DE102021102275A1 - Verfahren und systeme zum motorstart im anschluss an einen leerlaufstopp - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren und Systeme zum Motorstart im Anschluss an einen Leerlaufstopp bereit. Es sind Verfahren und Systeme zum Neustarten eines Motors im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren nach dem Empfangen einer Motorneustartanforderung während eines Motorleerlaufstopps das Einleiten der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder und das Anschalten eines Startermotors auf Grundlage einer vorhergesagten Zeit des Erreichens des Spitzendrucks im Zylinder beinhalten.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Neustarten eines Motors im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Während Zwischenstopps eines Fahrzeugs, wie etwa an einer Ampel, kann ein Motor einige Zeit im Leerlauf laufen. Um den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen und die Emissionsqualität zu verbessern, kann der Fahrzeugmotor mit einer Start-Stopp-Funktion (in dieser Schrift auch als Leerlaufstopp bezeichnet) ausgestattet sein, um längeren Leerlauf durch vorübergehendes Abstellen des Motors und anschließendes Neustarten des Motors, wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind, zu reduzieren. Bei Hybridfahrzeugen kann der Motor im Leerlauf gestoppt werden, wenn Bedingungen zum Antreiben des Fahrzeugs über ein Elektromotordrehmoment erfüllt sind. Im Anschluss an jeden Leerlaufstopp kann der Motor über einen Startermotor oder einen riemengetriebenen Anlasser/Generator (belt-integrated starter generator - BISG) angelassen werden, sobald die Bedingungen für einen Motorneustart erfüllt sind.
  • Es sind verschiedene Ansätze zum Neustarten eines Motors im Anschluss an einen Leerlaufstopp bereitgestellt. In einem Beispiel, wie in US 7,011,063 gezeigt, lehren Condemine et al. das Einstellen der Kraftstoffzufuhr und des Zündfunkens nach Angabe eines Motorleerlaufstopps, um den Motor an einer vorbestimmten Position zu stoppen. Vor der Motorabschaltung wird Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt, der in der Verdichtungsposition gestoppt werden soll. Beim Empfangen einer Motorneustartanforderung wird, während ein Startermotor in Eingriff genommen wird, eine Zündung in dem Zylinder durchgeführt, in den Kraftstoff eingespritzt wurde, um den Kraftstoff zu verbrennen und die Motordrehung zu ermöglichen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann das Ineingriffnehmen des Startermotors zusammen mit der Verbrennung in einem Zylinder bewirken, dass sich der Kolbenkopf des Motors bewegt, bevor das Verbrennungsereignis seinen Höhepunkt erreicht, und folglich die durch die Verbrennung erzeugte Energie nicht vollständig genutzt werden kann, um die Effizienz des Startereignisses zu verbessern. Außerdem kann es möglicherweise bei einer bestimmten Betriebsbedingung nicht durchführbar sein, den Motor in einer gewünschten Position zu stoppen, und der Zylinder, in den Kraftstoff eingespritzt wurde, der nicht gezündet wird, kann möglicherweise nicht in der gewünschten Position gestoppt werden, wodurch die Auswirkung der Verbrennung in diesem Zylinder auf den Motorstart verringert wird. Ein Hybridfahrzeug kann über seine Lebensdauer bis zu eine Million Mal gestartet werden, was die Hardware, die zum Starten des Motors verwendet wird, wie etwa einen Startermotor oder einen BISG, nachteilig beeinflussen kann.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren gelöst werden, das Folgendes umfasst: Verfahren für einen Motor, das Folgendes umfasst: vor einem ersten Motorneustart im Anschluss an einen Leerlaufstopp, Einleiten der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder und bei einem Schwellendruck in dem ausgewählten Zylinder Ineingriffnehmen einer Anlasservorrichtung, um den Motor anzulassen. Auf diese Weise kann die Effizienz des Startereignisses durch das Koordinieren einer Ineingriffnahme einer Anlasservorrichtung mit einem Erreichen eines Spitzendrucks in einem Zylinder verbessert werden.
  • Als ein Beispiel kann als Reaktion darauf, dass Leerlaufstoppbedingungen erfüllt werden (wie etwa als Reaktion darauf, dass ein Motorleerlauf länger als eine Schwellendauer dauert), ein Motorleerlaufstopp eingeleitet werden und kann die Motorverbrennung ausgesetzt werden. Ein Zylinder, der in einem Arbeitstakt (Expansionstakt) gestoppt wurde, kann ermittelt werden und ein Volumen des Zylinders kann geschätzt werden. Nach einer Angabe eines nachfolgenden Motorneustarts kann Kraftstoff in den ermittelten Zylinder eingespritzt werden und ein Zündfunken kann ausgelöst werden. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air fuel ratio - AFR) in dem Zylinder kann in Abhängigkeit von der Zylinderposition, der Motortemperatur, des Luftdrucks usw. geschätzt werden. Ein zeitbasierter Verbrennungsanteil, der eine Zeitdauer angibt, die während der Verbrennung benötigt wird, um Kraftstoff in Energie umzuwandeln, kann auf Grundlage der Zylinderposition, Motortemperatur, des Luftdrucks, des AFR usw. geschätzt werden. Ein Zeitpunkt für das Erreichen des Spitzendrucks, der der höchsten Energiefreisetzung durch die Verbrennung entspricht, kann auf Grundlage des zeitbasierten Verbrennungsanteils geschätzt werden. Eine Ineingriffnahme einer Anlasservorrichtung, wie etwa eines Startermotors oder eines BISG, kann mit dem Zeitpunkt des Erreichens des Spitzendrucks koordiniert werden. Der Befehl von der Steuerung zum Anschalten der Anlasservorrichtung wird unmittelbar vor Erreichen des Spitzendrucks übertragen. Im Anschluss an die Inneingriffnahme der Anlasservorrichtung kann die Verbrennung in allen Motorzylindern eingeleitet werden und kann das Anlassen des Motors über die Anlasservorrichtung fortgesetzt werden, bis eine Schwellenmotordrehzahl erreicht ist.
  • Auf diese Weise kann durch Synchronisieren der höchsten Energiefreisetzung durch die Verbrennung, die in einem Zylinder durchgeführt wird, und der Ineingriffnahme einer Anlasservorrichtung eine maximale Drehmomentunterstützung durch die Verbrennung genutzt werden. Durch Koordinieren mehrerer Drehmomentquellen kann die Effizienz eines Motorstarts verbessert werden. Durch Senden des Befehls zum Anschalten der Anlasservorrichtung unmittelbar vor Erreichen des Spitzendrucks können die Kolbenbewegung über die Anlasservorrichtung und aufgrund der Verbrennung synchronisiert werden. Die technische Wirkung des Durchführens der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder unmittelbar vor dem Anlassen des Motors besteht darin, dass die durch die Anlasservorrichtung zum Anlassen eines Motors verrichtete Arbeit verringert werden kann, wodurch der Verschleiß in der Hardware der Anlasservorrichtung verringert wird. Insgesamt können durch Verbessern der Effizienz eines Motorstartereignisses die Emissionsqualität, die Bedienerzufriedenheit und die Funktionsfähigkeit der Hardware verbessert werden.
  • 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 zeigt ein beispielhaftes Motorsystem, das an ein Hybridfahrzeug gekoppelt ist.
    • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das zum Neustarten des Motors im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp umgesetzt werden kann.
    • 3 zeigt eine erste beispielhafte Zeitachse einer Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts.
    • 4 zeigt ein Beispiel für einen Motorleerlaufstart, auf den ein Motorneustart folgt.
    • 5A zeigt eine zweite beispielhafte Zeitachse einer Kraftstoffeinspritzung und Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts.
    • 5B zeigt eine dritte beispielhafte Zeitachse einer Kraftstoffeinspritzung und Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, das umgesetzt werden kann, um einen Modus eines Motorneustarts im Anschluss an einen Leerlaufstopp auszuwählen, um das Fahrerbedarfsdrehmoment bereitzustellen, während ein Dringlichkeitsniveau des Motorstarts erfüllt wird.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Neustarten eines Motors im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Ein beispielhaftes Motorsystem eines Hybridfahrzeugs, das eine Anlasservorrichtung beinhaltet, ist in 1 gezeigt. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine durchzuführen, wie etwa die beispielhafte Routine aus den 2 und 6, um einen Betrieb einer Anlasservorrichtung und eine Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder während eines Motorneustarts im Anschluss an eine Leerlaufstopp zu koordinieren. Ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzung und vorteilhafte Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts ist in den 3 und 5A, B gezeigt. Eine beispielhafte Zeitachse eines Motorleerlaufstopps, auf den ein Neustart folgt, ist in 4 gezeigt.
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Fahrzeugsystem 100 zeigt, das ein Fahrzeug 101 und ein Motorsystem 103 umfasst. 1 zeigt einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 in dem Motorsystem 103. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Brennkammer (ein Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 beinhalten. Der Druck in der Brennkammer 30 kann über einen Zylinderdrucksensor 115 bestimmt werden, der an die Brennkammer 30 gekoppelt ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Eine Position der Kurbelwelle kann über einen Hall-Effekt-Sensor (Kurbelwellensignalsensor) 118 bestimmt werden, der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der zudem als Motordrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl an gleichmäßig beabstandeten Impulsen erzeugen.
  • Ein Startermotor 171 kann über ein Schwungrad 161 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um das Anlassen (z. B. Drehen des Motors über den Anlasser) des Motors 10 zu ermöglichen, was typischerweise zum Starten des Motors verwendet wird. Der Startermotor 171 kann über eine bordeigene Batterie mit Leistung versorgt werden. Beim Starten eines Motors wird nach der erfolgten Verbrennung die Betätigung des Anlassers beendet, da die Verbrennung das Drehen des Motors erleichtert. In einem Beispiel kann es sich bei dem Startermotor 171 um einen herkömmlichen Startermotor handeln. In anderen Beispielen kann es sich bei dem Startermotor 171 um einen integrierten Startermotor handeln, wie etwa diejenigen, die typischerweise in Hybridfahrzeugen zu finden sind.
  • Der Startermotor kann in einem riemengetriebenen integrierten Anlasser/Generator (BISG) enthalten sein, wobei ein Elektromotor/Generator (der im Elektromotormodus arbeitet) ein Drehmoment zum Anlassen des Verbrennungsmotors über einen Riemenantrieb während Verbrennungsmotorneustartbedingungen bereitstellt. Während anderer Bedingungen kann der Elektromotor/Generator im Generatormodus betrieben werden, um eine Systembatterie unter Verwendung von überschüssigem Verbrennungsmotordrehmoment zu laden.
  • Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal 48 abführen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskanal 48 können über ein Einlassventil 72 bzw. Auslassventil 74 selektiv mit der Brennkammer 30 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
  • In diesem Beispiel können das Einlassventil 72 und das Auslassventil 74 durch Nockenbetätigung über ein jeweiliges Nockenbetätigungssystem 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere von einem System zur Nockenprofilumschaltung (cam profile switching - CPS), variablen Nockensteuerung (variable cam timing - VCT), variablen Ventilsteuerung (variable valve timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) nutzen, die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Die Position des Einlassventils 72 und Auslassventils 74 kann durch einen Positionssensor 75 bzw. 77 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können bzw. kann das Einlassventil 72 und/oder das Auslassventil 74 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Brennkammer 30 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen gesteuert wird, beinhalten.
  • Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist direkt an die Brennkammer 30 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer oder in der Oberseite der Brennkammer (wie gezeigt) montiert sein. Kraftstoff kann durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben werden. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die in einer Konfiguration, die sogenannte eine Einlasskanaleinspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts der Brennkammer 30 bereitstellt, in dem Ansaugkrümmer 44 angeordnet ist.
  • Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 beinhalten, die eine Drosselklappe 64 aufweist. In diesem konkreten Beispiel kann die Position 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 Konfiguration handelt, die gemeinhin als elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control - ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Ansaugluft zu variieren, die der Brennkammer 30 neben anderen Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselpositionssignal TP bereitgestellt werden. Der Luftansaugkanal 42 kann den Ansauglufttemperatursensor (intake air temperature sensor - IAT-Sensor) 125 und den Barometerdrucksensor (barometric pressure sensor - BP-Sensor) 128 beinhalten. Der IAT-Sensor 125 schätzt eine Ansauglufttemperatur, die bei Motorvorgängen verwendet werden soll, und stellt der Steuerung 12 ein Signal bereit. Gleichermaßen schätzt der BP-Sensor 128 den Umgebungsdruck für Motorvorgänge und stellt der Steuerung 12 ein Signal bereit. Der Ansaugkanal 42 kann ferner einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der jeweiligen Signale MAF und MAP an die Steuerung 12 beinhalten.
  • Ein Abgassensor 126 ist stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt gezeigt. Bei dem Sensor 126 kann es sich um einen beliebigen Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (air/fuel ratio - AFR) des Abgases handeln, wie etwa um eine lineare Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine binäre Lambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), einen NOx-, HC- oder CO-Sensor.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung 70 ist stromabwärts des Abgassensors 126 entlang des Abgaskanals 48 angeordnet gezeigt. Bei der Vorrichtung 70 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (three-way catalyst - TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln. In einigen Ausführungsformen kann die Abgasreinigungsvorrichtung 70 während des Betriebs des Motors 10 durch Betreiben von mindestens einem Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses periodisch zurückgesetzt werden.
  • Ferner kann ein System zur Abgasrückführung (AGR) 140 einen gewünschten Teil des Abgases aus dem Abgaskanal 48 über einen AGR-Kanal 142 in den Ansaugkrümmer 44 leiten. Die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellte AGR-Menge kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Ferner kann ein AGR-Sensor 146 innerhalb des AGR-Kanals 142 angeordnet sein und eine Angabe von einem oder mehreren von Druck, Temperatur und Bestandteilskonzentration des Abgases bereitstellen. Eine lineare Lambdasonde 172 kann an dem Ansaugkanal stromabwärts der Ansaugdrossel positioniert sein, um die AGR-Regulierung zu erleichtern. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 dazu verwendet werden, die Temperatur des Gemisches aus Luft und Kraftstoff in der Brennkammer zu regulieren, womit ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung während einiger Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Ferner kann während einiger Bedingungen ein Teil der Verbrennungsgase durch Steuern der Auslassventilsteuerung, wie etwa durch Steuern eines Mechanismus zur variablen Ventilsteuerung, in der Brennkammer zurückgehalten oder eingeschlossen werden.
  • Während Bedingungen, bei denen der Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers unter einen Schwellenwert abnimmt, wie etwa, wenn das Fahrzeug an einer Verkehrsampel gestoppt wird, kann der Motor im Leerlauf laufen, bis der Drehmomentbedarf zunimmt. Ein längerer Leerlauf kann sich negativ auf die Kraftstoffeffizienz und die Emissionsqualität auswirken. Als Reaktion darauf, dass Motorleerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, kann ein automatischer Start-Stopp-Betrieb ausgeführt werden, um die Motorleerlaufdauer zu reduzieren. Falls zum Beispiel bestimmt wird, dass der Motor bereits länger als eine Schwellendauer im Leerlauf läuft, kann die Verbrennung ausgesetzt werden und kann der Motorbetrieb gestoppt werden (Leerlaufstopp). Als Reaktion darauf, dass Motorleerlaufstartbedingungen erfüllt sind, kann der Motor neu gestartet werden (Leerlaufstart) und kann die Verbrennung wieder aufgenommen werden. Vor dem Motorneustart wird ein Zylinder auf Grundlage einer Stopposition des Motors ausgewählt und die Verbrennung kann in dem ausgewählten Zylinder eingeleitet werden, indem Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird und dann ein Zündfunken in dem ausgewählten Zylinder ausgelöst wird. Der ausgewählte Zylinder kann ein Zylinder sein, der in einem Arbeitstakt gestoppt wird, wobei sich eine Kolbenposition innerhalb des ausgewählten Zylinders proximal zu einer Position des oberen Totpunkts (OT) relativ zu einem Zylinderkopf befindet. Eine einzuspritzende Kraftstoffmenge kann auf einem oder mehreren von der Kolbenposition, einer Motortemperatur und einem Luftdruck basieren. Als ein Beispiel ist die Kraftstoffmenge, die vor dem Motorneustart in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird, geringer als eine andere Kraftstoffmenge, die nach Abschluss des Anlassens des Motors über den Startermotor 171 in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird. Ein Zeitpunkt für das Erreichen eines Spitzendrucks während der Verbrennung kann auf Grundlage von einem oder mehreren von der Kolbenposition, der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Motortemperatur und dem Luftdruck geschätzt/modelliert werden. Nach der Schätzung des Zeitpunkts für das Erreichen des Spitzendrucks (bei der es sich um den Zeitpunkt handelt, an dem die höchste Energiemenge durch die Verbrennung freigesetzt wird), kann die Steuerung einen Befehl zum Auslösen des Startermotors 171 senden, unmittelbar bevor der Druck in dem Zylinder den Spitzendruck erreicht, um die Auslösung des Startermotors 171 mit dem Erreichen des Spitzendrucks zu synchronisieren. Unmittelbar nach dem Anschalten des Startermotors 171 kann die Verbrennung in jedem Motorzylinder auch durch Einspritzen von Kraftstoff und Auslösen eines Zündfunkens in jedem Motorzylinder eingeleitet werden. Der Startermotor 171 kann betrieben werden, bis sich eine Motordrehzahl auf eine Schwellendrehzahl erhöht, und dann kann der Startermotor 171 abgeschaltet werden.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicherchip 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des Abgas- und Ansaug-AFR von der Lambdasonde 126 bzw. 172, des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 120; dem Zylinderdruck (cylinder pressure - CP) von dem Zylinderdrucksensor 115; der Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einer Zylinderkopftemperatur (engine head temperature - EHT) von einem Temperatursensor, der an den Zylinderkopf gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; und eines Absolutkrümmerdrucksignals, absolute manifold pressure - MAP, von dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe den Unterdurck oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass unterschiedliche Kombinationen aus den vorstehenden Sensoren verwendet werden können, wie etwa ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Motordrehmoments bereitstellen. Ferner kann dieser Sensor gemeinsam mit der erfassten Motordrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen.
  • Auf den Nurlesespeicher 106 des Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die nichttransitorische Anweisungen darstellen, die zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie sonstiger Varianten, die vorweggenommen, aber nicht explizit aufgezählt werden, durch den Prozessor 102 ausführbar sind. Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und jeder Zylinder kann gleichermaßen einen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen usw. beinhalten.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung 12 gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf eine Motorlast, die für eine Dauer länger als eine Schwellendauer niedriger als ein Schwellenwert ist, einen Motorleerlaufstopp einleiten, indem sie ein Signal an die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 sendet, um die Kraftstoffeinspritzung des Motorzylinders auszusetzen. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung während eines Motorneustarts ein Signal an einen Aktor des Startermotors 171 senden, um den Startermotor 171 zu einem Zeitpunkt anzuschalten, der einem höchsten Zylinderinnendruck eines Zylinders entspricht, bei dem die Verbrennung durchgeführt wird, um den Motorneustart zu unterstützen.
  • In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 101 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 101 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 101 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 in Eingriff genommen sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung in Eingriff oder außer Eingriff zu nehmen, um die Kurbelwelle 40 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebesystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
  • Auf diese Weise ermöglicht das System aus 1 ein System für einen Motor, das Folgendes umfasst: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher zu Folgendem gespeichert sind: als Reaktion auf eine Motorneustartanforderung im Anschluss an einem Motorleerlaufstopp Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder, der mit einem Kolben an einer Position des oberen Totpunkts (OT) innerhalb des Zylinders gestoppt ist, Auslösen eines Zündfunkens in dem Zylinder, um die Verbrennung zu starten, und Anschalten eines Startermotors, um den Kolben zu einem Zeitpunkt der höchsten Energiefreisetzung durch die Verbrennung zu bewegen.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Neustarten eines Motors im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen in dieser Schrift enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 können aktuelle Fahrzeug- und Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Diese können zum Beispiel Folgendes einschließen: eine Drehmomentanforderung des Bedieners, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT), eine Zylinderkopftemperatur (EHT), eine Motorlast, Umgebungsbedingungen (wie etwa eine Umgebungsfeuchtigkeit, -temperatur und einen Umgebungsluftdruck), eine Abgastemperatur, einen Krümmerdruck, einen Krümmerluftstrom und einen Batterieladestand usw.
  • Bei 204 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob Motorleerlaufstoppbedingungen erfüllt sind und ob ein Auslaufen des Motors eingeleitet werden kann. In einem Beispiel können Bedingungen für einen Motorleerlaufstopp einen Motorleerlauf während einer Dauer über einer Schwellendauer beinhalten. Zum Beispiel kann ein Motorleerlauf stattfinden, während sich das Fahrzeug bei einer Verkehrskontrolle steht, wenn die Motorlast unter einem Schwellenwert liegt (wie etwa, wenn das Fahrzeug stationär ist). Ein Betrieb des Motors mit der Leerlaufdrehzahl während einer Dauer über einer Schwellendauer kann zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und einem erhöhten Niveau an Abgasemissionen führen. Zudem kann die Schwellendauer auf einem Kraftstoffpegel in dem Kraftstofftank beruhen. Falls der Kraftstoffpegel in dem Kraftstofftank in einem Beispiel niedriger als ein Schwellenpegel ist, kann die Schwellendauer verringert werden, sodass womöglich kein zusätzlicher Kraftstoff für den Motorleerlauf verbraucht wird.
  • Motorleerlaufstoppbedingungen können ferner einen Ladezustand (state of charge - SOC) beinhalten, der größer als der Ladezustand der Batterie ist. Die Steuerung kann den Batterie-SOC anhand eines voreingestellten Mindestschwellenwerts prüfen und wenn bestimmt wird, dass der Batterie-SOC mindestens zu über 30 % aufgeladen ist, kann der automatische Motorstopp aktiviert werden. Das Bestätigen von Motorleerlaufstoppbedingungen kann ferner eine Angabe beinhalten, dass ein Elektromotor eines Starter/Generators betriebsbereit ist. Der Status einer Klimaanlage kann geprüft werden und vor dem Einleiten eines Motorleerlaufstopps kann verifiziert werden, dass die Klimaanlage keine Anforderung zum Neustarten des Motors ausgegeben hat, wie es angefordert werden kann, falls Klimatisierung gewünscht ist. Die Ansauglufttemperatur kann geschätzt und/oder gemessen werden, um zu bestimmen, ob sie innerhalb eines ausgewählten Temperaturbereichs liegt. In einem Beispiel kann die Ansaugtemperatur über einen Temperatursensor geschätzt werden, der sich in dem Ansaugkrümmer befindet, und kann ein Motorleerlaufstopp eingeleitet werden, wenn die Ansauglufttemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Außerdem kann die Motortemperatur geschätzt und/oder gemessen werden, um zu bestimmen, ob sie innerhalb eines ausgewählten Temperaturbereichs liegt. In einem Beispiel kann die Motortemperatur aus einer Motorkühlmitteltemperatur abgeleitet werden und kann ein Motorleerlaufstopp eingeleitet werden, wenn die Motorkühlmitteltemperatur über einer Schwellenmotortemperatur liegt. Das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment kann geschätzt werden und eine Bestätigung eines Motorleerlaufstopps kann als Reaktion auf ein von dem Fahrer angefordertes Drehmoment eingeleitet werden, das niedriger als ein Schwellenwert ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann geschätzt werden und es kann beurteilt werden, ob sie unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert (z. B. 3 mph) liegt, kann zum Beispiel ein Motorleerlaufstopp angefordert werden, selbst wenn das Fahrzeug nicht stillsteht. Ferner kann eine Abgasreinigungsvorrichtung, die an den Abgaskrümmer des Motors gekoppelt ist, analysiert werden, um zu bestimmen, dass keine Anforderung eines Motorneustarts vorgenommen worden ist.
  • Falls bestimmt wird, dass keine Motorleerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, kann bei 206 der aktuelle Motorbetrieb fortgesetzt werden, ohne dass der Start-Stopp-Betrieb des Motors eingeleitet wird; so kann der Motor etwa weiterhin laufen, wobei Zylinder Kraftstoff verbrennen. Falls bestätigt wird, dass Motorleerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, kann bei 208 die Verbrennung ausgesetzt werden, um den Motor in den Leerlaufstopp zu versetzen, bis eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs erfolgt. Um die Verbrennung auszusetzen, kann die Kraftstoffzufuhr zu den Motorzylindern ausgesetzt werden. Die Steuerung kann ein Signal an einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzventile senden, die an die Motorzylinder gekoppelt sind, um die Kraftstoffeinspritzung in jeden der Zylinder zu stoppen. Außerdem kann die Steuerung ein Signal an die Zündkerze senden, die an jeden Zylinder gekoppelt ist, um den Zündfunken zu deaktivieren. Sobald die Verbrennung ausgesetzt ist, kann der Motor auslaufen und kann die Motordrehzahl allmählich auf null abnehmen. Der Verbrennungsmotor kann im Stillstand gehalten werden, bis die Neustartbedingungen erfüllt sind.
  • Bei 210 kann eine Motorstoppposition bestimmt werden, um einen Zylinder zu ermitteln, der in einem Arbeitstakt (Expansionstakt) gestoppt wurde. Wenn der Motor aufhört, zu drehen, kann jeder Zylinder in einer bestimmten Position gestoppt (geparkt) werden. Als ein Beispiel kann in einem Vierzylindermotor ein erster Zylinder im Ansaugtakt gestoppt werden, kann ein zweiter Zylinder in einem Verdichtungstakt gestoppt werden, kann ein dritter Zylinder in einem Arbeitstakt gestoppt werden und kann ein vierter Zylinder in einem Ausstoßtakt gestoppt werden. Auf Grundlage der gestoppten Position des Motors kann die Steuerung einen Zylinder (wie etwa Zylinder A) ermitteln, der in einem Arbeitstakt gestoppt wurde. Als ein Beispiel kann der Zylinder A in einer Position nahe an oder an seiner Position des oberen Totpunkts (OT) gestoppt werden, wobei sich der Kolben proximal zum Zylinderkopf befindet. Ein Zylinder, der in einem Arbeitstakt gestoppt wurde, wird ausgewählt, da in dieser Position jedes Zylinderventil geschlossen ist, was bewirkt, dass der Druck in dem Zylinder begrenzt ist und zunimmt, wenn ein Verbrennungsereignis in diesem Zylinder auftritt.
  • Bei 212 kann das Volumen des ermittelten Zylinders (Zylinder A) geschätzt werden. Das Volumen des Zylinders kann auf Grundlage der Stopposition des Zylinders, wie etwa der relativen Position des Kolbens innerhalb der Bohrung des Zylinders und der Zylindergeometrie, geschätzt werden. In einem Beispiel kann die Steuerung eine Lookup-Tabelle verwenden, um das Zylindervolumen auf Grundlage einer Position des Kolbens innerhalb des Zylinders zu schätzen. Die Kolbenposition kann als Eingabe in die Lookup-Tabelle verwendet werden und das Zylindervolumen kann die Ausgabe sein.
  • Bei 214 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob Motorneustartbedingungen erfüllt sind. In einem Beispiel können Motorneustartbedingungen im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp eine Zunahme der Motorlast beinhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob das Bremspedal freigegeben ist. Die Fahrpedalposition kann ebenfalls bestimmt werden, zum Beispiel über einen Pedalpositionssensor, um zu bestimmen, ob zusätzlich zur Freigabe des Bremspedals das Fahrpedal betätigt worden ist. Der Status der Klimaanlage kann geprüft werden, um zu verifizieren, ob eine Anforderung zum Neustart vorgenommen worden ist, wie es der Fall sein kann, wenn Klimatisierung gewünscht ist. Der SOC der Batterie kann geschätzt werden, um zu schätzen, ob er unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. In einem Beispiel kann es gewünscht sein, dass die Batterie mindestens 30 % aufgeladen ist. Dementsprechend kann ein Motorstart angefordert werden, um die Batterie auf einen gewünschten Wert aufzuladen.
  • Die Motorneustartbedingungen können ferner beinhalten, dass eine Anforderung von einer Abgasreinigungsvorrichtung zum Neustarten des Motors erfolgt ist. In einem Beispiel kann die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung geschätzt und/oder durch einen Temperatursensor gemessen werden, und falls die Temperatur unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, kann ein Motorneustart angefordert werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann geschätzt werden und es kann beurteilt werden, ob sie über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert (z. B. 3 mph) liegt, kann zum Beispiel ein Motorstart angefordert werden. Es kann bestimmt werden, ob die elektrische Last des Motors über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, wobei als Reaktion darauf ein Motorstart angefordert wird (z. B. zum Reduzieren des Entladens der Batterie). In einem Beispiel kann die elektrische Last vom Benutzer betriebene Nebenverbraucher, eine elektrisch betriebene Klimaanlage usw. umfassen.
  • Falls bestimmt wird, dass die Motorneustartbedingungen nicht erfüllt worden sind, kann der Motor bei 216 im gestoppten Zustand gehalten werden und die Verbrennung kann möglicherweise nicht wieder aufgenommen werden. Wenn bestimmt wird, dass die Motorneustartbedingungen erfüllt sind, kann bei 218 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) eines bevorstehenden Verbrennungsereignisses in dem ermittelten Zylinder geschätzt werden. Das AFR kann durch die Steuerung in Abhängigkeit von einem oder mehreren von der Kolbenposition in dem Zylinder, der Motortemperatur (wie etwa Motorkühlmitteltemperatur oder Zylinderkopftemperatur) und dem Luftdruck geschätzt werden. Das AFR kann die Energiemenge bestimmen, die durch die Verbrennung erzeugt wird.
  • Bei 220 kann Kraftstoff in den ermittelten Zylinder eingespritzt werden, während die Kraftstoffeinspritzung in andere Motorzylinder inaktiv bleiben kann. Die Kraftstoffmenge, die selektiv in den ermittelten Zylinder eingespritzt werden soll, kann auf Grundlage des bestimmten AFR geschätzt werden. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann auf einem oder mehreren von der Kolbenposition, einer Motortemperatur und einem Luftdruck basieren. Als ein Beispiel kann die Kraftstoffmenge, die zur Verbrennung in den ermittelten Zylinder vor dem Anlassen des Motors eingespritzt wird, geringer sein als eine Kraftstoffmenge, die in den ermittelten Zylinder (und andere Motorzylinder) eingespritzt wird, nachdem das Anlassen des Motors abgeschlossen ist, wie etwa, wenn der Motor durch Verbrennung betrieben wird. Auf diese Weise kann eine geringere Kraftstoffmenge verwendet werden, um den Motorstart zu erleichtern. Die Steuerung kann ein Signal nur an einen Aktor einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung senden, die an den ermittelten Zylinder gekoppelt ist, um Kraftstoff in den ermittelten Zylinder einzuspritzen, wenn sich der Zylinder bei oder nahe an seinem OT befindet. Die Drosselöffnung kann auch auf Grundlage des AFR eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Gemisch in den ermittelten Zylinder eintritt.
  • Bei 222 kann nach der Kraftstoffeinspritzung ein Zündfunken in dem ermittelten Zylinder ausgelöst werden, während der Zündfunken für andere Motorzylinder inaktiv bleiben kann. Eine Zeitverzögerung zwischen Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken kann auf Grundlage einer Position eines Kolbens in dem ermittelten Zylinder, der Motortemperatur, des Luftdrucks und des bestimmten AFR geschätzt werden. Die Steuerung kann ein Signal an einen Aktor einer Zündkerze senden, die an den Zylinder gekoppelt ist, um den Zündfunken auszulösen. Der Zündfunken kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem ermittelten Zylinder entzünden und die Verbrennung in dem ermittelten Zylinder einleiten, während in allen anderen Motorzylindern weiterhin keine Verbrennung erfolgt.
  • Bei 224 kann ein Zeitpunkt des Erreichens eines Schwellendrucks in dem ermittelten Zylinder während der Verbrennung geschätzt werden (wie vorhergesagt). In einem Beispiel kann der Schwellendruck ein Spitzendruck sein, der in dem Zylinder während der Verbrennung erreicht wird. Ein zeitbasierter Verbrennungsanteil in dem Zylinder kann durch die Steuerung in Abhängigkeit von einem oder mehreren von dem AFR, der Kolbenposition, der Motortemperatur und dem Luftdruck geschätzt werden. Der zeitbasierte Verbrennungsanteil gibt die Wärmefreisetzungsrate durch die Verbrennung und eine Zeitdauer an, die während der Verbrennung benötigt wird, um Kraftstoff in Energie umzuwandeln. Auf Grundlage des geschätzten zeitbasierten Verbrennungsanteils kann die Steuerung einen Zeitpunkt für das Erreichen des Schwellendrucks schätzen, der der höchsten Energiefreisetzung durch die Verbrennung entspricht. Aufgrund der Verbrennung kann sich der Kolben nach unten bewegen, während die Verbrennung einen Anstieg des Zylinderdrucks verursacht. Wenn das Anlassen des Motors mit der Freisetzung von Energie synchronisiert wird, kann der Kolben gleichzeitig durch die beiden Drehmomentquellen (Verbrennung im Zylinder und Startermotor) bewegt werden, um den Motor effizient anzulassen.
  • Bei 226 kann das Motoranlasssystem (wie etwa eine Anlasservorrichtung) in Eingriff genommen werden, um mit dem Erreichen des Schwellendrucks (wie etwa des Spitzendrucks) an dem ermittelten Zylinder synchronisiert zu werden. Als ein Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage der Schätzung des Zeitpunkts des Erreichens des Schwellendrucks in dem Zylinder unmittelbar vor dem Erreichen des Schwellendrucks ein Signal (Befehl) an den Aktor der Anlasservorrichtung senden, sodass die Anlasservorrichtung zum gleichen Zeitpunkt angeschaltet werden kann, wie der Schwellenzylinderdruck erreicht wird. Durch das Anweisen der Betätigung der Anlasservorrichtung kurz vor dem Erreichen des Schwellendrucks können beliebige Kommunikationsverzögerungen beim Anschalten der Anlasservorrichtung aufgrund der Software oder aus mechanischen Gründen (wie etwa Softwareverzögerungen beim Anweisen der Hardwaretreiber, der Erregungszeit eines Relais/Transistors, und Zeit zum Aufbauen eines Feldstroms im Startermotor) berücksichtigt werden und kann der tatsächliche Start der Anlasservorrichtung dem Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks entsprechen. In einem Beispiel kann der Befehl zum Betätigen des Startermotors 2-10 Sekunden vor dem geschätzten Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks in dem ermittelten Zylinder gesendet werden. Auf diese Weise kann die Anlasservorrichtung den Kolbenkopf zum gleichen Zeitpunkt bewegen, wie wenn der Kolben aufgrund der Verbrennung im Zylinder bewegt wird. Als ein Beispiel kann, wie in Bezug auf die 5A-B erörtert, der Befehl an den Aktor der Anlasservorrichtung auf Grundlage der Kommunikationsverzögerungen bei der Anschaltung der Anlasservorrichtung vor der Kraftstoffeinspritzung in den ausgewählten Zylinder an die Anlasservorrichtung gesendet werden.
  • Alternativ kann der Zylinderinnendruck in dem ermittelten Zylinder über einen Zylinderdrucksensor überwacht werden und die Anlasservorrichtung kann angeschaltet werden, wenn die Drucksensorausgabe den Schwellendruck aufzeichnet. Die Anlasservorrichtung kann eines von einem Startermotor, einem riemengetriebenen Anlasser/Generator (BISG), einem P2-Elektromotor, (wobei P2 eine Position des Elektromotors zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebesystem ist) usw. sein. Nachdem die Anlasservorrichtung in Eingriff genommen wurde, können in jedem Motorzylinder die Kraftstoffzufuhr eingeleitet und der Zündfunken ausgelöst werden, um die Verbrennung in allen Zylindern zu starten.
  • 3 zeigt eine erste beispielhafte Zeitachse 300 einer Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während eines Motorneustarts im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Die Horizontale (x-Achse) zeigt die Zeit und die vertikalen Markierungen t0-t3 stellen signifikante Zeitpunkte während des Neustartprozesses dar. Die Vertikale (y-Achse) kennzeichnet den Druck in einem ausgewählten Motorzylinder, wobei die Verbrennung vor der Ineingriffnahme eines Startermotors während des Motorneustarts durchgeführt wird. Die Linie 302 zeigt eine Druckänderung innerhalb des ausgewählten Zylinders.
  • Wenn die Bedingungen für einen Motorneustart erfüllt sind, wird zum Zeitpunkt t1 Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt, wenn sich der Zylinder nahe an oder an einer Position des oberen Totpunkts (OT) befindet. Im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung wird zum Zeitpunkt t2 der Zündfunken ausgelöst. Der Zündfunken entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder und bewirkt eine Verbrennung. Mit fortschreitender Verbrennung wird Energie freigesetzt und der Druck im Zylinder nimmt zu. Zum Zeitpunkt t3 wird ein Spitzendruck innerhalb des Zylinders erreicht. In Abwesenheit von Verbrennung kann der Spitzendruck im Zylinder allmählich abgenommen haben, wie durch die gestrichelte Linie 304 gezeigt, da sich der Zylinder im Arbeitstakt befindet.
  • Der Startermotor wird ebenfalls bei Zeitpunkt t3 in Eingriff genommen, sodass die durch Verbrennung verursachte Kolbenbewegung und die Kolbenbewegung durch den Startermotor koordiniert werden. Durch das Koordinieren zwei separater Drehmomentquellen kann die Effizienz eines Motorstarts verbessert werden.
  • In einem Beispiel kann der Zeitpunkt der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung auf Grundlage einer Kommunikationsverzögerung zwischen der Anlasservorrichtung und der Motorsteuerung geschätzt werden. Die Kommunikationsverzögerung kann auf Grundlage des Systems, wie etwa der verwendeten Anlasservorrichtung und des Kommunikationsnetzwerks, das den Aktor der Anlasservorrichtung mit der Steuerung verbindet, variieren. Die Kommunikationsverzögerung kann für jedes System vorkalibriert sein und der Zeitpunkt der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung kann auf Grundlage der vorkalibrierten Kommunikationsverzögerung geschätzt werden, wie sie aus dem Speicher der Steuerung abgerufen wird. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann auch auf Grundlage der Kommunikationsverzögerung für die Ineingriffnahme des Startermotors eingestellt werden.
  • 5A zeigt eine zweite beispielhafte Zeitachse 500 einer Kraftstoffeinspritzung und Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Die Horizontale (x-Achse) kennzeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen t0-t4 stellen signifikante Zeitpunkte während des Neustartprozesses dar. Der erste Verlauf, Linie 504, kennzeichnet den Druck in einem ausgewählten Motorzylinder, wobei die Verbrennung vor der Ineingriffnahme eines Startermotors während des Motorneustarts durchgeführt wird. Der zweite Verlauf, Linie 506, kennzeichnet den Betrieb einer Anlasservorrichtung.
  • Wenn die Bedingungen für einen Motorneustart zum Zeitpunkt t0 erfüllt sind, kann die Steuerung die Kommunikationsverzögerung für die Anlasservorrichtung bestimmen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den vorkalibrierten Wert der Kommunikationsverzögerung (in Sekunden) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerung einen Befehl an den Aktor sendet, der an die Anlasservorrichtung gekoppelt ist, und der tatsächlichen Einleitung der Anlasservorrichtung abrufen. Auf Grundlage der Kommunikationsverzögerung kann die Steuerung den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und den Zeitpunkt des Sendens des Befehls an den Aktor, der an die Anlasservorrichtung gekoppelt ist, relativ zu dem Zeitpunkt t0 bestimmen, zu dem die Motorneustartbedingungen erfüllt werden.
  • In diesem Beispiel bestimmt die Steuerung bei t0, dass die Kommunikationsverzögerung für die Betätigung der Anlasservorrichtung D1 ist, und bei Zeitpunkt t1 sendet die Steuerung einen Befehl an den Aktor, der an die Anlasservorrichtung gekoppelt ist, um die Anlasservorrichtung anzuschalten. Nachdem der Befehl an die Anlasservorrichtung gesendet wurde, wird zum Zeitpunkt t2 Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt, wenn sich der Zylinder, der gestoppt wird, in einem Arbeitstakt befindet. Im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung wird zum Zeitpunkt t3 der Zündfunken ausgelöst. Der Zündfunken entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder und bewirkt eine Verbrennung. Mit fortschreitender Verbrennung wird Energie freigesetzt und der Druck im Zylinder nimmt zu. Zum Zeitpunkt t4 wird ein Spitzendruck innerhalb des Zylinders erreicht.
  • Der Befehl, der an den Anlasservorrichtungsaktor gesendet wurde, veranlasst, dass die Anlasservorrichtung zum Zeitpunkt t4 ausgelöst wird, sodass die durch die Verbrennung verursachte Kolbenbewegung und die Kolbenbewegung durch den Startermotor koordiniert werden. Durch das Koordinieren zwei separater Drehmomentquellen kann die Effizienz eines Motorstarts verbessert werden. In einer anderen Ausführungsform kann der tatsächliche Zeitpunkt des Anlassens des Startermotors nach dem Erreichen des Spitzendrucks liegen, wie etwa nach dem Zeitpunkt t4.
  • 5B zeigt eine dritte beispielhafte Zeitachse 550 einer Kraftstoffeinspritzung und Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung während des Motorneustarts im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Die Horizontale (x-Achse) kennzeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen t0-t4 stellen signifikante Zeitpunkte während des Neustartprozesses dar. Der erste Verlauf, Linie 524, kennzeichnet den Druck in einem ausgewählten Motorzylinder, wobei die Verbrennung vor der Ineingriffnahme eines Startermotors während des Motorneustarts durchgeführt wird. Der zweite Verlauf, Linie 526, kennzeichnet den Betrieb einer Anlasservorrichtung.
  • Wenn die Bedingungen für einen Motorneustart zum Zeitpunkt t0 erfüllt sind, kann die Steuerung die Kommunikationsverzögerung für die Anlasservorrichtung bestimmen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den vorkalibrierten Wert der Kommunikationsverzögerung (in Sekunden) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerung einen Befehl an den Aktor sendet, der an die Anlasservorrichtung gekoppelt ist, und der tatsächlichen Einleitung der Anlasservorrichtung abrufen.
  • In diesem Beispiel bestimmt die Steuerung bei t0, dass die Kommunikationsverzögerung für die Betätigung der Anlasservorrichtung D2 ist (D2 ist kleiner als D1 aus Beispiel 500), und bei Zeitpunkt t1 wird vor dem Senden eines Befehls zum Betätigen der Anlasservorrichtung Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt, wenn der Zylinder, der gestoppt wird, in einem Arbeitstakt ist. Im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung sendet die Steuerung zum Zeitpunkt t2 einen Befehl an den Aktor, der an die Anlasservorrichtung gekoppelt ist, um die Anlasservorrichtung anzuschalten. Nachdem der Befehl an die Anlasservorrichtung gesendet wurde, wird bei Zeitpunkt t3 ein Zündfunken ausgelöst. Der Zündfunken entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder und bewirkt eine Verbrennung. Mit fortschreitender Verbrennung wird Energie freigesetzt und der Druck im Zylinder nimmt zu. Zum Zeitpunkt t4 wird ein Spitzendruck innerhalb des Zylinders erreicht.
  • Der Befehl, der an den Anlasservorrichtungsaktor gesendet wurde, veranlasst, dass die Anlasservorrichtung zum Zeitpunkt t4 ausgelöst wird, sodass die durch die Verbrennung verursachte Kolbenbewegung und die Kolbenbewegung durch den Startermotor koordiniert werden. In einer anderen Ausführungsform kann der tatsächliche Zeitpunkt des Anlassens des Startermotors nach dem Erreichen des Spitzendrucks liegen, wie etwa nach dem Zeitpunkt t4. Auf diese Weise kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf Grundlage der Kommunikationsverzögerung der Anlasservorrichtung eingestellt werden und Kraftstoff kann eingespritzt werden, bevor oder nachdem der Befehl an den Aktor der Anlasservorrichtung gesendet wird, um die Anlasservorrichtung in Eingriff zu nehmen.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Routine bei 228 das Bestimmen, ob das Anlassen abgeschlossen ist. Das Anlassen kann abgeschlossen sein, wenn die Motordrehzahl eine Schwellendrehzahl erreicht. In einem Beispiel kann die Schwellendrehzahl eine Motorleerlaufdrehzahl sein. Wenn bestimmt wird, dass das Anlassen nicht abgeschlossen wurde, kann bei 230 das Anlassen des Motors fortgesetzt werden, indem die Anlasservorrichtung zusammen mit der Verbrennung in den Motorzylindern betrieben wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass das Anlassen abgeschlossen ist, kann bei 232 das Anlasssystem (die Anlasservorrichtung) deaktiviert werden und kann der Motor auf Grundlage der Verbrennung betrieben werden. Die Steuerung kann ein Signal an den Aktor der Anlasservorrichtung senden, um die Anlasservorrichtung zu deaktivieren.
  • Auf diese Weise kann während eines Motorleerlaufstopps als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs ein Zylinder ermittelt werden, der in einem Arbeitstakt geparkt ist, die Verbrennung kann in dem ermittelten Zylinder eingeleitet werden, ein Zeitpunkt des Erreichens des Spitzendrucks in dem ermittelten Zylinder kann vorhergesagt werden, und ein Startermotor kann angeschaltet werden, um das Anlassen des Motors mit dem Zeitpunkt des Erreichen des Spitzendrucks zu koordinieren.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Auswählen eines Motorneustartmodus im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp. Ein Motorneustartmodus kann eine Reihenfolge der Einleitung der Verbrennung und der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung beinhalten, um den Motor als Reaktion darauf, dass eine oder mehrere Bedingungen für einen Motorneustart erfüllt sind, anzulassen. Der Motor kann automatisch in einem Modus gestartet werden, der gemäß einem Dringlichkeitsniveau für den Motorstart ausgewählt ist, das aus Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt wird. Für Motorstarts mit geringer Dringlichkeit kann der Motor derart gestartet werden, dass die Energie zum Starten des Motors im Vergleich zu Motorstarts, die als Starts mit mittlerer oder hoher Dringlichkeit bestimmt werden, reduziert werden kann. Für Motorstarts mit hoher Dringlichkeit kann die maximale Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine und des Motors angefordert werden, sodass das Fahrerbedarfsdrehmoment rechtzeitig erfüllt werden kann. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass die Vielzahl von Startdringlichkeitsniveaus eine hohe Dringlichkeit, eine mittlere Dringlichkeit und eine niedrige Dringlichkeit beinhaltet. Das Verfahren 600 kann als Reaktion darauf ausgeführt werden, dass Bedingungen für einen Motorneustart (wie in Schritt 214 in 2 erläutert) im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp erfüllt wurden.
  • Bei 601 kann ein Dringlichkeitsniveau der Motorstartanforderung geschätzt werden. Eine Dringlichkeit eines Motorstarts kann auf Grundlage einer Abhängigkeit von dem Fahrerdrehmomentbedarf geschätzt werden, wobei das Dringlichkeitsniveau mit einem Anstieg des Fahrerdrehmomentbedarfs zunimmt (von geringer Dringlichkeit zu mittlerer Dringlichkeit und dann zu hoher Dringlichkeit). Als ein Beispiel wird auf Grundlage dessen, dass der Motorstart als Reaktion darauf angefordert wird, dass der Fahrerbedarf einen Schwellenwert überschreitet, wie etwa auf Grundlage einer Gaspedalbetätigung (hohe Gaspedalposition) geschätzt, dass eine Dringlichkeit des Motorstarts auf einem hohen Niveau liegt. Die Dringlichkeit kann auch als hoch geschätzt werden, wenn bestimmt wird, dass die Anlasservorrichtung ein unzureichendes Drehmoment aufweist, um den Motor zu starten und das angeforderte Fahrerbedarfsdrehmoment zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft (z. B. 0,5 Sekunden nach der Motorneustartanforderung) bereitzustellen. Als ein anderes Beispiel kann, wenn eine Systemkomponente, wie etwa ein bordeigenes Klimasteuersystem, der Urheber des Signals ist, das die Grundlage für die Motorstartanforderung bildet, dann bestimmt werden, dass die Dringlichkeit des Motorstarts eine niedrigere Dringlichkeit ist. Nichtsdestotrotz können einige Fahrzeugvorrichtungen, die die Grundlage für die Motorstartanforderung bilden, die Grundlage zum Einstellen der Dringlichkeit des Motorstarts auf ein mittleres Niveau sein. Zum Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass eine Motorabgassystemtemperaturüberwachung, die die Grundlage für eine Motorstartanforderung bildet, ein niedriges Dringlichkeitsniveau des Motorstarts rechtfertigt. Umgekehrt kann davon ausgegangen werden, dass eine erhebliche Änderung des Batterieladezustands in einem kurzen Zeitraum ein mittleres Dringlichkeitsniveau des Motorstarts rechtfertigt. Als ein anderes Beispiel kann, wenn es sich bei dem Urheber eines Signals, das eine Grundlage für die Motorstartanforderung bildet, um einen menschlichen Fahrzeugführer handelt, wobei der Fahrerbedarf den Schwellenwert nicht überschreitet, davon ausgegangen werden, dass die Dringlichkeit des Motorstarts eine mittlere Dringlichkeit ist. Dringlichkeitsniveaus des Motorstarts werden gemäß dem Urheber der Motorstartanforderung sowie Änderungsgeschwindigkeiten von Fahrzeugbetriebsparametern (z. B. Batterieladezustand) ausgewählt.
  • Bei 602 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob ein niedriges Dringlichkeitsniveau für den Motorstart geschätzt wurde.
  • Wenn bestimmt wird, dass der Motorstart im Anschluss an einen Motorleerlaufstopp von geringer Dringlichkeit ist, kann der Motor bei 604 in einem ersten Modus neu gestartet werden. Das Neustarten im ersten Modus kann bei 606 das Starten der Verbrennung in einem ausgewählten Motorzylinder vor der Ineingriffnahme des Startermotors beinhalten. Der ausgewählte Zylinder kann auf Grundlage einer Stoppposition des Motors ausgewählt werden, wobei der ausgewählte Zylinder in einem Arbeitstakt gestoppt wird, wobei sich jedes von einem Einlassventil und einem Auslassventil, die an den Zylinder gekoppelt sind, in einer geschlossenen Position befinden. Die Verbrennung beinhaltet das Einspritzen von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder über eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die an den Zylinder gekoppelt sind, und das Zünden des Kraftstoffs über einen Zündfunken. Bei Erreichen eines Schwellenverbrennungsdrucks in dem ausgewählten Zylinder kann die Anlasservorrichtung in Eingriff genommen werden. Der Motorneustart im ersten Modus wird unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 5A-B erläutert Durch Ausführen der Expansionsverbrennung vor dem Anlassen des Motors über eine Anlasservorrichtung kann der Spitzenstrom in der Anlasservorrichtung reduziert werden, das Spitzendrehmoment an einer Ritzelschnittstelle kann reduziert werden, wodurch die Drehmomentanforderungen der Anlasservorrichtung reduziert werden. Die maximale Drehmomentunterstützung durch die Verbrennung kann genutzt werden und der Motorneustart kann verbessert werden, während der Verschleiß der Anlasservorrichtung reduziert wird. Das Anlassen des Motors über die Anlasservorrichtung kann fortgesetzt werden, bis die Motordrehzahl eine Schwellendrehzahl erreicht, wie etwa die Motorleerlaufdrehzahl, und dann kann der Startermotor abgeschaltet werden und kann der Motor allein durch Verbrennung gedreht werden.
  • Wenn bestimmt wird, dass das Dringlichkeitsniveau der Motorneustartanforderung nicht niedrig ist, beinhaltet die Routine bei 608 das Bestimmen, ob das Dringlichkeitsniveau des Motorneustarts hoch ist. Wenn bestimmt wird, dass das Dringlichkeitsniveau der Motorneustartanforderung nicht hoch oder niedrig ist, kann bei 610 gefolgert werden, dass das Dringlichkeitsniveau der Motorneustartanforderung mittel ist. Als Reaktion auf eine Motorstartanforderung von mittlerer Dringlichkeit kann der Motor im zweiten Modus neu gestartet werden. Das Neustarten des Motors im zweiten Modus kann bei 612 das Starten der Verbrennung in einem oder mehreren Motorzylindern gleichzeitig mit der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung beinhalten. Nach der Kraftstoffeinspritzung kann der Zündzeitpunkt derart eingestellt werden, dass die Verbrennung und das Anlassen des Motors über die Anlasservorrichtung gleichzeitig erfolgen können. Das Anlassen des Motors über die Anlasservorrichtung kann fortgesetzt werden, bis die Motordrehzahl eine Schwellendrehzahl erreicht, wie etwa die Motorleerlaufdrehzahl. In diesem Modus kann dem Startermotor eine gewisse Unterstützung zum Anlassen des Motors bereitgestellt werden, während der Motorstart erleichtert wird.
  • Wenn bei 608 bestimmt wird, dass das Dringlichkeitsniveau des Motorstarts hoch ist, kann bei 614 der Motor im dritten Modus neu gestartet werden. Das Neustarten des Motors im dritten Modus kann bei 616 das Starten der Verbrennung in einem oder mehreren Motorzylindern nach der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung beinhalten. Die Anlasservorrichtung kann zuerst in Eingriff genommen werden, um den Motor anzulassen, und dann, nachdem der Motor für eine Schwellendauer angelassen wurde, können die Kraftstoffzufuhr eingeleitet und der Zündfunken in den Motorzylindern ausgelöst werden, um die Verbrennung zu starten. Indem das Anlassen des Motors allein über die Anlasservorrichtung eingeleitet wird, kann der Motorstart beschleunigt werden. Ein höherer Spitzenstrom des Startermotors kann verwendet werden, um den Motor ohne Unterstützung durch Drehmoment, das durch Verbrennung erzeugt wird, anzulassen, und eine höhere Haftreibung ist zu überwinden.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Betriebsabfolge 400, die einen Motorleerlaufstopp und einen nachfolgenden Neustart veranschaulicht. Die Horizontale (x-Achse) kennzeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen tl-t5 stellen signifikante Zeitpunkte beim Motorbetrieb dar.
  • Der erste Verlauf, Linie 402, zeigt die Motordrehzahl, die über einen Kurbelwellenpositionssensor geschätzt wird. Die gestrichelte Linie 403 kennzeichnet die Motorleerlaufdrehzahl, über der der Motor nicht mehr über den Betrieb eines Startermotors angelassen werden kann. Der zweite Verlauf, Linie 404, kennzeichnet eine Dauer, wenn der Motor im Leerlauf ohne Verbrennung gestoppt wird. Der dritte Verlauf, Linie 406, kennzeichnet die Kraftstoffeinspritzung in einen ersten ausgewählten Zylinder. Der erste Zylinder wird auf Grundlage einer Stoppposition des Motors bei Leerlaufstopp ausgewählt, wobei der erste Zylinder in einer Expansionsposition gestoppt wird. Der vierte Verlauf, Linie 408, kennzeichnet den Zündfunken in dem ausgewählten Zylinder. Der fünfte Verlauf, Linie 410, kennzeichnet den Druck innerhalb des ersten Zylinders, wie auf Grundlage von Eingaben von einem Zylinderdrucksensor geschätzt oder modelliert. Der sechste Verlauf, Linie 412, kennzeichnet den Betrieb eines Startermotors, um einen Motor aus dem Stillstand anzulassen.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 wird der Motor betrieben und das Fahrzeug wird über ein Motordrehmoment angetrieben. Kraftstoff wird in den ersten Zylinder eingespritzt und das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders wird im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung durch den Zündfunken gezündet. Der Druck im Zylinder variiert auf Grundlage des Zylinderhubs. Der Zylinderinnendruck erreicht einen Spitzenwert, wenn während der Verbrennung die höchste Energiemenge freigesetzt wird, wie etwa im Arbeitstakt. Da der Motor durch Verbrennung angetrieben wird, wird der Startermotor in einem inaktiven Zustand gehalten und wird nicht zum Anlassen des Motors verwendet.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird der Motor als Reaktion darauf, dass der Motor länger als die Schwellendauer bei seiner Leerlaufdrehzahl betrieben wird (Bedingung zum Einleiten eines Leerlaufstopps erfüllt), einem Leerlaufstopp unterzogen. Die Steuerung sendet ein Signal an die jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und Zündkerzen, die an jeden Motorzylinder gekoppelt sind, um die Kraftstoffzufuhr und die Zündfunken auszusetzen. Zwischen Zeitpunkt t1 und t2 wird der Motor einem Leerlaufstopp unterzogen, wobei eine Verbrennung in den Motorzylindern erfolgt.
  • Zum Zeitpunkt t2 wird als Reaktion auf eine erhöhte Drehmomentanforderung (Bedingung für Motorneustart erfüllt) Kraftstoff in einen Zylinder (erster Zylinder) eingespritzt, der im Arbeitstakt gestoppt wurde. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird auf Grundlage einer Position des Kolbens in dem Zylinder, einer Motortemperatur und einem Luftdruck bestimmt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist geringer als eine Kraftstoffmenge, die während des nachfolgenden Motorbetriebs nach dem Anlassen eingespritzt wird. Im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung wird zum Zeitpunkt t3 ein Zündfunken ausgelöst, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder zu zünden. Sobald die Verbrennung beginnt, erhöht sich der Zylinderinnendruck und eine Zeit zum Erreichen des Spitzenzylinderdrucks wird auf Grundlage der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Kolbenposition, der Motortemperatur und des Luftdrucks modelliert. Auf Grundlage des Modells wird vorhergesagt, dass der Spitzenzylinderdruck zum Zeitpunkt t4 erreicht wird.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird der Startermotor angeschaltet, um die Einleitung des Motoranlassens mit dem Spitzenzylinderdruck zu synchronisieren. Wenn der Spitzendruck erreicht ist, bewegt sich der Kolben und wird nach unten gedrückt. Das gleichzeitige Bewegen des Kolbens aufgrund von Verbrennung und Anlassen beschleunigen die Motordrehung. Ebenfalls zum Zeitpunkt t4 wird Kraftstoff in alle Motorzylinder eingeleitet und werden Zündfunken ausgelöst, wenn der Motor über den Startermotor angelassen wird. Zum Zeitpunkt t5 wird als Reaktion darauf, dass die Verbrennungsmotordrehzahl auf ihre Schwellendrehzahl (Leerlaufdrehzahl) 403 ansteigt, der Startermotor abgeschaltet.
  • Auf diese Weise kann durch Koordinieren eines Spitzenzylinderdrucks während der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder und eines Anlassens des Motors über eine Anlasservorrichtung der Motorstart beschleunigt werden. Durch Auswählen eines Zylinders, der in einer Expansionsposition gestoppt wird, kann die Verbrennung effizient in dem Zylinder durchgeführt werden, um das durch die Verbrennung erzeugte Drehmoment zu nutzen, um den Kolben während des Anlassens des Motors zu bewegen. Insgesamt kann durch ein Verwenden von zwei Drehmomentquellen zum Neustarten eines Motors die Neustarteffizienz verbessert werden und eine Beeinträchtigung der Anlasservorrichtung kann verhindert werden.
  • Auf diese Weise kann durch Synchronisieren der höchsten Energiefreisetzung durch die Verbrennung, die in einem Zylinder durchgeführt wird, und der Ineingriffnahme einer Anlasservorrichtung eine maximale Drehmomentunterstützung durch die Verbrennung genutzt werden. Durch Koordinieren mehrerer Drehmomentquellen kann die Effizienz eines Motorstarts verbessert werden. Durch Senden des Befehls zum Anschalten der Anlasservorrichtung unmittelbar vor Erreichen des Spitzendrucks können die Kolbenbewegung über die Anlasservorrichtung und aufgrund der Verbrennung synchronisiert werden. Die technische Wirkung des Durchführens der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder unmittelbar vor dem Anlassen des Motors besteht darin, dass die durch die Anlasservorrichtung zum Anlassen eines Motors verrichtete Arbeit verringert werden kann, wodurch der Verschleiß in der Hardware der Anlasservorrichtung verringert wird. Insgesamt können durch Verbessern der Effizienz eines Motorstartereignisses die Emissionsqualität, die Bedienerzufriedenheit und die Funktionsfähigkeit der Hardware verbessert werden.
  • In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Motor Folgendes: vor einem ersten Motorneustart im Anschluss an einen Leerlaufstopp, Einleiten der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder und bei einem Schwellendruck in dem ausgewählten Zylinder Ineingriffnehmen einer Anlasservorrichtung, um den Motor anzulassen. In dem vorstehenden Beispiel wird der ausgewählte Zylinder zusätzlich oder optional auf Grundlage einer Stoppposition des Motors ausgewählt, wobei der ausgewählte Zylinder in einem Arbeitstakt gestoppt wird, wobei sich jedes von einem Einlassventil und einem Auslassventil, die an den Zylinder gekoppelt sind, in einer geschlossenen Position befinden und wobei die Verbrennung vor dem Anlassen des Motors eingeleitet wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Einleiten der Verbrennung zusätzlich oder optional das Einspritzen von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder und dann das Auslösen des Zündfunkens in dem ausgewählten Zylinder, wobei das Verfahren ferner das Schätzen einer eingespritzten Kraftstoffmenge auf Grundlage eines oder mehrerer von einer Kolbenposition, einer Motortemperatur und einem Luftdruck umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Vorhersagen eines Zeitpunkts für das Erreichen des Schwellendrucks auf Grundlage von einem oder mehrerer der Kolbenposition, der eingespritzten Kraftstoffmenge, dem Zündzeitpunkt, einem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird, der Motortemperatur und des Luftdrucks. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Senden eines Befehls zum Einleiten der Anlasservorrichtung über eine Schwellendauer, bevor ein Druck in dem Zylinder den Schwellendruck erreicht, um die Einleitung der Anlasservorrichtung mit dem Erreichen des Schwellendrucks zu synchronisieren, wobei die Schwellendauer auf einer Kommunikationsverzögerung zwischen dem Senden des Befehls und der Einleitung der Anlasservorrichtung basiert. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele basiert der Zeitpunkt des Einspritzens des Kraftstoffs in den ausgewählten Zylinder zusätzlich oder optional auf der Kommunikationsverzögerung, wobei der Kraftstoff vor oder nach dem Senden des Befehls zum Einleiten der Anlasservorrichtung eingespritzt wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele ist der Schwellendruck zusätzlich oder optional gleich oder niedriger als ein Spitzenverbrennungsdruck, der während der Verbrennung in dem ausgewählten Zylinder erreicht wird, wobei das Verfahren ferner ein Schätzen des Zeitpunkts für das zum Erreichen des Schwellendrucks auf Grundlage einer Eingabe eines Zylinderdrucksensors, der an den ausgewählten Zylinder gekoppelt ist, umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional während des ersten Motorneustarts die Verbrennung vor der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung eingeleitet. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional bei einem zweiten Neustart, der sich von dem ersten Motorneustart unterscheidet, das Einleiten der Verbrennung gleichzeitig mit der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung und bei einem dritten Neustart, der sich von jedem von dem zweiten Neustart und dem ersten Motorneustart unterscheidet, das Einleiten der Verbrennung nach der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung. Ein beliebiges oder alle der vorstehenden Beispiele umfassen ferner zusätzlich oder optional das Auswählen eines von dem ersten Motorneustart, dem zweiten Motorneustart und dem dritten Motorneustart auf Grundlage eines Dringlichkeitsniveaus des Motorneustarts, wobei das Dringlichkeitsniveau in Abhängigkeit von dem Fahrerdrehmomentbedarf geschätzt wird. In einem oder allen der vorstehenden Beispiele ist die Anlasservorrichtung zusätzlich oder optional eines von einem Startermotor, einem riemengetriebenen integrierten Anlasser/Generator (BISG) und einem P2-Motor.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Motor umfasst: während eines Motorleerlaufstopps als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs Ermitteln eines Zylinders, der in einem Arbeitstakt geparkt ist, Einleiten der Verbrennung in dem ermittelten Zylinder, Vorhersagen eines Zeitpunkts des Erreichens des Spitzendrucks in dem ermittelten Zylinder, und Ineingriffnahme eines Startermotors, um das Anlassen des Motors mit dem Zeitpunkt des Erreichens des Spitzendrucks zu koordinieren. In dem vorstehenden Beispiel beinhaltet das Einleiten der Verbrennung zusätzlich oder optional das Einspritzen von Kraftstoff in den ermittelten Zylinder und dann das Auslösen eines Zündfunkens. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung in dem ermittelten Zylinder auf Grundlage von einem oder mehreren von einer Position eines Kolbens in dem ermittelten Zylinder, einer Motortemperatur und einem Luftdruck und das Einstellen einer eingespritzten Kraftstoffmenge in den ermittelten Zylinder auf Grundlage des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Schätzen einer Zeitverzögerung zwischen der Kraftstoffeinspritzung und dem Zündfunken abhängig von der Position des Kolbens in dem ermittelten Zylinder, der Motortemperatur, dem Luftdruck und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele basiert die Vorhersage des Zeitpunkts des Erreichens des Schwellendrucks auf mindestens einem von der Position des Kolbens, der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Motortemperatur und dem Luftdruck. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird der Startermotor zusätzlich oder optional durch Senden eines Befehls an einen Aktor des Startermotors vor dem vorhergesagten Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks angeschaltet, um den Startermotor zum Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks anzuschalten, wobei der Zeitpunkt des Sendens des Befehls auf einer Kommunikationsverzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Sendens des Befehls und der Anschaltung der Anlasservorrichtung basiert.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst ein System für einen Motor Folgendes: eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher zu Folgendem gespeichert sind: als Reaktion auf eine Motorneustartanforderung im Anschluss an einem Motorleerlaufstopp Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder, der mit einem Kolben an einer Position des oberen Totpunkts (OT) innerhalb des Zylinders gestoppt wurde, Auslösen eines Zündfunkens in dem Zylinder, um die Verbrennung zu starten, und Anschalten eines Startermotors, um den Motor in Koordination mit Druck durch die Verbrennung anzulassen. In dem vorstehenden Beispiel wird zusätzlich oder optional der Druck durch die Verbrennung in Abhängigkeit von der Motortemperatur, dem Luftdruck und einer in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge geschätzt. In einem oder allen der vorstehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional ein Befehl zum Anschalten des Startermotors vor dem Zeitpunkt des Erreichens eines höchsten Drucks durch die Verbrennung an den Startermotor übertragen.
  • 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 nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Programme 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 veranschaulichten 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 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-, I4-, 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.
  • Im hier verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufgefasst, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
  • Die folgenden Patentansprüche 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 Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen 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 7011063 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für einen Motor, das Folgendes umfasst: vor einem ersten Motorneustart im Anschluss an einen Leerlaufstopp, Einleiten der Verbrennung in einem ausgewählten Zylinder und bei einem Schwellendruck in dem ausgewählten Zylinder Ineingriffnehmen einer Anlasservorrichtung, um den Motor anzulassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ausgewählte Zylinder auf Grundlage einer Stoppposition des Motors ausgewählt wird, wobei der ausgewählte Zylinder in einem Arbeitstakt gestoppt wird, wobei sich jedes von einem Einlassventil und einem Auslassventil, die an den Zylinder gekoppelt sind, in einer geschlossenen Position befinden und wobei die Verbrennung vor dem Anlassen des Motors eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einleiten der Verbrennung das Einspritzen von Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder und dann das Auslösen des Zündfunkens in dem ausgewählten Zylinder beinhaltet, wobei das Verfahren ferner das Schätzen einer eingespritzten Kraftstoffmenge auf Grundlage eines oder mehrerer von einer Kolbenposition, einer Motortemperatur und einem Luftdruck umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Vorhersagen eines Zeitpunkts für das Erreichen des Schwellendrucks auf Grundlage von einem oder mehreren der Kolbenposition, der eingespritzten Kraftstoffmenge, dem Zündzeitpunkt, einem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird, der Motortemperatur und des Luftdrucks umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Senden eines Befehls zum Einleiten der Anlasservorrichtung über eine Schwellendauer, bevor ein Druck in dem Zylinder den Schwellendruck erreicht, umfasst, um die Einleitung der Anlasservorrichtung mit dem Erreichen des Schwellendrucks zu synchronisieren, wobei die Schwellendauer auf einer Kommunikationsverzögerung zwischen dem Senden des Befehls und der Einleitung der Anlasservorrichtung basiert, wobei der Zeitpunkt des Einspritzens des Kraftstoffs in den ausgewählten Zylinder auf der Kommunikationsverzögerung basiert, wobei der Kraftstoff vor oder nach dem Senden des Befehls zum Einleiten der Anlasservorrichtung eingespritzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwellendruck gleich oder niedriger als ein Spitzenverbrennungsdruck ist, der während der Verbrennung in dem ausgewählten Zylinder erreicht wird, wobei das Verfahren ferner das Schätzen des Zeitpunkts für das Erreichen des Schwellendrucks auf Grundlage einer Eingabe eines Zylinderdrucksensors, der an den ausgewählten Zylinder gekoppelt ist, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des ersten Motorneustarts die Verbrennung vor der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner bei einem zweiten Neustart, der sich von dem ersten Motorneustart unterscheidet, das Einleiten der Verbrennung gleichzeitig mit der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung und bei einem dritten Neustart, der sich von jedem von dem zweiten Neustart und dem ersten Motorneustart unterscheidet, das Einleiten der Verbrennung nach der Ineingriffnahme der Anlasservorrichtung umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Auswählen eines von dem ersten Motorneustart, dem zweiten Motorneustart und dem dritten Motorneustart auf Grundlage eines Dringlichkeitsniveaus des Motorneustarts umfasst, wobei das Dringlichkeitsniveau in Abhängigkeit von dem Fahrerdrehmomentbedarf geschätzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anlasservorrichtung eines von einem Startermotor, einem riemengetriebenen integrierten Anlasser/Generator (BISG) und einem P2-Motor ist.
  11. System für einen Motor, das Folgendes umfasst: eine Steuerung mit auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zu Folgendem: während eines Motorleerlaufstopps als Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs, Ermitteln eines Zylinders, der in einem Arbeitstakt geparkt ist; Einleiten der Verbrennung in dem ermittelten Zylinder; Vorhersagen eines Zeitpunkts des Erreichens eines Schwellendrucks in dem ermittelten Zylinder; und Ineingriffnehmen eines Startermotors, um das Anlassen des Motors mit dem Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks zu koordinieren.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das Einleiten der Verbrennung das Einspritzen von Kraftstoff in den ermittelten Zylinder und dann das Auslösen eines Zündfunkens beinhaltet.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung in dem ermittelten Zylinder auf Grundlage von einem oder mehreren von einer Position eines Kolbens in dem ermittelten Zylinder, einer Motortemperatur und eines Luftdrucks, und Einstellen einer Kraftstoffmenge, die in den ermittelten Zylinder eingespritzt wird, auf Grundlage des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und wobei die Vorhersage des Zeitpunkts des Erreichens des Schwellendrucks auf mindestens einem von der Position des Kolbens, der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Motortemperatur und dem Luftdruck basiert.
  14. System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Schätzen einer Zeitverzögerung zwischen der Kraftstoffeinspritzung und dem Zündfunken abhängig von der Position des Kolbens in dem ermittelten Zylinder, der Motortemperatur, dem Luftdruck und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  15. System nach Anspruch 11, wobei der Startermotor durch Senden eines Befehls an einen Aktor des Startermotors vor dem vorhergesagten Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks angeschaltet wird, um den Startermotor zum Zeitpunkt des Erreichens des Schwellendrucks anzuschalten, wobei der Zeitpunkt des Sendens des Befehls auf einer Kommunikationsverzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Sendens des Befehls und der Anschaltung der Anlasservorrichtung basiert.
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