etwa der Betätigungsbaugruppe 154, die in 1 gezeigt ist. Ventile in der Betätigungsbaugruppe können zum Beispiel dazu konfiguriert sein, die Strömungsrate von Fluid durch die erste Fluidleitung 324 und die zweite Fluidleitung 326 einzustellen (z.B. unabhängig einzustellen). Somit kann die erste Fluidleitung 324 fluidisch an ein zugehöriges Ventil (z. B. das in 1 gezeigte Ventil 160) gekoppelt sein und die zweite Fluidleitung 326 kann fluidisch an ein anderes Ventil gekoppelt sein. Das Erhöhen des Fluiddrucks in den Aussparungen 322 in der inneren Masse 306 bewegt den Arretierbolzen 320 in Richtung eines entsprechenden äußeren Pendels, wobei es in eine Aussparung 328 darin passt. Umgekehrt bewegt das Verringern des Fluiddrucks in den Aussparungen 322 in dem inneren Pendel 306 den Arretierbolzen 320 über eine Federkraft zurück in das innere Pendel. Auf diese Weise können die Arretierbolzenvorrichtungen 314 das innere Pendel 306 unabhängig mit den beiden äußeren Pendeln 308 und 310 koppeln und von diesen entkoppeln. Somit kann die Masse der Pendelbaugruppe, die drehend an die Kurbelwelle gekoppelt ist, auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Masse des an die Kurbelwelle gekoppelten Pendelabstimmmechanismus als Reaktion auf die Anschaltung von einem Teil der Motorzylinder erhöht werden. Unter Fortführung dieses Beispiels kann die Masse des an die Kurbelwelle gekoppelten Pendelabstimmmechanismus als Reaktion auf die Abschaltung von einem Teil der Motorzylinder verringert werden.
Es versteht sich, dass Abstimmmechanismen mit einer alternativen Anzahl von Bolzen in Betracht gezogen wurden. Beispielsweise kann der Abstimmmechanismus in einem Beispiel zwei Bolzen oder in einem anderen Beispiel mehr als vier Bolzen beinhalten. Darüber hinaus versteht es sich, dass der Abstimmmechanismus 302, der in 3 gezeigt ist, ein Gegengewicht zu einem Kurbelzapfen in einer Kurbelwelle bilden kann. Die Kurbelwelle kann jedoch zusätzliche Abstimmmechanismen beinhalten, die den zusätzlichen Kurbelzapfen entsprechen. Auf diese Weise kann ein Abstimmmechanismus für jeden Kolben bereitgestellt werden. Es wurden jedoch auch Systeme in Betracht gezogen, die Abstimmmechanismen beinhalten, die einem Teil der Kolben entsprechen. Darüber hinaus können die anderen in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen des Abstimmmechanismus auch für zusätzliche Motorkolben und in einigen Fällen für jeden Kolben in dem Motor repliziert werden.
Wie zuvor erörtert, bewegt sich das innere Pendel 306 kontinuierlich auf der Kurbelwelle. Wenn jedoch beide Sätze von Bolzen in das innere Pendel zurückgezogen sind, oszilliert nur das innere Pendel in Bezug auf die Kurbelwelle. Wenn der Bolzen 314 aktiviert ist und mit dem äußeren Pendel 308 in Eingriff steht, oszillieren das innere und äußere Pendel in Bezug auf die Kurbel und ändern dadurch die Abstimmordnung. Dasselbe kann für das andere äußere Pendel 310 erfolgen. Das Pendelabstimmsystem kann auf diese Weise in seine unterschiedlichen Abstimmordnungen gebracht werden. Wie vorstehend erwähnt, oszilliert in der ersten Abstimmordnung die innere Masse 306 in Bezug auf die Kurbelwelle. In einer zweiten Abstimmordnung oszillieren die erste äußere Masse 308 oder die zweite äußere Masse 310 und die innere Masse 306 in Bezug auf die Kurbelwelle. In einer dritten Abstimmordnung oszillieren die innere Masse 306, die erste äußere Masse 308 und die zweite äußere Masse 310 in Bezug auf die Kurbelwelle. Auf diese Weise kann das System angepasst werden, um unterschiedliche Motorordnungen auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen zu dämpfen.
Die 4-6 zeigen unterschiedliche Ansichten eines anderen Beispiels für ein Pendelabstimmsystem 400, das einen Pendelabstimmmechanismus 402 beinhaltet. Es versteht sich, dass der Pendelabstimmmechanismus 402 in einer Kurbelwelle beinhaltet sein und auf einer Seite der Kurbelwelle positioniert sein kann, die einer Seite der Welle gegenüberliegt, die einen Kurbelzapfen beinhaltet. Insbesondere können der Pendelabstimmmechanismus und der Kurbelzapfen auf radial gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle positioniert sein.
Unter besonderer Bezugnahme auf 4 beinhaltet der Pendelabstimmmechanismus 402 ein Pendel 404, das an einem Träger 406 befestigt ist. Der Träger 406 ist einstellbar an einem Kurbelwellenabschnitt 408 angebracht (z. B. radial einstellbar befestigt).
Rollbolzen 410, die in der Öffnung 412 (z. B. bogenförmigen Öffnungen) in dem Träger 406 und dem Pendel 404 positioniert sind, ermöglichen, dass sich das Pendel während der Kurbelwellendrehung bewegt, um Kurbelwellenschwingungen zu dämpfen. Insbesondere reduzieren die Bolzen 410 und Öffnungen 412 das oszillierende Drehmoment in der Kurbelwelle. Zum Beispiel unterliegt die Kurbel während des Betriebs oszillierendem Drehmoment/oszillierender Bewegung entsprechend der Motorordnung. Die Pendel (durch die Wechselwirkung zwischen dem Bolzen und der Aussparung in den Pendeln) bewegen sich in Richtungen, die der Oszillation entgegengesetzt sind, um Energie zu absorbieren und abzugeben, um ein oszillierendes Drehmoment zu reduzieren.
Der Kurbelwellenabschnitt 408 ist über Befestigungssbolzen 414, die fest an dem Kurbelwellenabschnitt befestigt sind (z. B. angeschweißt, Presspassung, Gewindeeingriff usw.), verschiebbar an dem Träger 406 befestigt. Die Befestigungsbolzen 414 passen in Schlitze 416 in dem Träger 406. Die Schlitze 416 sind so bemessen, dass sie eine Bewegung der Befestigungsbolzen und somit des Pendels 404 in radialen Richtungen 419 in Bezug auf den Träger 406 ermöglichen.
Der Pendelabstimmmechanismus 402 beinhaltet zudem Arretierbolzenvorrichtungen 418, die dazu konfiguriert sind, den Kurbelwellenabschnitt 408 mit dem Träger 406 zu koppeln/von diesem zu entkoppeln. Die Arretierbolzenvorrichtungen 418 beinhalten jeweils einen Arretierbolzen 420, der in einer Arretierbolzenaussparung 422 in dem Kurbelwellenabschnitt 408 sitzt. In der Darstellung ist außerdem eine Feder 424 gezeigt, die an den Arretierbolzen 420 gekoppelt ist. Fluidleitungen 426 stellen der Arretierbolzenaussparung 422 Fluid bereit. Die Fluidleitungen 426 können an eine Betätigungsbaugruppe, wie etwa die Betätigungsbaugruppe 154, die in 1. gezeigt ist, gekoppelt sein. Somit kann ein Ventil die Strömungsrate von Fluid durch die Fluidleitungen 426 regulieren. Der Fluiddruck in den Fluidleitungen 426 kann erhöht werden, um die Arretierbolzen 420 in eine arretierte Konfiguration zu versetzen. Ein Rückschlagventil 428 kann ebenfalls an die Fluidleitungen 426 gekoppelt sein. Das Rückschlagventil 428 kann, falls dies gewünscht ist, die Notwendigkeit eines anhaltenden Stroms von Hochdruckfluid in die Leitungen, um die Arretierbolzen in einer arretierten Konfiguration zu halten, überflüssig machen. Folglich kann, wenn dies gewünscht ist, die Wahrscheinlichkeit, dass die Arretierbolzen versehentlich gelöst werden, reduziert werden. 4 zeigt den Pendelabstimmmechanismus 402 in einem ersten Abstimmzustand, in dem die Arretierbolzenvorrichtungen 418 den Kurbelwellenabschnitt 408 fest an den Träger 406 koppeln, um die radiale Position des Kurbelwellenabschnitts und des Trägers im Wesentlichen zu fixieren. Insbesondere sitzen die Arretierbolzen 420 in Aussparungen 427 in dem Träger 406, wenn die Bolzen arretiert sind, um den Mechanismus in den ersten Abstimmzustand zu versetzen. Somit bleibt das Pendel 404 im ersten Abstimmzustand näher an der Drehachse 252 der Kurbelwelle. Es versteht sich, dass der Pendelabstimmmechanismus 402 in den ersten Abstimmzustand versetzt werden kann, wenn der Motor in einen VDE-Modus übergeht, in dem ein Teil der Motorzylinder abgeschaltet ist. Genauer gesagt, können die Abstimmmechanismen, die Kolben in den abgeschalteten Zylindern zugeordnet sind, in den ersten Abstimmzustand versetzt werden, in dem der Schwerpunkt des Pendels näher an die Drehachse der Kurbelwelle gebracht wird. Das Bereitstellen einer erhöhten Schwingungsdämpfung während des VDE-Modus kann ermöglichen, dass der Motor, das Getriebe usw. niedrigere NVH aufweisen. Zum Beispiel kann Getrieberasseln im Getriebe reduziert werden. Folglich kann eine niedrigere effizientere Motordrehzahl verwendet werden, ohne die NVH zu erhöhen.
Eine Rampe 430 ist schematisch in den 4 und 5 dargestellt. Es versteht sich, dass die Motorfliehkraft bewirkt, dass sich das Pendel 404 ohne zusätzlichen Energieeintrag zum Beispiel aus dem Pendelzustand aus 4 in den Pendelzustand aus 5 bewegt. Wenn jedoch das Pendel aus dem Zustand aus 5 wieder zurück in den Zustand aus 4 übergeht, ist eine Kraft erforderlich, um die Zentrifugalkraft zu überwinden und das Pendel näher an seine Drehachse zu drücken. Die Rampe 430 kann daher verwendet werden, um die Zentrifugalkraft zu überwinden, um dem Pendel zu ermöglichen, dass das Pendel von einem Zustand, in dem sein Schwerpunkt weiter von der Drehachse entfernt ist, in einen Zustand übergeht, in dem sein Schwerpunkt näher an der Drehachse liegt. Genauer gesagt, kann die Rampe 430 eine geneigte Fläche aufweisen, um das Pendel näher an die Drehachse der Kurbelwelle zu drücken. Die Rampe 430 kann zum Beispiel in eine Ölwanne integriert sein. Somit ist die Rampe 430 dazu ausgestaltet, das Pendel 404 zurück in die Position zwischen dem Träger und dem Kurbelwellenabschnitt 408 zu drücken, in der die Arretierbolzen 420 die Aussparungen 427 in dem Träger in Eingriff nehmen können, um die relative Position des Trägers 406 und des Kurbelwellenabschnitts 408 im Wesentlichen zu arretieren. Die Rampe 430 kann radial oder axial in eine aktive Konfiguration betätigt werden, in der die Rampe während einer Kurbelwellendrehung mit dem Pendel interagiert, oder in eine inaktive Konfiguration, in der die Rampe nicht mit dem Pendel interagiert. In der radialen Einstellausgestaltung kann die Rampe radial außerhalb des Pendels sein, wenn sie deaktiviert ist, und in der axialen Einstellausgestaltung kann die Rampe axial von dem Pendel versetzt sein, wenn sie deaktiviert ist. Die Rampe kann in einem Beispiel hydraulisch oder in einem anderen Beispiel elektromagnetisch eingestellt werden.
5 zeigt zudem den Pendelabstimmmechanismus 402 in einem zweiten Abstimmzustand. Im zweiten Abstimmzustand werden die Arretierbolzen 420 in die Arretierbolzenaussparungen 422 in dem Kurbelwellenabschnitt 408 zurückgezogen, was bewirkt, dass sich der Träger 406 während der Kurbelwellendrehung radial nach außen bewegt Somit sind die Arretierbolzenvorrichtungen 418 von dem Träger 406 entkoppelt. Auf diese Weise wird der Massenmittelpunkt des Pendels 404 nach außen bewegt, um zum Beispiel Drehmomenteingänge von Kolben in angeschalteten Zylindern zu dämpfen. Der zweite Abstimmzustand in dem Pendelabstimmmechanismus 402 kann als Reaktion auf eine andere Motorordnung eines VDE-Motors aktiviert werden. Beide dieser Ordnungen ermöglichen es dem Motor, bei einer niedrigeren Drehzahl ohne erhöhte NVH untertourig zu laufen, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
6 zeigt eine Seitenansicht des Pendelabstimmmechanismus 402. Die Befestigungsbolzen 414 und Schlitze 416 sind zusammen mit einem der Arretierbolzen 420 abgebildet. Es versteht sich, dass sich die Befestigungsbolzen 414 auf Grundlage der Konfiguration der Bolzen in den Bolzenvorrichtungen 418, die in 5 gezeigt ist, radial frei in den Schlitzen 416 bewegen können. Insbesondere bewegen sich die Befestigungsbolzen 414 aufgrund der Zentrifugalkraft, die während der Kurbelwellendrehung auf das Pendel wirkt, in den Schlitzen 416 radial nach außen, wenn die Arretierbolzen 420 außer Eingriff gebracht sind. 6 zeigt zudem den Träger 406 und den Kurbelwellenabschnitt 408 sowie einen der Rollbolzen 410.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Hydraulikzylinder an der Schnittstelle zwischen dem Pendel und dem Kurbelwellenabschnitt bereitgestellt sein. In einem derartigen Beispiel kann die hydraulische Betätigungsbaugruppe dazu ausgestaltet sein, den Fluiddruck in dem Hydraulikzylinder zu variieren, um die radiale Position des Pendels in Bezug auf den Kurbelwellenabschnitt zu variieren. Zum Beispiel kann das Pendel radial von dem Kurbelwellenabschnitt wegbewegt werden, wenn ein Druck in dem Hydraulikzylinder erhöht wird. Umgekehrt kann das Pendel radial zurückgezogen und in Richtung des Kurbelwellenabschnitts bewegt werden, wenn der Druck in dem Hydraulikzylinder verringert wird.
7 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Pendelabstimmmechanismus 700. Der Pendelabstimmmechanismus 700 beinhaltet wiederum einen Kurbelwellenabschnitt 702 und einen Träger 704. Es versteht sich, dass ein Pendel auf eine ähnliche Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Pendelabstimmmechanismen an dem Träger 704 montiert sein kann. Daher wird auf eine redundante Beschreibung der Kürze halber verzichtet.
Der Pendelabstimmmechanismus 700 beinhaltet Rollbolzen 706, die in Rollbolzenaussparungen 708 sitzen. Das System beinhaltet ferner Öffnungen 710 (z.B. bogenförmige Öffnungen), die in dem Träger 704 sitzen und die die Rollbolzen 706 einstellbar in Eingriff nehmen. Die Rollbolzen 706 können gestufte Abschnitte 711 und 713 (z.B. Stufenrollen) beinhalten. Der Abschnitt 711 der Bolzen weist einen größeren Durchmesser auf als der Abschnitt 713 der Bolzen. Die Rollbolzen 706 können axial einstellbar sein, um die Ineingriffnahme des Abschnitts 711 mit größerem Durchmesser oder des Abschnitts 713 mit kleinerem Durchmesser der Bolzen mit den Trägeröffnungen 710 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Bewegung des Pendels eingestellt werden, um die Abstimmordnung des Pendels zu ändern. Somit wird die Dynamik des Systems variiert, um es dem System zu ermöglichen, unterschiedliche Abstimmordnungen zu erreichen.
Die Rollbolzen 706 beinhalten zudem einen konischen Abschnitt 712, der es den Rollbolzen 706 und den Öffnungen 710 ermöglicht, reibungslos zwischen den beiden Abstimmzuständen zu wechseln. Obwohl zwei gestufte Bolzenabschnitte in 7 gezeigt sind, versteht es sich, dass in anderen Ausführungsformen zusätzliche gestufte Flächen verwendet werden können. Die Rollbolzen 706 werden während der vorgenannten Abstimmzustandsübergänge in Längsrichtung bewegt. Eine Längsachse 714 ist in 7 als Referenz dargestellt.
Ein erster Satz von Fluidleitungen 716 stellt einem ersten Abschnitt der Rollbolzenaussparungen 708 Fluid bereit. Ein zweiter Satz von Fluidleitungen 718 stellt einem zweiten Abschnitt der Rollbolzenaussparungen 708 Fluid bereit. Auf diese Weise kann das Druckfluid, das gegenüberliegenden Seiten der Rollbolzen zugeführt wird, variiert werden. Die Variation des Drucks auf beiden Seiten der Rollbolzen ermöglicht, dass die axiale Position der Rollbolzen eingestellt wird. Wenn zum Beispiel der Druck in dem zweiten Satz von Fluidleitungen 718 größer als der Druck in dem ersten Satz von Fluidleitungen ist, bewegen sich die Rollbolzen 706 axial nach außen, wobei Abschnitte des Rollbolzens mit größerem Durchmesser mit der Trägeröffnung 710 in Eingriff gebracht werden. Die Abstimmordnung hängt von der Größe des Rollbolzens ab. Durch Wechseln von einem Rollbolzenabschnitt mit einem größeren Durchmesser zu einem Rollbolzenabschnitt mit einem kleineren Durchmesser und umgekehrt ändert sich die Abstimmordnung. Wenn der Druck in dem ersten Satz von Fluidleitungen 716 dagegen umgekehrt größer ist als in dem zweiten Satz von Fluidleitungen 718, ziehen sich die Rollbolzen axial in die Rollbolzenaussparungen 708 zurück. Folglich stehen Abschnitte der Rollbolzen mit kleineren Durchmessern mit der Trägeröffnung 710 in Eingriff, was zu einer anderen Abstimmordnung führt.
Die 8-9 zeigen ferner ein weiteres Beispiel für einen Pendelabstimmmechanismus 800. Der Pendelabstimmmechanismus 800 beinhaltet mehrere bogenförmige Öffnungen 802 und 804 in einem Pendel 806. Die bogenförmigen Öffnungen 802 und 804 weisen unterschiedliche Formen auf, wobei die Öffnung 802 einen längeren Bogen bildet als die Öffnung 804. Der Pendelabstimmmechanismus 800 beinhaltet zudem einen einstellbaren Rollbolzen 808. Der Rollbolzen 808 ist axial einstellbar (z. B. in den Ansichten, die in den 8-9 gezeigt sind, in die in die Seite hineinführende Richtung und die aus der Seite herausführenden Richtung). Somit kann der Rollbolzen 808 selektiv eine der bogenförmigen Öffnungen 802, 804 in Eingriff nehmen. Der Rollbolzen 808 kann wiederum hydraulisch eingestellt werden. 8 zeigt insbesondere den Rollbolzen 808, wie er die bogenförmige Öffnung 802 in Eingriff nimmt, während 9 den Rollbolzen zeigt, wie er die bogenförmige Öffnung 804 in Eingriff nimmt. Indem es ermöglicht wird, dass das Rollbolzen entweder in die kleinere oder die größere bogenförmige Öffnung passt, ändert sich der Weg des Pendels während der Kurbelwellendrehung. Auf diese Weise kann die Bahn des Pendels eingestellt werden, um die Abstimmordnung des Pendels zu ändern. Eine einstellbare Rampe 810, ähnlich den anderen in dieser Schrift beschriebenen Rampen, kann ebenfalls in dem Pendelabstimmmechanismus 800 bereitgestellt sein, um zu ermöglichen, dass das Pendel 806 zurück in Richtung der Kurbel gedrückt wird.
12 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Drehmomentwandlers 1200 mit einem Pendel 1202, das über einen Bolzen 1206 an eine Drehplatte 1204 gekoppelt ist. Ein Pendelabstimmmechanismus 1208 ist in 12 schematisch dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass der Pendelabstimmmechanismus eine größere strukturelle Komplexität aufweist, als in der Veranschaulichung in 12 dargestellt ist. Somit können Ausführungsformen des Pendelabstimmmechanismus 1208, die die vorstehend beschriebene(n) Pendelmasseneinstellung, Pendelschwerpunkteinstellung, Rollbolzendurchmessereinstellung und/oder Rollbolzenbahnwegeinstellungsmerkmale verwenden, zur Einstellung der Abstimmordnung verwendet werden. Zum Beispiel können in der Drehplatte 1204 hydraulisch betätigte und axial zurückziehbare Bolzen (z. B. Rollbolzen oder Arretierbolzen) beinhaltet sein, die in diese passen.
Die 1-9 und 12 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls sie als einander direkt in Kontakt stehend oder direkt aneinandergekoppelt gezeigt sind, können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als direkt miteinander in Kontakt stehend bzw. direkt aneinandergekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander anliegen bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur ein Zwischenraum befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als ein noch weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten zueinander oder an der linken/rechten Seite voneinander gezeigt werden, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Im in dieser Schrift verwendeten Sinne kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine senkrechte Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Anordnung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Von daher sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen dargestellt werden, vertikal über den anderen Elementen positioniert. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
10 zeigt ein Verfahren 1000 für den Betrieb eines Motorsystems. Das Verfahren 1000 kann durch die vorstehend in Bezug auf die 1-9 beschriebenen Motorsysteme ausgeführt werden. In anderen Beispielen kann das Verfahren 1000 jedoch über andere geeignete Motorsysteme umgesetzt werden. Das Verfahren 1000 kann in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuerung gespeichert sein. Darüber hinaus kann das Verfahren 1000 Anweisungen innerhalb einer Steuerung sowie durch die Steuerung ergriffene Handlungen beinhalten.
Bei 1002 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können Motordrehzahl, Motorlast, Drosselstellung, Pedalstellung usw. beinhalten.
Bei 1004 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob ein Übergang zwischen Zylinderbetriebsmodi (einem VDE-Modus und einem Nicht-VDE-Modus) umgesetzt werden soll. Im VDE-Modus kann ein Teil der Zylinder abgeschaltet werden, während im Nicht-VDE-Modus alle Zylinder angeschaltet sein können. Eine derartige Bestimmung kann auf Grundlage von Änderungen der Motordrehzahl und/oder Motorlast erfolgen. Zum Beispiel kann der VDE-Modus für den Modusübergang vorgesehen sein, wenn die Motordrehzahl unter einen Schwellenwert fällt (z. B. 4000 Umdrehungen pro Minute (U/min), 3500 U/min, 3000 U/min, 2500 U/min usw.). Umgekehrt kann, wenn die Motordrehzahl über die Schwellendrehzahl ansteigt, der Nicht-VDE-Modus für den Modusübergang vorgesehen sein. In einigen Beispielen kann die Motorlast zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob ein Auftreten eines Modusübergangs geplant ist. Zum Beispiel kann der VDE-Modus gewählt werden, wenn sowohl die Motordrehzahl als auch die Motorlast jeweils unter einem Schwellenwert liegen. Somit kann das Verfahren einen bevorstehenden Modusübergang (JA bei 1004) bestimmen, wenn die Motordrehzahl und/oder die Motorlast den/die Schwellenwert(e) unterschreiten oder übersteigen, und das Verfahren geht zu 1006 über. In anderen Beispielen können der VDE- und der Nicht-VDE-Modus jedoch auf Grundlage einer Fahrereingabe, die eine Moduseinstellung erfordert, oder zum Beispiel, wenn Motorkomponenten beeinträchtigt sind, ausgewählt werden.
Wenn jedoch die Motordrehzahl und/oder Motorlast ihren jeweiligen Schwellenwert nicht unterschreiten oder übersteigen, bestimmt das Verfahren, dass kein Modusübergang durchgeführt wird (NEIN bei 1004) und das Verfahren geht zu 1008 über, wo die aktuelle Betriebsstrategie des Motors beibehalten wird. Zum Beispiel kann der Motor die aktuelle Motorordnung und den zugehörigen Zylinderanschalt-/Zylinderabschaltzustand beibehalten.
Bei 1006 beinhaltet das Verfahren das Auswählen des Zylinderbetriebsmodus. Wie vorstehend erwähnt, kann der VDE-Modus ausgewählt werden, wenn die Motordrehzahl und/oder Motorlast einen jeweiligen Schwellenwert unterschreitet/unterschreiten. Alternativ kann der VDE-Modus ausgewählt werden, wenn Ventile oder Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die einem Teil der Zylinder entsprechen, beeinträchtigt sind. Umgekehrt kann der Nicht-VDE-Modus ausgewählt werden, wenn die Motordrehzahl und/oder Motorlast über einen jeweiligen Schwellenwert steigt/steigen.
Bei 1010 beinhaltet das Verfahren das Übergehen in den Nicht-VDE-Modus. Das Übergehen in den Nicht-VDE-Modus kann die Schritte 1012-1014 beinhalten. Bei 1012 beinhaltet das Verfahren das Anschalten der Motorzylinder. Zum Beispiel kann das Öffnen/Schließen von Einlass- und/oder Auslassventilen zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung in zuvor abgeschalteten Zylindern eingeleitet werden. Bei 1014 beinhaltet das Verfahren das Überführen des Pendelabstimmsystems in einen ersten Abstimmzustand. Um in den ersten Abstimmzustand einzutreten, können in einem Beispiel der Schwerpunkt und/oder die Masse eines oder mehrerer der Pendel eingestellt werden, um Vibrationen zu dämpfen, die durch das oszillierende Drehmoment des Motors verursacht werden. In anderen Beispielen kann der Abstimmzustand des Pendelabstimmsystems eingestellt werden, indem der Durchmesser des Rollbolzens, der in die bogenförmige Öffnung in dem Pendel hineinpasst, verändert wird und/oder indem ein einstellbarer Rollbolzen mit einer bogenförmigen Öffnung in einer anderen Größe in dem Pendel in Eingriff gebracht wird. Wenn sich die Anzahl der angeschalteten Zylinder ändert, ändert sich daher die Motorordnung und das oszillierende Drehmoment, das die Pendel dämpfen, wird ebenfalls geändert.
Bei 1016 beinhaltet das Verfahren das Übergehen in den VDE-Modus. Das Übergehen in den VDE-Modus kann die Schritte 1018-1020 beinhalten. Bei 1018 beinhaltet das Verfahren das Abschalten eines Teils der Zylinder. Zum Beispiel können die Einlass- und/oder Auslassventile, die einem Teil der Zylinder entsprechen, geschlossen gehalten werden. Zusätzlich oder alternativ können Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündfunken in den abgeschalteten Zylindern verhindert werden. Auf diese Weise wird der Verbrennungsvorgang in den abgeschalteten Zylindern ausgesetzt. Bei 1020 beinhaltet das Verfahren das Überführen des Pendelabstimmsystems in einen zweiten Abstimmzustand. Um in den zweiten Abstimmungszustand einzutreten, können der Pendelschwerpunkt, die Pendelmasse, der Rollbolzendurchmesser und/oder die Rollbolzenbahn eingestellt werden, wie vorstehend erörtert. Das Verfahren 1000 ermöglicht, dass die durch das Motorsystem bereitgestellte Dämpfung dynamisch eingestellt wird, um Änderungen der Motorordnung zu berücksichtigen, die durch Zylinderabschaltung und -wiederanschaltung verursacht werden. Infolgedessen kann das oszillierende Drehmoment des Motors für verschiedene Motorordnungen gedämpft werden, im Gegensatz zu anderen Ausgestaltungen, die zum Beispiel nur eine einzelne Motorordnung dämpfen können. Somit ermöglicht das Verfahren 1000, dass die Kraftstoffeffizienz des Motors erhöht wird, indem zum Beispiel die Untertourigkeitsgrenze bei verschiedenen Motorordnungen ohne verschlechterte NVH verringert wird.
11 zeigt eine grafische Ausführungsform einer Steuertechnik für ein Pendelabstimmsystem. In jedem Diagramm ist die Zeit auf der Abszisse angegeben. Ein Verlauf 1102 gibt den Betriebszustand (d. h. einen angeschalteten Zustand („AN“) und einen abgeschalteten Zustand („AUS“)) des VDE-Modus an. Wie vorstehend erörtert, ist ein Teil der Zylinder in dem Motor abgeschaltet (z. B. ist der Verbrennungsbetrieb unterbrochen), wenn der VDE-Modus in Betrieb ist, und sind alle Zylinder im Motor angeschaltet, wenn der VDE-Modus nicht in Betrieb ist. Ein Verlauf 1104 gibt den Betriebszustand des Pendelabstimmsystems an (d. h. einen ersten Abstimmzustand und einen zweiten Abstimmzustand). Ein Verlauf 1106 gibt die Motordrehzahl an und ein Motordrehzahlschwellenwert, der einen VDE-Modusübergang auslöst, ist bei 1108 angegeben.
Wie dargestellt, fällt die Motordrehzahl bei t1 unter den Schwellenwert 1108. Als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl den Schwellenwert unterschreitet, geht der Motor in den VDE-Modus über, in dem ein Teil der Zylinder abgeschaltet wird und das Pendelabstimmsystem geht in den ersten Abstimmzustand über. In dem ersten Abstimmzustand werden die Masse und/oder der Schwerpunkt des Pendels, die Rollengröße oder die Rollbolzenbahn verändert, um die Änderung der Motorordnung zu berücksichtigen, die durch die Abschaltung der Zylinder verursacht wird. Zum Beispiel können Pendeldämpfungsmechanismen, die den abgeschalteten Zylindern entsprechen, betrieben werden, um die Masse zu verringern und/oder den Schwerpunkt des Pendels näher an die Drehachse der Kurbelwelle zu bewegen, um eine andere Motorordnung zu berücksichtigen.
Der technische Effekt des Bereitstellens einer Kurbelwelle mit einstellbaren Tilgerpendeln besteht darin, NVH über verschiedene Motorordnungen hinweg zu verringern. Durch Reduzieren des oszillierenden Drehmoments bei verschiedenen Motorordnungen kann die Motordrehzahl bei verschiedenen Motorordnungen reduziert werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen näher beschrieben. In einem Aspekt wird ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Kurbelwelle, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist, wobei die Kurbelwelle Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Pendeln, die an eine Vielzahl von Wangen gekoppelt sind; und einen Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, das in der Vielzahl von Pendeln beinhaltet ist, oder an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, das in einem Drehmomentwandler beinhaltet ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels auf Grundlage der Motorordnung abzustimmen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Motorsystem bereitgestellt. Das Motorsystem beinhaltet eine Kurbelwelle, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist; eine Vielzahl von Pendeln, die entweder direkt oder durch eine benachbarte Komponente an die Kurbelwelle gekoppelt sind; und einen Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, das in der Vielzahl von Pendeln beinhaltet ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels auf Grundlage der Motorordnung abzustimmen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, um einen Abstimmzustand des zugehörigen Pendels auf Grundlage einer Veränderung der Motorordnung einer Vielzahl von Zylindern einzustellen; wobei das zugehörige Pendel an eine Wange auf einer Kurbelwelle gekoppelt ist oder in einem Drehmomentwandler oder in einer anderen Komponente, die drehend mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, beinhaltet ist; und wobei die Wange an einen Kurbelzapfen gekoppelt ist, der an einen Kolben in einem von der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist.
In einem weiteren Aspekt wird ein Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Kurbelwelle, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist, wobei die Kurbelwelle Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Pendeln, die an eine Vielzahl von Wangen gekoppelt sind, die sich von Kurbelzapfen erstrecken; und einen Pendelabstimmmechanismus, der an ein Pendel gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels abzustimmen, wobei das Pendel in der Vielzahl von Pendeln in der Kurbelwelle beinhaltet ist; eine Steuerung, die Folgendes umfasst: computerlesbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung während eines Zylinderabschaltübergangs die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Pendelabstimmmechanismus, um eine Masse des Pendels, einen Schwerpunkt des Pendels, eine Rollbahn des Pendels oder einen Durchmesser eines Rollbolzens, der in eine Öffnung in dem Pendel hineinpasst, als Reaktion auf eine Einstellung der Motorordnung einzustellen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Motorsystem ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen umfassen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung während einer Zylinderabschaltbedingung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Pendelabstimmmechanismus zum Einstellen der Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Zylinderabschaltbedingung eine Bedingung beinhalten, bei der ein Teil der Vielzahl von Zylindern abgeschaltet wird und die Motorordnung eingestellt wird.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Teil der Vielzahl von Zylindern als Reaktion auf eine Änderung einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast abgeschaltet werden.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, eine Masse des zugehörigen Pendels einzustellen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, einen Schwerpunkt des zugehörigen Pendels in Bezug auf eine Drehachse der Kurbelwelle einzustellen.
In einem der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus einen Arretierbolzen beinhalten, der dazu konfiguriert ist, in einer Eingriffsposition einen festen radialen Abstand zwischen der Kurbelwelle und einem Träger beizubehalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Arretierbolzen zur hydraulischen Betätigung zwischen der Eingriffsposition und einer gelösten Position konfiguriert sein.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, die Rollbahn für eine andere Abstimmordnung zu ändern.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann sich die Größe des Rollbolzens ändern, um die Abstimmordnung zu ändern.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus mit einem ersten Abstimmzustand, wenn ein Teil der Vielzahl von Zylindern abgeschaltet ist, und das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus mit einem zweiten Abstimmzustand, der sich von dem ersten Abstimmzustand unterscheidet, wenn der Teil der Vielzahl von Zylindern angeschaltet ist, beinhalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen einer Masse von einem oder mehreren der Pendelabstimmmechanismen beinhalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen eines Schwerpunkts von einem oder mehreren der Pendelabstimmmechanismen beinhalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, einen Schwerpunkt des zugehörigen Pendels in Bezug auf eine Drehachse der Kurbelwelle einzustellen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus hydraulisch einstellbar sein.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Einstellung der Motorordnung durch eine Abschaltung eines Teils der Vielzahl von Zylindern eingeleitet werden.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus hydraulisch eingestellt werden.
In einem der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus einen Arretierbolzen beinhalten, der dazu konfiguriert ist, in einer Eingriffsposition einen festen radialen Abstand zwischen der Kurbelwelle und einem Träger beizubehalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, eine Masse des zugehörigen Pendels einzustellen, um die Dämpfungseigenschaften abzustimmen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert sein, einen Durchmesser eines Rollbolzens, der das zugehörige Pendel an einem Träger befestigt, einzustellen, um die Dämpfungscharakteristiken abzustimmen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Pendelabstimmmechanismus zwei unterschiedliche bogenförmige Öffnungen mit einem einstellbaren Rollbolzen beinhalten, der dazu konfiguriert ist, über eine Einstellung der Rollbolzenbahn selektiv mit den zwei verschiedenen bogenförmigen Öffnungen in Eingriff zu treten, um die Dämpfungscharakteristiken abzustimmen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen eines Durchmessers eines Rollbolzens, der das zugehörige Pendel an einem Träger befestigt, beinhalten.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Ineingriffbringen einer von einer Vielzahl unterschiedlicher bogenförmiger Öffnungen in dem zugehörigen Pendel mit einem einstellbaren Rollbolzen beinhalten.
In einer anderen Darstellung wird ein Kurbelwellendämpfungssystem bereitgestellt, das ein einstellbares Pendel beinhaltet, das an eine Seite einer Kurbelwelle gekoppelt ist, die einem Kurbelzapfen gegenüberliegt, der an einen Kolben in einem Zylinder gekoppelt ist, wobei das einstellbare Pendel dazu ausgestaltet ist, eine Masse und/oder einen Schwerpunkt des einstellbaren Pendels als Reaktion auf Übergänge zwischen einem Teilzylinderabschaltungsmodus und einem Vollzylinderanschaltungsmodus einzustellen.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der auf einem nichttransitorischem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist der Ausdruck „im Wesentlichen“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufzufassen, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben. Die Motorordnung ist kein Prozentsatz.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche 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 und 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 Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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 Patentliteratur

US 9068617 B2 [0003]

Claims

Motorsystem, das Folgendes umfasst: eine Kurbelwelle, die an eine Vielzahl von Kolben in einer Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist; eine Vielzahl von Pendeln, die entweder direkt oder durch eine benachbarte Komponente an die Kurbelwelle gekoppelt sind; und einen Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, das in der Vielzahl von Pendeln beinhaltet ist und dazu konfiguriert ist, Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels auf Grundlage einer Motorordnung einzustellen.
Motorsystem nach Anspruch 1, das ferner eine Steuerung mit in einem nichttransitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen umfasst, die bei Ausführung während einer Zylinderabschaltbedingung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Pendelabstimmmechanismus, um die Dämpfungseigenschaften des zugehörigen Pendels einzustellen.
Motorsystem nach Anspruch 2, wobei die Zylinderabschaltbedingung eine Bedingung beinhaltet, bei der ein Teil der Vielzahl von Zylindern abgeschaltet wird und die Motorordnung eingestellt wird.
Motorsystem nach Anspruch 3, wobei der Teil der Vielzahl von Zylindern als Reaktion auf eine Änderung einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast abgeschaltet wird.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert ist, eine Masse des zugehörigen Pendels einzustellen, um die Dämpfungseigenschaften abzustimmen.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert ist, einen Durchmesser eines Rollbolzens, der das zugehörige Pendel an einem Träger befestigt, einzustellen, um die Dämpfungseigenschaften abzustimmen.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Pendelabstimmmechanismus dazu konfiguriert ist, einen Schwerpunkt des zugehörigen Pendels in Bezug auf eine Drehachse der Kurbelwelle einzustellen.
Motorsystem nach Anspruch 7, wobei der Pendelabstimmmechanismus einen Arretierbolzen beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, in einer Eingriffsposition einen festen radialen Abstand zwischen der Kurbelwelle und einem Träger beizubehalten.
Motorsystem nach Anspruch 8, wobei der Arretierbolzen zur hydraulischen Betätigung zwischen der Eingriffsposition und einer gelösten Position konfiguriert ist.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Pendelabstimmmechanismus zwei unterschiedliche bogenförmige Öffnungen mit einem einstellbaren Rollbolzen beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, über eine Einstellung der Rollbolzenbahn selektiv mit den zwei verschiedenen bogenförmigen Öffnungen in Eingriff zu treten, um die Dämpfungscharakteristiken abzustimmen.
Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Pendelabstimmmechanismus, der an ein zugehöriges Pendel gekoppelt ist, um einen Abstimmzustand des zugehörigen Pendels auf Grundlage einer Änderung der Motorordnung einer Vielzahl von Zylindern einzustellen; wobei das zugehörige Pendel an eine Wange an einer Kurbelwelle gekoppelt ist oder in einem Drehmomentwandler oder einer anderen Komponente beinhaltet ist, die drehend an die Kurbelwelle gekoppelt ist; und wobei die Wange an einen Kurbelzapfen gekoppelt ist, der an einen Kolben in einem der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus mit einem ersten Abstimmzustand, wenn ein Teil der Vielzahl von Zylindern abgeschaltet ist, und das Betreiben des Pendelabstimmmechanismus mit einem zweiten Abstimmzustand, der sich von dem ersten Abstimmzustand unterscheidet, wenn der Teil der Vielzahl von Zylindern angeschaltet ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen einer Masse von einem oder mehreren der Pendelabstimmmechanismen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen eines Schwerpunkts von einem oder mehreren der Pendelabstimmmechanismen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einstellen des Abstimmzustands des Pendelabstimmmechanismus das Einstellen eines Durchmessers eines Rollbolzens, der das zugehörige Pendel an einem Träger befestigt, oder das Ineingriffbringen einer von einer Vielzahl unterschiedlicher bogenförmiger Öffnungen in dem zugehörigen Pendel mit einem einstellbaren Rollbolzen beinhaltet.