DE112017003118T5

DE112017003118T5 - Koordination von Fahrzeugstellgliedern während Zündanteilübergängen

Info

Publication number: DE112017003118T5
Application number: DE112017003118.4T
Authority: DE
Inventors: Louis J. Serrano; Steven E. CARLSON
Original assignee: Tula Technology Inc
Current assignee: Tula Technology Inc
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2019-03-07
Also published as: CN109312675A; US20170369063A1; US9878718B2; JP2019520514A; US9926868B2; KR20190020335A; US20170370309A1; JP6810477B2; WO2017222627A1; CN109312675B; KR102223002B1; WO2017222626A1

Abstract

Es wird eine Vielfalt von Verfahren und Anordnungen zum Steuern von Übergängen zwischen Zündanteilen während des Betriebs eines Motors beschrieben. Im Allgemeinen werden erste Übergangsstrategien für Stellglieder beschrieben, wobei eine Stellgliedposition (z. B. Nockenphase, TCC-Schlupf usw.) zu einer Sollposition geändert oder in die Nähe von dieser gebracht wird, bevor eine entsprechende Zündanteilsänderung implementiert wird. Wenn die einer gewünschten Zündanteilsänderung zugeordnete Stellgliedänderung relativ groß ist, wird die Zündanteilsänderung in eine Reihe von zwei oder mehr Zündanteilsänderungsschritten unterteilt. Es wird auch eine Anzahl von Zwischensoll-Auswahlschemata beschrieben. Die beschriebenen Techniken sind zur Verwendung bei der Verwaltung von Zündanteilübergängen während der Zylinderabschaltung, der dynamischen Zündpegelmodulation und/oder anderen Arten des Motorbetriebs, bei denen sich der wirksame Hubraum des Motors ändern kann, gut geeignet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/288,847 , eingereicht am 7. Oktober 2016, und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/353,674 , eingereicht am 23. Juni 2016, die hier jeweils bezugnehmend in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Anordnungen zum Steuern von Fahrzeugstellgliedern während Übergängen in einem betrieblichen Zündanteil eines Motors.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Moderne Fahrzeuge nutzen viele Stellglieder, die verschiedene Aspekte des Fahrzeugbetriebs steuern. Viele dieser Stellglieder steuern den Motorbetrieb, wie die Drosselklappe, die Nockenphase, die Kraftstoffeinspritzung und die Zündungseinstellung. Andere Stellglieder steuern das Übertragen des Motordrehmoments auf die Räder eines Fahrzeugs, wie ein Drehmomentwandler oder ein Getriebe. Der Betrieb dieser Stellglieder muss koordiniert werden, um eine annehmbare Fahrzeugleistung zu erreichen. Es ist insbesondere wünschenswert, ein Fahrzeug so zu steuern, dass es eine optimale Kraftstoffeffizienz mit einer annehmbaren NVH-Leistung (Noise, Vibration, Harshness - Geräusch, Vibration, Rauigkeit) bereitstellt.
Die Kraftstoffeffizienz vieler Arten von Verbrennungsmotoren kann im Wesentlichen durch Variieren des Hubraums des Motors verbessert werden. Dadurch kann das gesamte Drehmoment verfügbar sein, wenn es benötigt wird, und dabei können dennoch Pumpverluste wesentlich verringert werden und die thermodynamische Effizienz durch Verwendung eines kleineren Hubraums verbessert werden, wenn kein volles Drehmoment benötigt wird. Die üblichste Methode, den Hubraum zu variieren, besteht heute darin, eine Gruppe von Zylindern im Wesentlichen gleichzeitig zu deaktivieren. Bei diesem Ansatz wird den deaktivierten Zylindern kein Kraftstoff zugeführt, und ihre zugeordneten Einlass- und Auslassventile werden so lange geschlossen gehalten, wie die Zylinder deaktiviert bleiben.
Ein weiterer Ansatz zur Motorsteuerung, der den wirksamen Hubraum eines Motors variiert, wird als „Skip Fire“-Motorsteuerung bzw. Zylinderabschalt-Motorsteuerung bezeichnet. Im Allgemeinen betrachtet die Zylinderabschalt-Motorsteuerung das selektive Überspringen des Zündens von bestimmten Zylindern während ausgewählter Zündmöglichkeiten. Somit kann ein besonderer Zylinder während eines Motorzyklus gezündet und dann während des nächsten Motorzyklus übersprungen werden, und dann während des nächsten selektiv übersprungen oder gezündet werden. Der Zylinderabschalt-Motorbetrieb unterscheidet sich von der herkömmlichen Motorsteuerung mit variablem Hubraum, wobei ein festgelegter Satz von Zylindern im Wesentlichen gleichzeitig deaktiviert wird und so lange deaktiviert bleibt, wie sich der Motor in demselben Modus des variablen Hubraums befindet. Somit wird die Sequenz von speziellen Zylinderzündungen bei jedem Motorzyklus während des Betriebs in einem variablen Hubraummodus stets genau die gleiche sein (solange der Motor im selben Hubraummodus bleibt), während dies während des Betriebs der Zylinderabschaltung oft nicht der Fall ist. Zum Beispiel kann ein Achtzylindermotor mit variablem Hubraum die Hälfte der Zylinder (d. h. vier Zylinder) deaktivieren, so dass er nur unter Verwendung der verbleibenden vier Zylinder arbeitet. Handelsübliche Motoren mit variablem Hubraum, die heutzutage erhältlich sind, unterstützen typischerweise nur zwei oder höchstens drei Modi mit festgelegtem Hubraum.
Im Allgemeinen erleichtert der Zylinderabschalt-Motorbetrieb eine feinere Steuerung des wirksamen Motorhubraums als es unter Verwendung eines herkömmlichen Ansatzes für den variablen Hubraum der Fall ist. Zum Beispiel würde das Zünden von jedem dritten Zylinder in einem Vierzylindermotor einen wirksamen Hubraum von 1/3 des gesamten Motorhubraums bieten, wobei es sich um einen partiellen Hubraum handelt, der durch einfaches Deaktivieren eines Zylindersatzes nicht erhältlich ist. Konzeptionell kann unter Verwendung der Zylinderabschaltsteuerung nahezu jeder wirksame Hubraum erhalten werden, obwohl in der Praxis die meisten Implementierungen den Betrieb auf einen Satz von verfügbaren Zündanteilen, -sequenzen oder -mustern beschränken. Eine der Anmelderinnen, die Tula Technology, hat eine Reihe von Patenten eingereicht, die verschiedene Ansätze für die Zylinderabschaltsteuerung beschreiben.
Viele Zylinderabschalt-Steuergeräte sind so angeordnet, dass sie einen Satz von verfügbaren Zündmustern, -sequenzen oder Zündanteilen bereitstellen. Unter manchen Umständen variiert der Satz von verfügbaren Zündmustern oder -anteilen in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern, wie Motorlast, Motordrehzahl und eingelegter Gang. Typischerweise werden die verfügbaren Zündmuster zum Teil basierend auf ihren NVH-Kennzeichen ausgewählt. Übergänge zwischen Zündanteilspegeln müssen verwaltet werden, um ein unannehmbares NVH-Verhalten während des Übergangs zu vermeiden. Insbesondere müssen Änderungen des Zündanteils mit anderen Motorstellgliedern koordiniert werden, um glatte Zündanteilsübergänge zu erreichen.
Viele Verbrennungsmotoren haben einen Nockenphaseneinsteller, um einen Nockenwinkel oder eine Nockenphase relativ zur Kurbelwelle einzustellen. Durch das Einstellen der Nockenphase wird die relative Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens des Einlass- und/oder des Auslassventils relativ zum oberen Totpunkt (OT) oder einem anderen Kurbelwellenbezugspunkt variiert. Die Nockenphase hat eine Auswirkung sowohl auf die Zylinder-Luftmassenladung (Mass Air Charge, MAC) als auch auf die Menge der restlichen Abgase, die im Zylinder vom vorausgehenden Zylinderarbeitsspiel verbleiben.
Einige Motorventiltriebe nutzen eine einzelne Nockenwelle, um beide Einlass- und Auslassventile zu betätigen, während andere separate Nockenwellen für die Einlass- und Auslassventile nutzen. Noch weitere Motoren haben Zylinder, die in Reihen angeordnet sind, wobei jeder Reihe einzelne oder doppelte Nockenwellen zugeordnet sind. Wenn ein Nockenphaseneinsteller zusammen mit einer Nockenwelle verwendet wird, die sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile betätigt, werden die Nockenphaseneinstellungen sowohl den Einlass- als auch den Auslasshub beeinträchtigen. Wenn doppelte Nockenwellen, die die Einlass- und Auslassventile unabhängig voneinander betätigen, verwendet werden, können die Zeitsteuerungen der Einlass- und Auslassventile unabhängig voneinander variiert werden.
Die Nockenphase kann so eingestellt werden, dass sie eine optimale Kraftstoffeffizienz (oder eine andere gewünschte Charakteristik) bereitstellt, die optimale Nockenphase variiert jedoch in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Zylinderlast. Daher kann die Kraftstoffeffizienz eines Motors im Allgemeinen durch Variieren der Nockenphase basierend auf den Motorbetriebsbedingungen verbessert werden.
Zusätzlich zur Nockenphase gibt es andere Stellglieder und Steuerungssysteme in modernen Fahrzeugen, die einen Einfluss auf die Kraftstoffeffizienz und den Insassenkomfort haben. Ein solches System ist die Steuerung des Drehmomentwandlerschlupfes. Der Drehmomentwandler überträgt die Antriebskraft zwischen dem Motor und den Rädern des Fahrzeugs. Der Drehmomentwandlerschlupf zeigt den Unterschied der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Antriebs-, also der Motorseite des Drehmomentwandlers, und der Abtriebs-, also der Radseite des Drehmomentwandlers an. Für die Kraftstoffeffizienz ist es wünschenswert, den Schlupf zu minimieren oder zu eliminieren; ein unzureichender Schlupf verursacht jedoch ein unannehmbares NVH-Verhalten und beeinträchtigt die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs.
Es besteht ein Bedarf an Steuerungsverfahren, die Änderungen des Zündanteils mit einer Einstellung anderer Fahrzeugstellglieder, wie der Nockenphase und des Drehmomentwandlerschlupfes, koordinieren. Die vorliegende Anmeldung beschreibt Ansätze zum Kombinieren der Steuerung von verschiedenen Fahrzeugstellgliedern mit einem Zylinderabschaltbetrieb, um kraftstoffeffiziente Übergänge zwischen verschiedenen Zündmustern, -sequenzen oder Zündanteilen bereitzustellen. Insbesondere werden die Steuerung des Nockenphasenabgleichs und des Drehmomentwandlerschlupfes beschrieben, aber die hier vorgestellten Konzepte sind auf einen weiten Bereich von Fahrzeugstellgliedern anwendbar.
KURZFASSUNG
Es wird eine Vielfalt von Verfahren, Steuergeräten und Anordnungen zur Verwaltung von Übergängen zwischen Zündanteilen während des Betriebs eines Motors beschrieben. Im Allgemeinen werden erste Übergangsstrategien für den Antriebsschlupf beschrieben, wobei Zunahmen des Antriebsschlupfes zu einem Soll-Antriebsschlupf geändert oder in die Nähe von diesem gebracht werden, bevor eine entsprechende Zündanteilsänderung implementiert wird. Wenn die einer gewünschten Zündanteilsänderung zugeordnete Antriebsschlupfänderung relativ groß ist, kann die Zündanteilsänderung in eine Reihe von zwei oder mehr Zündanteilsänderungsschritten unterteilt werden. Es wird auch eine Anzahl von Zwischensoll-Auswahlschemata beschrieben. Die beschriebenen Techniken sind zur Verwendung bei der Verwaltung von Zündanteilübergängen während der Zylinderabschaltung, der dynamischen Zündpegelmodulation und/oder anderer Arten des Motorbetriebs, bei denen sich der wirksame Hubraum des Motors ändern kann, gut geeignet.
Gemäß einem Aspekt werden Verfahren und Steuergeräte, die zur Verwaltung von Zündanteilübergängen geeignet sind, offenbart. Wenn eine Anforderung zum Übergang zu einem Zündanteil mit einem höheren Schlupfübergangs-Schwellenwert als beim aktuellen betrieblichen Schlupf erfolgt, wird ein Übergang zum angeforderten Antriebsschlupf initiiert. Wenn dies angemessen ist, kann bzw. können (gegebenenfalls) ein oder mehr Zwischensoll-Zündanteile identifiziert werden, und der Zündanteilübergang kann in mehrere Stufen unterteilt werden. Der Soll-Zündanteil (i) wird ausgewählt aus einem Satz von verfügbaren Zündanteilen, die in der Lage sind, eine angeforderte Motorleistung zu liefern, und (ii) hat einen zugeordneten Soll-Antriebsschlupfübergangs-Schwellenwert, der kleiner ist als der Schlupfübergangs-Schwellenwert, der dem angeforderten Zündanteil zugeordnet ist. Jeder Zündanteilübergang ist so eingeschränkt, dass er nur auftritt, wenn ein tatsächlicher Antriebsschlupf mindestens so groß ist wie der zugeordnete Antriebsschlupfübergangs-Schwellenwert.
Bei manchen Ausführungsformen ist, wenn der angeforderte Zündanteil höher als der ursprüngliche Zündanteil ist, der ausgewählte Soll-Zündanteil der niedrigste verfügbare Zündanteil, der in der Lage ist, die angeforderte Motorleistung zu liefern, der einen zugeordneten Antriebsschlupfübergangs-Schwellenwert hat, der nicht größer als der aktuelle Antriebsschlupf ist. Dies kann zu einem vorübergehenden Übergang zu einem Soll-Zündanteil führen, der höher als der angeforderte Zündanteil ist.
Wenn der angeforderte Zündanteil niedriger als der erste Zündanteil ist, ist der ausgewählte Soll-Zündanteil vorzugsweise ein Zwischen-Zündanteil zwischen dem ersten und dem zweiten Zündanteil. Bei manchen Ausführungsformen ist der ausgewählte Soll-Zündanteil der niedrigste verfügbare Zündanteil, der in der Lage ist, die angeforderte Motorleistung zu liefern, der einen zugeordneten Antriebsschlupfübergangs-Schwellenwert hat, der nicht größer als der ursprüngliche Schlupf ist, wenn ein solcher Zwischen-Zündanteil vorhanden ist.
Bei manchen Ausführungsformen wird der Antriebsschlupf durch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (Torque Converter Clutch, TCC) verliehen.
Figurenliste
Die Erfindung und ihre Vorteile können am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:

1 ein Blockschaltbild eines Zylinderabschalt-Steuergeräts mit einer Übergangsverwaltungs-Steuereinheit ist,
2A ein Steuerdiagramm für ein beispielhaftes erstes Übergangssteuerverfahren für eine Nocke veranschaulicht,
2B ein Steuerdiagramm für ein beispielhaftes simultanes Übergangssteuerverfahren veranschaulicht,
2C ein Steuerdiagramm für eine beispielhafte erste Übergangsstrategie für eine Nocke unter Verwendung von Zwischenzündanteilen veranschaulicht,
3 ein Ablaufdiagramm ist, das ein erstes Zündanteilübergangs-Verwaltungsschema für eine Nocke gemäß einer nicht ausschließlichen Ausführungsform veranschaulicht,
4 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zum Auswählen eines nächsten Soll-Zündanteils gemäß einer nicht ausschließlichen Ausführungsform veranschaulicht,
5 ein Ablaufdiagramm ist, das ein erstes Zündanteilübergangs-Verwaltungsschema für einen Antriebsschlupf gemäß einer weiteren, nicht ausschließlichen Ausführungsform veranschaulicht,
6 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zum Auswählen eines nächsten Soll-Zündanteils in dem ersten Zündanteilübergangs-Verwaltungsschema für einen Antriebsschlupf aus 5 veranschaulicht.

In den Zeichnungen werden manchmal gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Strukturelemente zu bezeichnen. Es versteht sich auch, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstabsgerecht sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wenn ein Übergang zwischen verschiedenen Zündanteilen (oder variablen Hubraumzuständen) erfolgt, besteht typischerweise ein entsprechender Bedarf oder Wunsch, bestimmte Motor- oder Fahrzeugbetriebsparameter zu ändern, wie die Luftladung, die Kraftstoffladung, die Zündungseinstellung, den Antriebsschlupf usw. Das liegt daran, dass es bei jeder besonderen Zünddichte zugeordnete Betriebsparameter gibt, die geeignet sind, die gewünschte Motorleistung auf die effizienteste Weise zu liefern, während die gewünschten Standards der Leistung und des Passagierkomforts beibehalten werden. Daher ist es, wenn eine Änderung an der Zünddichte vorgenommen wird, typischerweise wünschenswert, gleichzeitig einen oder mehrere ausgewählte Motorbetriebsparameter und/oder Antriebskennzeichen zu ändern, so dass die gewünschte Motor- und Fahrzeugleistung während des Übergangs und auch beim neuen Zündanteil beibehalten werden. Ohne eine solche Einstellung würde das Betreiben mit denselben Motoreinstellungen typischerweise zum Erzeugen eines höheren Drehmoments als gewünscht, wenn die Zünddichte erhöht wird, und zu einem niedrigeren Drehmoment als gewünscht führen, wenn die Zünddichte verringert wird.
Aus Sicht der Steuerung kann die Zünddichte sehr schnell geändert werden, indem einfach die Auswahl der spezifischen zu zündenden Zylinder geändert wird - jedoch werden entsprechende Änderungen der Luftladung auf Grund der der Änderung der Nockenphase, dem Füllen oder Leeren des Ansaugkrümmers usw. innewohnenden Latenzen tendenziell langsamer umgesetzt. Dies macht sich insbesondere bemerkbar, wenn sich der gewünschte Zündanteil wesentlich ändert, wie zum Beispiel beim Übergang von einem Zündanteil von 1 auf ½ oder von 2/3 auf 1/3, was entsprechend große Änderungen bei der Luftladung erfordert. Im Allgemeinen führt jegliches Missverhältnis zwischen der Zünddichte und der angestrebten Zylinderluftladung während eines Übergangs zu einer Niederfrequenz-Drehmomentstörung (wenn es nicht anders ausgeglichen wird), was sich als NVH-Verhalten bemerkbar machen kann. Würde das Missverhältnis zu einem raschen Drehmomentanstieg führen, könnte die Zündungseinstellung verzögert werden, um das gewünschte Drehmoment beizubehalten. Eine unerwünschte Nebenwirkung des Verzögerns des Zündfunkens, um die Motorleistung zu verringern, liegt jedoch darin, dass das Verzögern des Zündfunkens im Allgemeinen die Kraftstoffeffizienz verringert. Auch könnte eine übermäßige Verzögerung des Zündfunkens zu Fehlzündungen führen, was die Effizienz weiter verringert und möglicherweise die Motorleistung negativ beeinflusst. Eine moderne Motorsteuerung begrenzt häufig das Ausmaß der Spätzündung, um eine richtige Verbrennung zu gewährleisten.
Die Tula Technology hat zuvor eine Vielfalt von Techniken zum Übergang zwischen verschiedenen Zündanteilen beschrieben. Als Beispiel sind verschiedene Übergangssteuerungsschemata in den US-Patenten Nr. 9,086,020 (P011A) und 9,086,020 (P029) sowie den gleichzeitig anhängigen Anmeldungen Nr. 14/857,371 (P041) und 62/296,451 (P054P) beschrieben, die hier jeweils durch Bezugnahme aufgenommen sind. Obwohl diese und andere bestehende Übergangsschemata gut funktionieren, bestehen fortlaufend Bemühungen, Steuerungsschemata und Steuergeräte für den Übergang zwischen verschiedenen Zündmustern oder verschiedenen Zündanteilen bereitzustellen, die in einer Vielfalt von verschiedenen Situationen gut funktionieren.
Im Allgemeinen ist es tendenziell kraftstoffeffizienter, nach Möglichkeit die Luftladung unter Verwendung einer Nockensteuerung an Stelle einer Drosslung zu variieren (und insbesondere zu verringern), da das Variieren der Luftladung unter Verwendung einer Nockensteuerung nicht das gleiche Ausmaß von Pumpverlusten hat wie das Drosseln. Die üblichsten Beispiele für eine nockenbasierte Steuerung der Luftladung ist die Verwendung eines Nockenphaseneinstellers zum Steuern der Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle. Andere Arten von nockenbasierten Steuerungen können jedoch auch verwendet werden, um die Luftladung zu steuern, wie der Ventilhub, mehrere Nocken, Doppelnocken usw., wenn der Motor mit einer geeigneten Hardware ausgerüstet ist. Bei Motoren, die mit einer Nockenphasensteuerung ausgerüstet sind, nutzen einige Motorsteuerschemata konzeptuell die Nockenphase als ersten Mechanismus zum Variieren der Luftladung. Ein Merkmal (und möglicher Nachteil) der Nockenphasensteuerung besteht jedoch darin, dass die Nockenwellenphaseneinstellung tendenziell relativ langsam vonstattengeht. Zum Beispiel neigen herkömmliche Nockenphaseneinsteller dazu, Anstiegsgeschwindigkeiten von weniger als 200 Grad/Sekunde zu haben, und einige arbeiten erheblich langsamer, wie zum Beispiel im Bereich von 50 Grad/Sekunde. Da ein Nockenphaseneinsteller die Fähigkeit haben kann, die Nockenphase um 50 bis 60 Grad zu ändern, bedarf es möglicherweise mehrerer zehn Zündmöglichkeiten, bis der Nockenphaseneinsteller eine große befohlene Änderung der Nockenphase umsetzt. Bei manchen handelsüblichen Implementierungen kann eine Nockenphasenübergangszeit schlimmstenfalls im Bereich von 1,5 Sekunden liegen. Große Nockenphasenübergänge neigen dazu, im Vergleich zu der Fähigkeit, Zündanteiländerungen zu implementieren, und im Vergleich zu anderen Motorsteuerungsstellgliedern, wie die Zündungseinstellung und die Drosselsteuerung des Ansaugkrümmerdrucks, langsam zu sein.
Eine Möglichkeit, einen Übergang von einem ersten Betriebszustand (z. B. einem ersten Zündanteil bei einer ersten Nockenphase und Luftladung) zu einem zweiten/Soll-Betriebszustand mit einem geringeren Zündanteil (z. B. einem zweiten/Soll-Zündanteil bei einer zweiten/Soll-Nocke und Luftladung) zu implementieren, besteht darin, zunächst die Nockenphase zu überführen, während andere Steuerungsstellglieder, wie die Zündungseinstellung und die Drosselung, verwendet werden, um dazu beizutragen sicherzustellen, dass der gewünschte Motordrehmomentausgang durch den Übergang erreicht wird. Dann kann, nachdem die Soll-Nockenphase erreicht worden ist oder innerhalb eines Bereichs des Soll-Nockenwertes liegt, die Änderung des Zündanteils implementiert werden - und zwar wieder unter Verwendung von anderen Steuerungsparametern, wie Zündfunken und Drosselung, um den Drehmomentausgang während des Übergangs zu verwalten. Dieser Ansatz kann als ein erster Nocken-Übergangsansatz bezeichnet werden. Obwohl der erste Nocken-Übergangsansatz gut zu Luftsteuerungsschemata passt, die auf die Nockenphasensteuerung konzentriert sind, um die Luftladung einzustellen, bringt dieser während vieler Übergänge unerwünschte Effizienzverluste mit sich - insbesondere wenn die angeforderte Nockenphaseneinstellung relativ groß ist. Dies liegt daran, dass der durchschnittliche Ansaugkrümmerdruck während des Übergangs typischerweise niedriger ist als er wäre, wenn der Zündanteil frei wäre, sofort überführt zu werden, was Pumpverluste erhöhen würde.
Die Anmelderinnen haben bestimmt, dass die Kraftstoffeffizienz, die während Verringerungen des Zündanteils der ersten Nocken-Übergangssteuerung zugeordnet ist, durch Teilen von relativ größeren Zündanteilübergängen in einen Satz von zwei oder mehr kleineren Übergängen erheblich verbessert werden kann. Bei diesem Ansatz erfolgt anfänglich ein erster Nockenübergang zu einem Zwischen-Zündanteil. Sobald die tatsächliche Nockenphase sich einer Soll-Nockenphase nähert oder diese erreicht, die dem Zwischen-Zündanteil zugeordnet ist, wird der Zündanteil auf den Zwischen-Zündanteil eingestellt. Dann erfolgt je nach Bedarf ein erster Nockenübergang zum nächsten Zwischen-Zündanteil oder zum endgültigen gewünschten Zündanteil. Die Zwischenziele ermöglichen eine Verringerung des Zündanteils an Zwischenpunkten im Übergang, wodurch ein höherer durchschnittlicher Ansaugkrümmerdruck bereitgestellt wird, was zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz während des gesamten Übergangs führt. Diese Steuerungsstrategie wird hier als stufenweise erste Nockenübergangsstrategie bezeichnet.
Die Tula Technology hat zuvor eine Vielfalt von Zylinderabschalt-Steuergeräten beschrieben. Ein geeignetes Zylinderabschalt-Steuergerät 10 ist funktionell in 1 gezeigt. Das veranschaulichte Zylinderabschalt-Steuergerät 10 weist einen Drehmomentrechner 20, eine Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellungen-Bestimmungseinheit 30, eine Übergangseinstelleinheit 40 und eine Zündungseinstellungs-Bestimmungseinheit 50 auf. Zu Veranschaulichungszwecken ist das Zylinderabschalt-Steuergerät 10 separat von der Kraftübertragungssteuereinheit oder Motorsteuereinheit (Engine Control Unit, ECU) 70 gezeigt, die die befohlenen Zündungen implementiert und die detaillierten Komponentensteuerungen bereitstellt. Es versteht sich jedoch, dass die Funktionalität des Zylinderabschalt-Steuergeräts 10 bei vielen Ausführungsformen in die ECU 70 eingebracht werden kann. Das Einbringen des Zylinderabschalt-Steuergeräts in eine ECU oder eine Kraftübertragungssteuereinheit ist eigentlich wohl die üblichste Implementierung.
Der Drehmomentrechner 20 ist so angeordnet, dass er das gewünschte Motordrehmoment zu jeder gegebenen Zeit basierend auf einer Reihe von Eingaben bestimmt. Der Drehmomentrechner gibt ein angefordertes Drehmoment 21 an die Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellungen-Bestimmungseinheit 30 aus. Die Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellungen-Bestimmungseinheit 30 ist so angeordnet, dass sie einen Zündanteil bestimmt, der geeignet ist, das gewünschte Drehmoment basierend auf den aktuellen Betriebsbedingungen zu liefern, und gibt einen gewünschten betrieblichen Zündanteil 33 aus, der zum Liefern des gewünschten Drehmoments geeignet ist. Die Einheit 30 bestimmt auch ausgewählte Motorbetriebseinstellungen (z. B. den Krümmerdruck 31, die Nockenzeitsteuerung 32, den Drehmomentwandlerschlupf 35 usw.), die geeignet sind, das gewünschte Drehmoment mit dem festgelegten Zündanteil zu liefern.
Bei vielen Implementierungen wählt die Zündanteil- und Motor- und Kraftübertragungseinstellungen-Bestimmungseinheit zwischen einem Satz von vorbestimmten Zündanteilen aus, von denen bestimmt ist, dass sie relativ gute NVH-Kennzeichen haben. Bei solchen Ausführungsformen gibt es periodisch Übergänge zwischen gewünschten betrieblichen Zündanteilen. Es wurde beobachtet, dass Übergänge zwischen betrieblichen Zündanteilen eine Quelle für unerwünschtes NVH-Verhalten sein können. Die Übergangseinstelleinheit 40 ist so angeordnet, dass sie den befohlenen Zündanteil und bestimmte Motoreinstellungen (z. B. die Nockenwellenphase, die Drosselklappenposition, den Ansaugkrümmerdruck, den Drehmomentwandlerschlupf) während der Übergänge auf eine solche Weise einstellt, die dazu beiträgt, einige der dem Übergang zugeordneten NVH-Verhalten abzuschwächen.
Die Zündungseinstellungs-Bestimmungseinheit 50 ist für das Bestimmen der spezifischen Zeitsteuerung der Zündungen zuständig, um den gewünschten Zündanteil zu liefern. Die Zündsequenz kann unter Verwendung jedes geeigneten Ansatzes bestimmt werden. Bei manchen bevorzugten Implementierungen werden die Zündungsentscheidungen dynamisch von Zündmöglichkeit zu Zündmöglichkeit individuell getroffen, was eine sehr schnelle Implementierung der gewünschten Änderungen ermöglicht. Eine Vielfalt von Zündungseinstellungs-Bestimmungseinheiten, die für das Bestimmen von geeigneten Zündsequenzen basierend auf einem möglicherweise zeitvariablen angeforderten Zündanteil oder einer Motorleistung gut geeignet sind, wurden bereits von Tula beschrieben. Viele solcher Zündungseinstellungs-Bestimmungseinheiten basieren auf einem Sigma-Delta-Wandler, der zum Treffen von Zündungsentscheidungen von Zündmöglichkeit zu Zündmöglichkeit gut geeignet ist. Bei anderen Implementierungen können Mustergeneratoren oder vorbestimmte Muster verwendet werden, um das Liefern des gewünschten Zündanteils zu erleichtern.
Der Drehmomentrechner 20 empfängt eine Anzahl von Eingaben, die das gewünschte Motordrehmoment zu jeder Zeit beeinflussen oder diktieren können. Bei Kraftfahrzeuganwendungen ist eine der primären Eingaben in den Drehmomentrechner das Signal der Gaspedalposition (Accelerator Pedal Position, APP) 24, welches die Position des Gaspedals anzeigt. Bei manchen Implementierungen wird das Gaspedalpositionssignal direkt von einem (nicht gezeigten) Gaspedal-Positionssensor empfangen, während bei anderen ein möglicher Vorprozessor 22 das Gaspedalsignal vor Senden an das Zylinderabschalt-Steuergerät 10 modifizieren kann. Andere primäre Eingaben können von anderen funktionellen Blöcken stammen, wie einem Tempomatsystem (CCS-Befehl 26), dem Getriebe-Steuergerät (AT-Befehl 27), einer Antriebsschlupf-Steuereinheit (TCU-Befehl 28) usw. Es gibt auch eine Reihe von Faktoren, wie die Motordrehzahl, die die Drehmomentberechnung beeinflussen können. Wenn solche Faktoren bei den Drehmomentberechnungen genutzt werden, werden auch die geeigneten Eingaben, wie die Motordrehzahl (RPM-Signal 29), bereitgestellt oder sind bei Bedarf vom Drehmomentrechner erhältlich.
Ferner kann es bei manchen Ausführungsformen wünschenswert sein, Energie-/Drehmomentverluste im Antriebsstrang und/oder die Energie / das Drehmoment, die/das notwendig ist, um Motorzubehörteile, wie Klimaanlage, Wechselstromgenerator/Generator, Servolenkungspumpe, Wasserpumpen, Vakuumpumpen und/oder jede Kombination dieser und anderer Komponenten anzutreiben, zu berücksichtigen. Bei solchen Ausführungsformen kann der Drehmomentrechner so angeordnet sein, dass er entweder solche Werte berechnet oder eine Anzeige der zugeordneten Verluste empfängt, so dass sie auf geeignete Weise bei der gewünschten Drehmomentberechnung berücksichtigt werden können.
Die Art der Drehmomentberechnung wird mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs variieren. Zum Beispiel kann während des normalen Betriebs das gewünschte Drehmoment primär auf der Eingabe des Fahrers basieren, die sich durch das Gaspedal-Positionssignal 24 widerspiegeln kann. Bei Betrieb mit einem Tempomat kann das gewünschte Drehmoment primär auf der Eingabe von einem Tempomatsystem basieren. Wenn ein Gangwechsel ansteht, kann eine Gangwechsel-Drehmomentberechnung verwendet werden, um das gewünschte Drehmoment während des Schaltbetriebs zu bestimmen. Wenn ein Antriebsschlupf-Steuergerät oder dergleichen einen potentiellen Verlust des Antriebsschlupf-Ereignisses anzeigt, kann ein Antriebsschlupf-Steueralgorithmus verwendet werden, um das gewünschte Drehmoment zu bestimmen, das geeignet ist, um das Ereignis zu handhaben. Unter manchen Umständen kann das Herunterdrücken eines Bremspedals eine spezifische Motordrehmomentsteuerung hervorrufen. Wenn andere Ereignisse auftreten, die eine gemessene Steuerung der Motorleistung erfordern, können geeignete Steueralgorithmen oder eine geeignete Steuerlogik verwendet werden, um das gewünschte Drehmoment durchgehend während solcher Ereignisse zu bestimmen. In jeder dieser Situationen können die erforderlichen Drehmomentbestimmungen in jeder Weise erfolgen, die als für die besondere Situation angemessen angesehen wird. Zum Beispiel können die geeigneten Drehmomentbestimmungen algorithmisch, unter Verwendung von Nachschlagetabellen basierend auf aktuellen Betriebsparametern, unter Verwendung einer geeigneten Logik, unter Verwendung von eingestellten Werten, unter Verwendung von gespeicherten Profilen, unter Verwendung irgendwelcher Kombinationen des Vorstehenden und/oder unter Verwendung irgendeines anderen geeigneten Ansatzes erfolgen. Die Drehmomentberechnungen für spezielle Anwendungen können vom Drehmomentrechner selbst vorgenommen werden, oder sie können durch andere Komponenten (innerhalb oder außerhalb der ECU) erfolgen und einfach an den Drehmomentrechner zur Implementierung gemeldet werden.
Die Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellungen-Bestimmungseinheit 30 empfängt das angeforderte Drehmomentsignal 21 und andere Eingaben vom Drehmomentrechner 20, wie die Motordrehzahl 29 und verschiedene Kraftübertragungs-Betriebsparameter und/oder Umgebungsbedingungen, die nützlich sind, um einen geeigneten betrieblichen Zündanteil 33 zu bestimmen, um das angeforderte Drehmoment unter den aktuellen Bedingungen zu liefern. Kraftübertragungsparameter umfassen unter anderem die Drosselklappenposition, den Nockenphasenwinkel, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, die Zündungseinstellung, den Drehmomentwandlerschlupf, den eingelegten Gang usw. Der Zündanteil zeigt den Anteil oder Prozentsatz der Zündungen an, die zum Liefern der gewünschten Ausgabe zu verwenden sind. Bei manchen Ausführungsformen kann der Zündanteil als analoge Eingabe in einen Sigma-Delta-Wandler angesehen werden. Häufig ist die Zündanteil-Bestimmungseinheit auf einen begrenzten Satz von verfügbaren Zündanteilen, -mustern oder -sequenzen beschränkt, die zumindest teilweise basierend auf ihren relativ wünschenswerteren NVH-Kennzeichen ausgewählt worden sind (zusammen manchmal hier allgemein als der Satz von verfügbaren Zündanteilen bezeichnet). Es gibt eine Reihe von Faktoren, die den Satz von verfügbaren Zündanteilen beeinflussen können. Diese umfassen typischerweise das angeforderte Drehmoment, die Zylinderlast, die Motordrehzahl (z. B. U/Min), die Fahrzeuggeschwindigkeit und den aktuell eingelegten Gang. Sie können möglicherweise auch verschiedene Umgebungsbedingungen umfassen, wie den Umgebungsdruck oder die Temperatur und/oder andere ausgewählte Kraftübertragungsparameter. Der Zündanteilbestimmungsaspekt der Einheit 30 ist so angeordnet, dass er den gewünschten betrieblichen Zündanteil 33 basierend auf solchen Faktoren und/oder irgendwelchen anderen Faktoren auswählt, die der Entwickler des Zylinderabschalt-Steuergeräts als wichtig erachten mag. Als Beispiel sind ein paar geeignete Zündanteil-Bestimmungseinheiten in den Anmeldungen Nr. 13/654,244; 13/654,248, 13/963,686, 14/638,908 und 62/296,451 beschrieben, die hier jeweils bezugnehmend einbezogen sind.
Die Anzahl der verfügbaren Zündanteile / -muster und der Betriebsbedingungen, während welcher sie verwendet werden können, kann basierend auf verschiedenen Zielen der Ausgestaltung und Betrachtungen bezüglich des NVH-Verhaltens stark variiert werden. In einem besonderen Beispiel kann die Zündanteil-Bestimmungseinheit so angeordnet sein, dass sie verfügbare Zündanteile auf einen Satz von 29 möglichen betrieblichen Zündanteilen begrenzt - von denen jeder ein Anteil mit einem Nenner von 9 oder weniger ist - d. h. 0, 1/9, 1/8, 1/7, 1/6, 1/5, 2/9, ¼ 2/7, 1/3, 3/8, 2/5, 3/7, 4/9, ½, 5/9, 4/7, 3/5, 5/8, 2/3, 5/7, ¾, 7/9, 4/5, 5/6, 6/7, 7/8, 8/9 und 1. Bei bestimmten (eigentlich den meisten) Betriebsbedingungen kann der Satz von verfügbaren Zündanteilen verringert werden, und manchmal wird der verfügbare Satz deutlich verringert. Im Allgemeinen neigt der Satz von verfügbaren Zündanteilen dazu, in unteren Gängen und bei langsameren Motordrehzahlen kleiner zu sein. Zum Beispiel kann es Betriebsbereiche geben (z. B. fast im Leerlauf und/oder im ersten Gang), wobei der Satz von verfügbaren Zündanteilen auf nur zwei verfügbare Anteile - (z. B. ½ oder 1) oder auf nur vier mögliche Zündanteile - z.B. 1/3, ½, 2/3 und 1) begrenzt ist. Natürlich können in anderen Ausführungsformen die zulässigen Zündanteile / -muster für verschiedene Betriebsbedingungen stark variiert werden.
Wenn der verfügbare Satz von Zündanteilen begrenzt ist, werden verschiedene Kraftübertragungs-Betriebsparameter, wie die Luftmassenladung (Mass Air Charge, MAC) und/oder die Zündungseinstellung, typischerweise variiert werden müssen, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Motorleistung der gewünschten Leistung entspricht. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist diese Funktionalität in die Kraftübertragungseinstellungen-Komponente der Einheit 30 inkorporiert. Bei anderen Ausführungsformen kann sie in Form eines Kraftübertragungsparameter-Einstellmoduls (nicht gezeigt) implementiert sein, das mit einem Zündanteilrechner zusammenwirkt. In beiden Fällen bestimmt die Kraftübertragungseinstellungen-Komponente der Einheit 30 oder das Kraftübertragungsparameter-Einstellmodul ausgewählte Kraftübertragungsparameter, die geeignet sind, sicherzustellen, dass die tatsächliche Motorleistung bei dem befohlenen Zündanteil im Wesentlichen gleich der angeforderten Motorleistung ist und dass die Räder das gewünschte Bremsmoment empfangen. Der Drehmomentwandlerschlupf kann in der Bestimmung von geeigneten Kraftübertragungsparametern eingeschlossen sein, da das Erhöhen des Drehmomentwandlerschlupfes im Allgemeinen das wahrgenommene NVH-Verhalten verringern wird. Je nach Art des Motors kann die Luftladung auf verschiedene Art und Weise gesteuert werden. Am üblichsten wird die Luftladung durch Steuern des Ansaugkrümmerdrucks und/oder der Nockenphase gesteuert (wenn der Motor einen Nockenphaseneinsteller oder einen anderen Mechanismus zum Steuern der Ventilsteuerung aufweist). Wenn verfügbar, kann jedoch ein anderer Mechanismus, wie einstellbare Ventilstößel, Ladedruckvorrichtungen, wie Turbolader oder Superlader, ein Luftverdünnungsmechanismus, wie ein Abgasrückführsystem oder andere Mechanismen, auch verwendet werden, um zur Einstellung der Luftladung beizutragen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die gewünschte Luftladung bezüglich eines gewünschten Ansaugkrümmerdrucks (MAP) 31 und einer gewünschten Nockenphaseneinstellung 32 angezeigt. Wenn andere Komponenten zur Unterstützung der Regulierung der Luftladung verwendet werden, können natürlich auch Werte für diese Komponenten angezeigt werden.
Das Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodul 50 ist so angeordnet, dass es eine Sequenz von Zündbefehlen 52 ausgibt, die den Motor veranlassen, den Prozentsatz der Zündungen zu liefern, der durch einen befohlenen Zündanteil 48 diktiert wird. Das Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodul 50 kann eine breite Vielfalt von verschiedenen Formen annehmen. Als Beispiel arbeiten Sigma-Delta-Wandler als Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodul 50 gut. Eine Reihe von Patenten und Patentanmeldungen von Tula beschreibt verschiedene geeignete Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodule, einschließlich einer breiten Vielfalt von verschiedenen Sigma-Delta-basierten Wandlern, die als das Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodul gut funktionieren. Siehe z. B. die US-Patente Nr. 7,577,511, 7,849,835, 7,886,715, 7,954,474, 8,099,224, 8,131,445, 8,131,447, 8,839,766 und 9,200,587 . Die Sequenz von Zündbefehlen (manchmal als Antriebsimpulssignal 52 bezeichnet), die vom Zündungseinstellungs-Bestimmungsmodul 50 ausgegeben werden, können an eine Motorsteuereinheit (ECU) 70 oder ein anderes Modul ausgegeben werden, wie an ein Verbrennungssteuergerät (in 1 nicht gezeigt), das die tatsächlichen Zündungen organisiert. Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung eines Sigma-Delta-Wandlers oder einer analogen Struktur besteht darin, dass er per se eine Akkumulatorfunktion enthält, die den Anteil eines Zündens verfolgt, das angefordert, aber noch nicht geliefert wurde. Eine solche Anordnung trägt zu glatten Übergängen bei, indem die Wirkungen von vorherigen Entscheidungen über das Zünden oder Nichtzünden berücksichtigt werden.
Wenn eine Änderung eines Zündanteils von der Einheit 30 angeordnet wird, wird es oft (eigentlich normalerweise) wünschenswert sein, gleichzeitig eine Änderung der Zylinder-Luftmassenladung (MAC) anzuordnen. Wie oben besprochen wurde, werden Änderungen bei der Luftladung auf Grund der Latenzen, die dem Füllen oder Leeren des Ansaugkrümmers und/oder dem Einstellen der Nockenphase innewohnen, tendenziell langsamer umgesetzt als Änderungen im Zündanteil implementiert werden können. Die Übergangseinstelleinheit 40 ist so angeordnet, dass der befohlene Zündanteil sowie verschiedene Betriebsparameter, wie die befohlene Nockenphase und der befohlene Krümmerdruck, während der Übergänge auf eine Weise eingestellt werden, die unbeabsichtigte rasche Anstiege oder Absenkungen des Drehmoments während des Übergangs abschwächen. Das heißt, die Übergangseinstelleinheit verwaltet zumindest die Soll-Nockenphase, einen oder mehrere andere Stellglieder, die die Luftladung (z. B. die Drosselposition) beeinflussen, und die Zündanteile während der Übergänge zwischen befohlenen Zündanteilen. Sie kann auch andere Kraftübertragungsparameter steuern, wie den Drehmomentwandlerschlupf.
Die 2A, 2B und 2C sind beispielhafte Taktdiagramme, die verschiedene Übergangssteuerungsstrategien zeigen. Alle Fälle gehen davon aus, dass der Übergang einen konstanten Drehmomentausgang während des Übergangs aufrechterhalten sollte, auch wenn dies kein Erfordernis ist. Zu Anschauungszwecken gehen alle Fälle ferner von einer konstanten maximalen Nocken-Anstiegsgeschwindigkeit von 60°/sec und einer linearen Zündanteil-Anstiegsgeschwindigkeit von 0,004/msec aus. Der anfängliche und der endgültige Zündanteil betragen in allen Fällen 2/3 bzw. 1/3, und der anfängliche und der endgültige Nockenphasenwinkel betragen in allen Fällen 50° bzw. 15°. Der Nockenphasenwinkelübergangs-Schwellenwert beträgt bei allen Zündanteilpegeln ±3 Grad des Kurbelwellendrehwinkels. Die Nockenwinkelbereiche sind in allen 2A, 2B und 2C durch horizontale gestrichelte Linien gezeigt.
2A veranschaulicht einen beispielhaften Übergang, der einen ersten Nocken-Übergangsansatz nutzt. Änderungen des Nockenphasenwinkels 210 und des Zündanteils 212 sind in Abhängigkeit von der Zeit gezeigt. Der Übergang beginnt bei 50 msec, was durch die Linie 202 bezeichnet ist. Wenn ein Befehl zur Änderung des Zündanteils empfangen wird, beginnt sich der Nockenphasenwinkel 210 mit seiner maximalen Anstiegsgeschwindigkeit, in diesem Beispiel 60°/sec, zu ändern. Der Zündanteil 212 bleibt auf seinem Anfangswert stehen, bis der Nockenphasenwinkel einen definierten Bereich seines endgültigen Sollwertes erreicht oder in diesem liegt. In diesem Beispiel liegt das endgültige Nockenphasensoll 214 bei 15° und der Bereich 216 liegt innerhalb von ±3° der endgültigen Nockenphase. Der Nockenphasenwinkel 210 erreicht den definierten Bereich seines Sollwertes bei etwa 580 msec, was durch die Linie 204 bezeichnet ist. Der Zündanteil 212 beginnt dann, zu seinem Sollwert hin überzugehen, in diesem Beispiel 1/3. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Zündanteils beträgt in diesem Beispiel 0,004/msec. Falls es sich bei dem Motor um einen Achtzylindermotor handelt, der mit 1500 arbeitet, entspricht dies einer Anstiegsgeschwindigkeit von 0,04 pro Zündmöglichkeit. Die Änderung des Zündanteils kann linear sein, wie es in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 14/857,371 (P041) beschrieben ist; dies ist jedoch nicht erforderlich. Es versteht sich, dass die Zündanteil-Anstiegsgeschwindigkeit basierend auf dem Bereitstellen einer annehmbaren NVH-Leistung während des Übergangs sowie auf anderen Betrachtungen ausgewählt werden kann. Der Übergang endet, wenn der Zündanteil seinen endgültigen Sollwert bei etwa 670 msec erreicht, was durch die Linie 206 bezeichnet ist. Die gesamte Übergangslänge, der Zeitraum zwischen der Linie 202 und der Linie 206, beträgt in etwa 620 msec, wobei sich während des größten Teils dieser Zeit die Nockenphase in Bewegung befindet. Auch ist während des größten Teils oder während der gesamten Übergangszeit der Zündanteil höher als erforderlich, um das angeforderte Drehmoment zu erzeugen. Typischerweise würde die Luftladung während des gesamten Übergangs so verwaltet werden, dass der gewünschte Zylinderdrehmomentausgang beibehalten wird. Dies könnte durch Verringern des MAP oder der MAF unter Verwendung irgendwelcher verfügbarer Stellglieder erreicht werden, wie der Drosselklappenposition. Es kann jedoch nötigenfalls auch eine Verzögerung der Zündungseinstellung verwendet werden. Wie für den Fachmann, der mit der Technik vertraut ist, ersichtlich ist, neigen sowohl ein Drosseln als auch eine Spätzündung dazu, die Kraftstoffeffizienz zu verringern.
2B veranschaulicht ein weiteres Verfahren der Implementierung eines Zündanteilübergangs. Die Figur zeigt Änderungen des Nockenphasenwinkels 230 und des Zündanteils 232 in Abhängigkeit von der Zeit. Im Gegensatz zum ersten Nockensteuerverfahren, das in 2A gezeigt ist, beginnen der Zündanteil und der Nockenphasenwinkel ihren Übergang relativ gleichzeitig, sobald ein Übergang zum Zeitpunkt 222, 50 msec, initiiert worden ist. Der Zündanteil 232 erreicht sein endgültiges Soll relativ schnell, während die Nockenphase 230 mit ihrer maximalen Anstiegsgeschwindigkeit fortfährt, bis sie zum Zeitpunkt 226, in etwa 635 msec, ihren endgültigen Sollwert erreicht. In diesem Fall beträgt die gesamte Übergangslänge 585 msec, nur etwas kürzer als beim in Bezug auf 2A beschriebenen Fall; der Zündanteil ist jedoch für einen großen Teil dieser Zeit nahe seines endgültigen Sollwertes. Auch hier würde die Zylinderluftladung (und gegebenenfalls die Spätzündung) vorzugsweise auf geeignete Weise gesteuert, um sicherzugehen, dass das gewünschte Drehmoment während des gesamten Übergangs bereitgestellt wird. Diese Art der Steuerung ist im Allgemeinen kraftstoffeffizienter, da der MAP höher und/oder die Zündung fortgeschrittener sein kann als in dem in Bezug auf 2A beschriebenen Fall. Die Dauer des Übergangs im Zündanteil ist identisch, da für die beiden Fälle identische Anstiegsgeschwindigkeiten gewählt wurden.
2C veranschaulicht einen beispielhaften Übergang, der einen ersten, abgestuften Nocken-Übergangsansatz nutzt. Die Figur zeigt die Änderungen des Nockenphasenwinkels 250 und des Zündanteils 252 in Abhängigkeit von der Zeit. Der Übergang beginnt bei 50 msec, was durch die Linie 242 bezeichnet ist. Bei einem Befehl zur Änderung des Zündanteils beginnt sich der Nockenphasenwinkel 250 sofort mit seiner maximalen Anstiegsgeschwindigkeit, in diesem Beispiel wiederum 60°/sec, zu ändern. Der Nockenphasenwinkel ändert sich mit dieser maximalen Anstiegsgeschwindigkeit während des gesamten Übergangs, bis er einen endgültigen Wert von 15° erreicht. Der Zündanteil 242 bleibt auf seinem anfänglichen Wert stehen, bis der Nockenphasenwinkel einen definierten Bereich um einen ersten Nocken-Zwischensollwert erreicht, der bei etwa 90 msec auftritt, was durch die Linie 248 bezeichnet ist. In diesem Beispiel ist der erste Zwischensollwert ein Nockenphasenwinkel von 43°, der dem ersten Zwischensoll-Zündanteil von ½ zugeordnet ist. Der Zündanteil geht dann zu diesem Pegel über und bleibt auf diesem, bis die Nockenphase innerhalb des Sollbereichs des nächsten Nocken-Zwischensollwertes oder des endgültigen Nockensollwertes liegt. In diesem Beispiel beträgt der nächste Nocken-Zwischensollwert 29,5°, was einem Zwischen-Zündanteil von 2/5 zugeordnet ist (siehe Tabelle 1). Die Nockenphase liegt bei 350 msec innerhalb eines Bereichs dieses Sollwerts, was durch die Linie 247 bezeichnet ist. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Zündanteil einen Übergang zum nächsten zwischenliegenden Zündanteilpegel von 2/5. Sobald er eingetreten ist, bleibt der Zündanteil 252 fixiert, bis der Nockenphasenwinkel 250 den definierten Bereich seines endgültigen Sollwertes bei etwa 580 msec erreicht, was durch die Linie 244 bezeichnet ist. Der Zündanteil 252 beginnt dann, zu seinem endgültigen Sollwert überzugehen, in diesem Beispiel 1/3. Die Zündanteil-Anstiegsgeschwindigkeit beträgt in allen Übergangsschritten 0,004/msec, genauso wie in den vorherigen zwei Beispielen. Es versteht sich, dass der Zündanstieg auch nichtlinear sein kann und eine andere Form und Geschwindigkeit zwischen allen Zündanteilpegeln des Übergangs haben kann. Der Übergang endet, wenn der Zündanteil bei etwa 635 msec seinen endgültigen Sollwert erreicht, was durch die Linie 246 bezeichnet ist. Die gesamte Übergangslänge, der Zeitraum zwischen der Linie 242 und 246, beträgt etwa 585 msec, gleich wie die Übergangslänge, die in 2B gezeigt ist.
Als nächstes mit Bezug auf die 3 und 4 werden mehrere erste Nockensteueransätze gemäß verschiedenen, nicht ausschließlichen Ausführungsformen beschrieben. In der veranschaulichten Ausführungsform verwaltet das Zylinderabschalt-Steuergerät 10 (und insbesondere die Übergangseinstelleinheit 40) Zündanteiländerungen unterschiedlich basierend darauf, ob die Anforderung den Zündanteil erhöhen oder senken will. Diese Unterscheidung ist durch Schritt 302 im Ablaufdiagramm von 3 dargestellt. Wenn die Änderungsanforderung den Zündanteil erhöhen will, wird typischerweise ein höheres Drehmoment angefordert, so dass der Übergang zum neuen Zündanteil im Wesentlichen unmittelbar erfolgt, wie es durch Schritt 304 dargestellt ist, um dazu beizutragen sicherzustellen, dass das angeforderte Drehmoment schnellstmöglich geliefert werden kann. Das heißt, das Steuergerät wartet nicht darauf, dass die neu angeforderte Nockenposition erreicht ist, bevor es den Übergang zu einem höheren Zündanteil initiiert. Trotzdem wird der Übergang zu einem höheren Zündanteil typischerweise allmählich über einen kurzen Zeitraum in dem Bemühen implementiert, eine Vibration zu mildern, die Drehmomentschwankungen auf Grund des Nockenübergangs und der Dynamik des Füllens/Leerens des Krümmers induzieren, wie es zum Beispiel in den zuvor eingeführten Patenten Nr. 9,086,020 (P011A) und 9,086,020 (P029) und der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 14/857,371 (P041) und 62/296,451 (P054P) beschrieben ist. Dies ist im Allgemeinen analog zum Ansatz, der vorstehend in Bezug auf 2B veranschaulicht wurde.
Wenn die Änderungsanforderung anstrebt, den Zündanteil zu senken, kann ein erstes Nocken-Übergangsschema eingesetzt werden. Unter diesen Umständen wählt das Steuergerät 10 (z. B. die Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellung-Bestimmungseinheit 30) einen Soll-Zündanteil 33 aus (Schritt 310), der in manchen Fällen ein Zwischen-Zündanteil sein wird, der zwischen dem aktuellen Zündanteil und dem angeforderten Zündanteil liegt. Der neue Soll-Zündanteil kann der größte der verfügbaren Zündanteile zwischen dem aktuellen und dem endgültigen Zündanteil sein, obwohl dies kein Erfordernis ist. Die Verwendung von Zwischensoll-Zündanteilen ist besonders nützlich, wenn relativ größere Zündanteiländerungen angefordert werden. Verschiedene Verfahren des Bestimmens, wann und welche Werte als der Zwischen-Zündanteil ausgewählt werden sollen, werden nachstehend mit Bezug auf 4 genauer beschrieben.
Nachdem der (möglicherweise zwischenliegende) Soll-Zündanteil bestimmt worden ist, initiiert das Steuergerät in Schritt 312 einen Übergang zu einer Soll-Nockenphase, die dem Soll-Zündanteil zugeordnet ist. Dieser Nockenphasenwinkelübergang wird fortgesetzt, bis die Nockenphase einen vorbestimmten Bereich der Soll-Nockenphase erreicht oder in diesem liegt, wie durch die Schritte 315 und 317 des Ablaufdiagramms dargestellt ist. Sobald die Nockenphase die Soll-Nockenphase erreicht hat (oder ihr nahe kommt), wird in Schritt 319 ein Übergang zum Soll-Zündanteil initiiert. Eine Vielfalt von Zündanteil-Übergangsstrategien kann eingesetzt werden, um ein Nachlassen und/oder ein rasches Ansteigen der Drehmomente während des Zündanteilübergangs zu minimieren, wie diejenigen, die in den eingeführten Patenten zur Verwaltung des Übergangs beschrieben wurden - obwohl auch hier die Drosselklappenposition typischerweise ein primärer Mechanismus sein würde, der verwendet wird, um die Luftladung durch die Zündanteilsänderung zu verwalten. Bei manchen Implementierungen wird der Übergang zum Soll-Nocken-Zündanteil abgeschlossen, bevor der Übergang zum Soll-Zündanteil initiiert wird. Bei anderen beginnt der Übergang zum Soll-Zündanteil, wenn sich die tatsächliche Nockenphase einem festgelegten Bereich der Soll-Nockenphase nähert.
Während des Nockenphasen-Übergangssegments des Übergangs wird der Zündanteil oft konstant gehalten. Daher würde sich ohne Korrektur die Luftladung (und entsprechend die Kraftstoffladung) während des Nockenphasenübergangs ändern (typischerweise zunehmen), was zu einem unerwünschten schnellen Drehmomentanstieg führen würde. Um dieses Problem zu umgehen, wird die Motorluftladung vorzugsweise während des gesamten Nockenphasenübergangs durch Modulieren anderer Parameter, die die Luftladung beeinflussen - z. B. die Drosselklappenposition oder andere Stellglieder, die einen Einfluss auf den Ansaugkrümmerdruck oder die Luftmasse (MAF) haben - im Wesentlichen konstant gehalten. In dem Maße, wie es unmöglich ist, eine im Wesentlichen konstante Motorluftladung beizubehalten, können andere Betriebsparameter (wie die Zündungseinstellung) während des Nockenphasenübergangs moduliert werden, um dazu beizutragen, während des Übergangs einen schnellen Anstieg und/oder eine Abnahme des Drehmoments zu verhindern oder zu minimieren. Hier begrenzt der Begriff „im Wesentlichen konstant“ keine Änderungen der Motorluftladung, die notwendig sein mögen, um Änderungen der Motoreffizienz und des angeforderten Drehmoments auszugleichen, die während des Übergangs auftreten können. Insbesondere ändert sich die Motoreffizienz im Allgemeinen mit dem Zündanteil, was dazu führt, dass sich die gesamte Motorluftladung oder Luftmasse (MAF) ändert, um das gleiche Drehmoment zu erzeugen. Daher weist über den Verlauf des Nockenphasenübergangs die Übergangseinstelleinheit die CPU an, bestimmte Betriebsparameter (z. B. den Krümmerdruck, die Zündungseinstellung usw.) auf eine Weise zu modifizieren, dass der Drehmomentausgang des Motors während des Übergangs ruhig gehalten wird. In 1 wird dies durch das angeforderte Krümmerdrucksignal 31' dargestellt, welches relativ zum Krümmerdruck 31 modifiziert werden kann, der während Übergängen von der Kraftübertragungseinstellung-Bestimmungseinheit 30 angefordert wird.
Nachdem der Nockenphasenübergang abgeschlossen wurde (oder nahezu abgeschlossen wurde), beginnt der Übergang vom vorherigen Zündanteil zum Soll-Zündanteil. Auch hier ist es wünschenswert, während des gesamten Zündanteil-Übergangssegments des Übergangs einen ruhigen Drehmomentausgang zu bewahren. Da Änderungen der befohlenen Luftladung langsamer umgesetzt werden als Änderungen des Zündanteils implementiert werden können, ist es im Allgemeinen vorzuziehen, den Zündanteil allmählich auf eine Weise einzustellen, die der Änderung der Luftladung während dieses Segments des Übergangs entspricht, wie in mehreren der eingeführten Patente zur Verwaltung des Zündanteilübergangs beschrieben ist. Auch hier können ebenso andere variable Motorparameter, wie die Zündungseinstellung, je nach Bedarf verwendet werden, um während des Übergangs einen ruhigen Drehmomentausgang zu bewahren.
In der vorstehenden Besprechung wird herausgestellt, dass der Zündanteilübergang gegebenenfalls beginnen kann, wenn sich die Nockenphase der Soll-Nockenphase nähert, und nicht stets darauf warten muss, dass die Soll-Nockenphase erreicht wird. Dies liegt daran, dass relativ kleinere Änderungen der Nockenposition eine relativ moderate Auswirkung auf die Luftladung haben. Demgemäß kann der Übergang insgesamt durch Initiieren der Zündanteilsänderung beschleunigt werden, bevor die Soll-Nockenphase tatsächlich erreicht wird.
In verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen fährt die Nockenphase vorzugsweise während der Zündanteilsänderung fort, über den gesamten Übergangsweg zur angeforderten Nockenphase überzugehen, bis die angeforderte Nockenphase erreicht wird. Das heißt, der Nockenphasenübergang wird während der Zündanteilübergänge nicht pausiert. Falls aus Steuerungsgründen oder aus anderen Gründen gewünscht, kann die Nockenphase jedoch während des Zündanteilübergangs konstant oder relativ konstant gehalten werden, wobei andere Variablen, wie die Drosselklappenposition, der Krümmerdruck usw., als primärer Mechanismus verwendet werden, um die Luftladung nach Bedarf während des Zündanteilübergangsabschnitts (der Zündanteilübergangsabschnitte) des gesamten Übergangs zu variieren. Bei Ausführungsformen, die mit dem Zündanteilübergang beginnen, bevor die Soll-Nockenphase tatsächlich erreicht ist, kann der tatsächliche Nockenphasenbereich, innerhalb welchem die Zündanteilsänderung initiiert wird, mit den Bedürfnissen jeder besonderen Anwendung variieren. Es ist jedoch zum Beispiel gefunden worden, dass das Initiieren der Zündanteilsänderung, wenn sich die tatsächliche Nockenphase innerhalb von etwa ein bis vier Grad (1° bis 4°) der Soll-Nockenphase befindet (was bei einem Viertaktmotor 2° bis 8° der Kurbelwellenrotation entspricht), aus Sicht der Steuerung gut funktioniert.
Wieder mit Bezug auf das Ablaufdiagramm aus 3 wird der Übergang zum angeforderten Zündanteil, falls der Soll-Zündanteil der angeforderte Zündanteil ist, wie dargestellt durch Schritt 324 fortgesetzt, bis der Übergang abgeschlossen ist. In manchen Fällen muss sich der Nockenwinkel in diesem Block vielleicht weiter zu seinem endgültigen Sollwert bewegen. In anderen Fällen kann der endgültige Nockensollwert vor Erreichen des endgültigen Soll-Zündanteils erreicht werden. Falls der Soll-Zündanteil ein Zwischen-Zündanteil war, kehrt die Logik zu Schritt 310 zurück, wo dann der gleiche erste logische Nockenablauf wiederholt wird, bis der angeforderte Zündanteil und die Luftladung/Nockenposition erreicht werden.
Da der vorstehend beschriebene Übergang etwas Zeit benötigt, bis er abgeschlossen ist, wird die gewünschte Motorleistung (das angeforderte Motordrehmoment) in der Praxis manchmal (eigentlich oft) auf Grund sich ändernder Fahrbedingungen oder anderer Faktoren bis zu einem gewissen Grad variieren. Falls die Änderung des angeforderten Drehmoments groß genug ist, kann sie eine Änderung des angeforderten Zündanteils während des Verlaufs eines Übergangs auslösen. Der beschriebene Prozess bewältigt alle solche Änderungen ganz gut. Falls sich der angeforderte Zündanteil zu einem Wert ändert, der höher als der dann aktuelle Zündanteil ist, kann das Zylinderabschalt-Steuergerät 10 mit dem Übergang zu dem neuen - höheren - Zündanteil beginnen, sobald dies praktikabel ist, wie es durch Schritt 302 in dem Ablaufdiagramm dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass es nicht notwendig ist zu warten, bis der Zündanteil, der dann der Soll-Zündanteil ist, erreicht ist, bevor ein Übergang zu einem höheren Zündanteil initiiert wird. Anforderungen zum Zündanteilanstieg können vielmehr als eine Unterbrechung behandelt werden, die unmittelbar die Zündanteilsteuerung aus dem in 3 veranschaulichten Ablauf zu der unmittelbaren Zündanteilanstiegs-Übergangslogik überführt, die in Schritt 304 dargestellt ist.
Falls sich der angeforderte Zündanteil zu einem Wert ändert, der niedriger ist als der dann aktuelle Zündanteil, kann der in 3 veranschaulichte Prozess (eine) solche Änderung(en) unter Verwendung des gleichen Algorithmus bewältigen, indem einfach der neue Wert des angeforderten Zündanteils unabhängig davon eingesetzt wird, ob dieser höher oder niedriger als der alte angeforderte Wert ist.
Während des normalen Zylinderabschaltbetriebs wird, wenn eine Änderung des angeforderten Drehmoments auftritt, die nicht groß genug ist, um eine Änderung des Zündanteils auszulösen, die Änderung des Drehmoments typischerweise durch Änderung der angeforderten Luftladung erfüllt. Diese Änderung der Luftladung kann durch Ändern der Drosselklappenposition in Übereinstimmung mit Änderungen des Nockenphasenwinkels bereitgestellt werden. Im Allgemeinen können die Drosselklappe und der Nocken auf Positionen eingestellt werden, die eine maximale Kraftstoffeffizienz liefern. Gegebenenfalls kann auch die Zündungseinstellung auf geeignete Weise eingestellt werden, um dazu beizutragen, dass das angeforderte Drehmoment mit dem gelieferten übereinstimmt. In manchen Situationen, in denen sich die Drehmomentanforderung während eines Zündanteilübergangs ändert, kann ein neuer Nockensollwert eingestellt werden. Solche Änderungen können auch ohne weiteres durch den beschriebenen Prozess einfach unter Verwendung der „neuen“ angeforderten Nockenphase als die angeforderte Nockenphase vorgenommen werden.
Es gibt eine Reihe von unterschiedlichen Prozessen, die verwendet werden können, um den Soll-Zündanteil (Schritt 310) für jede Iteration auszuwählen. Ein geeignetes Verfahren wird als nächstes anhand von 4 beschrieben. Wie aus der nachstehenden Besprechung klar wird, bringt das in Bezug auf 4 beschriebene Verfahren eine Reihe von konzeptionellen Ansätzen ein, die zusammen oder unabhängig voneinander und/oder in einer Vielfalt von verschiedenen Kombinationen genutzt werden können.
In dem Verfahren aus 4 bestimmt die Logik zunächst, ob der aktuelle Zündanteil einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt - der in der veranschaulichten Ausführungsform eine Hälfte ist (Schritt 336). Wenn dies der Fall ist und der angeforderte Zündanteil größer als oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist (in dem Beispiel wieder 1/2), wird der Soll-Zündanteil auf den angeforderten Zündanteil eingestellt und ein erster Nocken-Übergangsansatz wird direkt auf den angeforderten Zündanteil angewandt (dem Ablauf 338, 341, 312 folgend). Alternativ wird, falls der aktuelle Zündanteil den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt und der angeforderte Zündanteil kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, der Soll-Zündanteil auf diesen Schwellenwert eingestellt (z. B. ½). Erneut kann eine erste Nocken-Übergangsstrategie befolgt werden, um von dem ursprünglichen Zündanteil zum Zwischensoll-Zündanteil von 1/2 überzugehen (338, 343, 319). Bei vielen Motoren ist es bekannt, dass ein Zündanteil von 1/2 ein besonders glatt laufender Zündanteil ist, und ein empirischer Nachweis hat gezeigt, dass bei manchen Motoren das Übergehen zunächst zu einem Zwischen-Zündanteil von ½ gut funktionieren kann, wenn relativ größere Übergänge angefordert sind, die den Schwellenwert von 1/2 überspannen. Natürlich können verschiedene Schwellenwerte verwendet werden, wenn dies für spezielle Motoren angemessen ist.
Wenn die Bestimmung in Schritt 336 sagt, dass der aktuelle Zündanteil kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, fährt die Logik mit Schritt 351 fort, wo das Steuergerät einen Satz von verfügbaren Zündanteilen erhält (oder aktualisiert). Der Satz von verfügbaren Zündanteilen ist ein Satz von Zündanteilen, die, um die gewünschte Motorleistung zu liefern, basierend auf Kriterien, die von dem Entwickler des Motorsteuergeräts festgelegt wurden, zur Verwendung als geeignet angesehen werden. Typischerweise wäre dies der Satz von Zündanteilen, die in der Lage sind, das gewünschte Drehmoment zu liefern und dabei immer noch die gewünschten NVH-Einschränkungen einzuhalten. Kurz gesagt ist, falls das gewünschte Drehmoment durch Betreiben von 1/3 der Zylinder geliefert werden kann, konzeptionell jeder Zündanteil bei 1/3 oder darüber in der Lage, die gewünschte Motorleistung zu liefern. Einige dieser Zündanteile können jedoch zur Verwendung bei den aktuellen Betriebsbedingungen (z. B. der Motordrehzahl, dem Gang, der Fahrzeuggeschwindigkeit usw.) auf Grund des NVH-Verhaltens oder anderer Gründe unerwünscht sein. Somit können nicht alle Zündanteile, die in der Lage sind, das gewünschte Drehmoment zu liefern, als zur Verwendung zu jeder besonderen Zeit angemessen/verfügbar angesehen werden. In einem Beispiel neigt das Erreichen eines annehmbaren NVH-Verhaltens dazu, bei niedrigeren Motordrehzahlen eine größere Herausforderung als bei höheren Motordrehzahlen, und bei höheren Zylinderlasten eine größere Herausforderung als bei niedrigeren Zylinderlasten darzustellen. Daher kann ein besonderer Zündanteil zur Verwendung geeignet sein, wenn die Motordrehzahl höher und die Zylinderlast niedriger ist, aber bei niedrigeren Motordrehzahlen mit einer höheren Zylinderlast nicht geeignet sein. Der Satz von verfügbaren Zündanteilen kann unter Verwendung von Nachschlagetabellen, algorithmisch oder unter Verwendung jedes geeigneten Ansatzes bestimmt werden. Rein beispielhaft werden ein paar Möglichkeiten des Bestimmens von verfügbaren Zündanteilen in den US-Patenten Nr. 9,086,020 (P011A) und 9,200,575 (P029) sowie den US-Patentanmeldungen Nr. 13/654,248 (P011B), 13/963,686 (P017), 14/638,908 (P032) und 14/919,011 (P045B) beschrieben, die hier jeweils durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Bei jedem der aktuell verfügbaren Zündanteile wird die Nockenphaseneinstellung, die zur Verwendung bei diesem Zündanteil geeignet wäre, als Teil des Schritts 351 bestimmt. Die geeigneten Nockenphasen können unter Verwendung jedes geeigneten Ansatzes bestimmt werden. Als Beispiel können Nachschlagetabelle und/oder verschiedene algorithmische oder auf Luftmodellen basierte Ansätze verwendet werden, um die passenden Nockenphaseneinstellungen für jeden verfügbaren Zündanteil und jede verfügbare Zylinderlast ohne weiteres zu bestimmen. Die Nockenphaseneinstellung kann derjenigen entsprechen, die zum kraftstoffeffizientesten Betrieb bei der gewünschten Motordrehzahl und Zylinderlast führt.
Eine Möglichkeit, den nächsten Soll-Zündanteil zu wählen, besteht darin, nach dem kleinsten niedrigeren verfügbaren Zündanteil zu suchen, der eine zugeordnete Nockeneinstellung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der aktuellen Nockenposition (oder der aktuellen Soll-Nockenposition) hat. Schritt 354. Die verfügbaren Zündanteile basieren zumindest teilweise auf ihren NVH-Kennzeichen, wie zuvor beschrieben. Der tatsächliche zulässige Bereich von Nockeneinstellungen, der geeignet ist, variiert basierend auf einer Vielfalt von Faktoren, einschließlich der Ansprechempfindlichkeit des Nockenphaseneinstellers, der Abgasreinigung, der Ansprechempfindlichkeit des Motors, der Verbrennungsstabilität, der Effizienz, Konstruktionszielen usw. Falls dies gewünscht ist, kann der annehmbare Bereich auch in Abhängigkeit von aktuellen Betriebsbedingungen variieren, wie zum Beispiel Motordrehzahl, Gang, unebene Straße usw. Als Beispiel können bei manchen Ausführungsformen Schwellenwerte im Bereich von 2 bis 8 Grad der Nockenwellenrotation - wie zum Beispiel 6 Grad der Nockenwellenrotation, geeignet sein. Bei einer solchen Implementierung würde die Logik nach dem niedrigsten Zündanteil mit einer zugeordneten gewünschten Nockenphase suchen, die innerhalb des festgelegten Bereichs (z. B. sechs Grad) der Nockenphase liegt, die der aktuellen Nockenphase (oder der aktuellen Soll-Nockenphase) zugeordnet ist, und dieser Zündanteil wird (falls irgendwelche derartigen Zündanteile vorhanden sind) als der neue Soll-Zündanteil ausgewählt, wie in dem Schritt 357 des Ablaufdiagramms dargestellt ist. Falls keiner der niedrigeren verfügbaren Zündanteile innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt, wird der neue Soll-Zündanteil in Schritt 361 als der nächstniedrigste verfügbare Zündanteil eingestellt.
Um die vorstehend mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebene abgestufte erste Nocken-Übergangsstrategie weiter zu veranschaulichen, wird eine Anforderung zum Ändern des Zündanteils von 2/3 auf 1/3 (ähnlich wie bei dem in 2C gezeigten Beispiel) unter Verwendung eines Steuergeräts betrachtet, das so eingeschränkt ist, dass es bei Zündanteilen mit einem Nenner von neun oder weniger arbeitet. Unter diesen Umständen wäre jeder der Zwischen-Zündanteile 3/8, 2/5, 3/7, 4/9, ½, 5/9, 4/7, 3/5, 5/8 möglicherweise in der Lage, das gewünschte Drehmoment zu liefern, obwohl einige auf Grund von NHV-Problemen aus dem verfügbaren Satz ausgeschlossen sein können. Bei einem solchen Beispiel könnten der Satz von möglicherweise verfügbaren Zündanteilen zwischen dem ursprünglichen und dem angeforderten Zündanteil (einschließlich) und ihren zugeordneten gewünschten Nockenphasen bei einer bestimmten Motordrehzahl und einem bestimmten Drehmoment wie in Tabelle 1 aussehen. Tabelle 1

Zündanteil Nockenverschiebuns (in Kurbelwellenerad)

2/3 50°

5/8 49.5°

3/5 48.5°

4/7 47.9°

5/9 46.9°

1/2 43°

4/9 36.5°

3/7 34.3°

2/5 29.5°

3/8 24.6°

1/3 15°
Wie oben besprochen, werden nicht alle Zwischen-Zündanteile zu jeder Zeit als geeignet angesehen. Daher wird zu Erläuterungszwecken ein Umstand betrachtet, bei dem der Satz der verfügbaren Zündanteile 1, 4/5, 2/3, 3/5, ½, 2/5 und 1/3 umfasst. In diesem Szenarium sind die Zwischen-Zündanteile 3/8, 3/7, 4/9, 5/9, 4/7, 3/5, 5/8 aus NVH- oder anderen Gründen ausgeschlossen. In diesem Beispiel beträgt die schließlich gewünschte Nockenverschiebung 15° (d. h. die Nockenverschiebung, die dem angeforderten 1/3 Zündanteil zugeordnet ist).
Da der ursprüngliche Zündanteil 2/3 betrug und der angeforderte Zündanteil 1/3 beträgt, würde der erste Zwischensoll-Zündanteil gemäß den Schritten 336, 338 und 343 aus 4 ½ sein. Der 1/2 Soll-Zündanteil hat eine entsprechende Nockenverschiebung von 43°. Somit beginnt, einer ersten Nocken-Übergangsstrategie folgend, die Nockenwelle mit dem Übergang zur angeforderten Nockenverschiebung, während der Zündanteil bei 2/3 gehalten wird. Sobald die tatsächliche Nockenverschiebung in einen festgelegten Bereich von 43° kommt (z. B. innerhalb von 3 Grad), erfolgt ein Übergang zum angestrebten ½ Zündanteil, und der nächste Soll-Zündanteil wird bestimmt. Wie oben besprochen, fährt die Nockenphase während dieses Zwischen-Zündanteilübergangs vorzugsweise mit einem Übergang zur letztendlich gewünschten Nockenverschiebung von 15° fort, obwohl dies kein Erfordernis ist.
In diesem Stadium sind die einzigen beiden niedrigeren Zündanteile, die „verfügbar sind“, 2/5 und 1/3. Da keiner dieser Zündanteile eine zugeordnete Nockenphase innerhalb eines festgelegten Bereichs der aktuellen Nockenphase hat, würde der nächste Zwischen-Zündanteil auf den nächstniedrigeren verfügbaren Zündanteil eingestellt (Schritt 361), was im Beispiel 2/5 ist, der eine zugeordnete Soll-Nockenphase von 29,5° hat. Unter Verwendung des ersten Nocken-Übergangsansatzes wird der Zündanteil auf 1/2 gehalten, bis die tatsächliche Nockenphase in den festgelegten Bereich der neuen Soll-Nockenphase kommt, an welchem Punkt ein Übergang zum 2/5 Zündanteil initiiert wird. In dem Beispiel kann dieser Übergang bei etwa 32,5° initiiert werden. Wie oben besprochen, fährt die Nockenphase während dieses Zwischen-Zündanteilübergangs vorzugsweise mit einem Übergang zur letztendlich gewünschten Nockenverschiebung von 15° fort, obwohl dies kein Erfordernis ist.
Bei Wiederholen des gleichen Sollauswahlprozesses wäre der nächste Soll-Zündanteil der angeforderte Zündanteil von 1/3, da dies der nächste niedrigste Zündanteil ist. Bei Fortfahren der Verwendung des ersten Nocken-Übergangsansatzes wird der Zündanteil auf 2/5 gehalten, bis die tatsächliche Nockenphase in den festgelegten Bereich der neuen Soll-Nockenphase kommt, an welchem Punkt ein Übergang zum 1/3 Zündanteil initiiert wird. In dem Beispiel kann dieser Übergang bei etwa 18° initiiert werden. Da 1/3 der angeforderte Zündanteil ist, fährt der Nockenübergang mit der gewünschten Nockenverschiebung von 15° fort.
In der in 4 veranschaulichten Ausführungsform werden drei verschiedene Ansätze zum Auswählen von Zwischensoll-Zündanteilen beschrieben. Jeder dieser Ansätze kann unabhängig von den anderen und/oder in Kombination mit irgendwelchen anderen definierten Zwischensoll-Auswahlschemata verwendet werden. Somit könnte zum Beispiel ein anderes Zwischensoll-Auswahlschema stets zum nächstniedrigen verfügbaren Zündanteil übergehen, was wirksam dazu führen würde, den veranschaulichten Schritt 361 alleine als das nächste Kriterium zur Soll-Zündanteilauswahl zu verwenden. Wenn ein solcher Ansatz in dem vorstehend angeführten Beispiel verwendet worden wäre, würden die Zwischensollwerte sequentiell 3/5, ½, 2/5 und 1/3 umfassen, wenn dies die einzigen verfügbaren Zwischenanteile wären. Bei anderen Ausführungsformen könnte die Übergangsauswahllogik bei Schritt 351 beginnen, wobei die nächste Sollauswahl basierend auf dem niedrigsten Zündanteil mit einer zugeordneten Nockenphase innerhalb eines definierten Bereichs einer aktuellen Nockenphase/Soll-Nockenphase bestimmt wird. Natürlich kann unter anderen Umständen eine breite Vielfalt von anderen Sollauswahlstrategien eingesetzt werden. Wie vorstehend nahegelegt, muss der definierte zugelassene Änderungsbereich der Nockenphase nicht bei allen Übergängen gleich sein. Wenn dies gewünscht ist, kann der zulässige Bereich vielmehr zu jeder Zeit basierend auf dem aktuellen Zündanteil, aktuellen Motor- oder Fahrzeugbetriebsparametern oder irgendwelchen anderen Parametern, die der Entwickler des Zylinderabschalt-Steuergeräts als wichtig erachtet, variieren.
Wenn kein Nettodrehmoment erforderlich ist, kann ein mit Zylinderabschaltung gesteuerter Motor mit der Fähigkeit, die Einlass- und Auslassventile zu schließen, alle Zylinder in einem Modus deaktivieren, der als „Brems-Zylinderabschaltung“ (Decel Cylinder Cut Off, DCCO) bezeichnet wird, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 15/009,533 (P048) beschrieben ist. In diesem Modus übt die Nockenphase keinerlei Steuerung über den Motorbetrieb aus, da die Ventile deaktiviert, d. h. geschlossen sind. Folglich ist beim Eintreten und/oder Austreten in den/aus dem DCCO kein Warten erforderlich, bis die Nocke eine Sollposition erreicht.
In noch weiteren Ausführungsformen könnten Übergangstabellen vorgesehen werden, die die Zwischenzündanteile vordefinieren, die basierend auf Betriebsbedingungen, den ursprünglichen und den angeforderten Zündanteilen und/oder irgendwelchen anderen Faktoren, die von dem Entwickler des Zylinderabschalt-Steuergeräts als wichtig angesehen werden, verwendet werden. Unabhängig von dem verwendeten Auswahlprozess besteht ein wesentlicher Punkt darin, dass bei manchen Ausführungsformen Zwischensoll-Zündanteile verwendet werden können, was den Vorteil der Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit während Übergängen mit großen Nockenphasenänderungen im Vergleich zu einer ersten einstufigen Nockensteuerstrategie hat.
Obwohl sich die vorstehende Beschreibung primär auf ein abgestuftes, erstes Nocken-Übergangsschema konzentriert, das ein oder mehrere Zwischensollwerte nutzt, versteht sich, dass sogar eine einstufige erste Nocken-Übergangssteuerung vorteilhafterweise in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet werden kann, um die Verwaltung von Zündanteilübergängen zu vereinfachen.
Es versteht sich auch, dass die hier beschriebenen Verfahren, die sich auf die Koordination des Nockenphasenwinkels mit Zündanteiländerungen während eines Zündanteils beziehen, auf andere Fahrzeugstellglieder zusätzlich zur Nockenphase angewandt werden können - obwohl die spezielle Steuerlogik basierend auf der Art des besonderen Stellglieds variieren kann. Zum Beispiel können Änderungen des Drehmomentwandlerschlupfes (oder allgemeiner einer jeden einstellbaren Antriebsschlupfkomponente) nur relativ langsam implementiert werden, wie zum Beispiel in ½ bis 2 Sekunden. Oft haben zum Erreichen einer annehmbaren NVH-Leistung verschiedene Zündanteilspegel verschiedene Beträge des Drehmomentwandlerschlupfes. Zum Beispiel kann der Drehmomentwandlerschlupf bei Zündanteilen von 1 oder ½ und mehr bei Zündanteilen relativ niedrig sein, die bekannt dafür sind, dass sie ein stärkeres NVH-Verhalten verursachen.
Im Gegensatz zum optimalen Nockenphasenwinkel, der dazu neigt, sich monoton mit der Motordrehzahl- und Drehmomentanforderung zu bewegen, hat der gewünschte Antriebsschlupf eine komplexe Beziehung in Bezug auf den Zündanteil, die Motordrehzahl und die Drehmomentanforderung. Bestimmte Zündfrequenzen können Fahrzeugresonanzen erregen oder für die Fahrzeuginsassen besonders störend sein. Diese Zündfrequenzen werden im Allgemeinen vermieden oder verwenden höhere Antriebsschlupfpegel, um Fahrzeuginsassen von dem unerwünschten NVH-Verhalten zu isolieren. Andere Zündfrequenzen können ein geringfügiges unerwünschtes NVH-Verhalten erzeugen, und in diesen Fällen kann der Schlupf null, d. h. mit blockierter TCC, oder minimal sein.
Abhängig von der Art des Zündanteilübergangs und der Schlupfpegel, die den anfänglichen und den endgültigen Zündanteilpegeln zugeordnet sind, können verschiedene Steuerungsverfahren verwendet werden. Ein erstes Schlupfverfahren oder ein abgestuftes erstes Schlupfverfahren, das zu den vorstehend beschriebenen ersten Nockenverfahren etwas analog ist, kann verwendet werden, wenn der endgültige Schlupfpegel höher als der anfängliche Schlupfpegel ist. Ein gleichzeitiges Steuerungsverfahren, das analog zum in Bezug auf 2B beschriebenen gleichzeitigen Nockensteuerungsverfahren ist, kann verwendet werden, wenn der endgültige Schlupfpegel niedriger ist als der anfängliche Schlupfpegel und die Zündanteilsänderung klein ist. Der Einsatz dieser verschiedenen Steuerungsstrategien kann die Kraftstoffeffizienz während eines Zündanteils verbessern, während eine wünschenswerte NVH-Leistung bereitgestellt wird. Bei manchen Ausführungsformen/Umständen kann der Drehmomentwandlerschlupf gleichzeitig mit Änderungen des Nockenphasenwinkels derart variiert werden, dass sowohl der TCC-Schlupf als auch die Nockenphase und der tatsächliche Zündanteilübergang (oder die Zündanteilübergangsstufe) verzögert werden, bis beide Stellglieder passend positioniert sind.
Als nächstes mit Bezug auf die 5 und 6 wird ein repräsentativer erster Schlupf-Übergangsansatz genauer beschrieben. In der veranschaulichten Ausführungsform beginnt der Logikablauf, wenn eine Zündanteilsänderungsanforderung empfangen wird, wie durch Schritt 500 in 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform hat der angeforderte Zündanteil einen zugeordneten Schlupf, den wir hier als den angeforderten Antriebsschlupf bezeichnen. Im Allgemeinen kann der Antriebsschlupf durch jegliche Antriebskomponente verliehen werden, deren Schlupf aktiv gesteuert werden kann. Derzeit sind Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungen (TCC) die am häufigsten handelsüblich genutzten Antriebsschlupf-Steuerungsmechanismen, und daher konzentriert sich die beschriebene Ausführungsform primär auf die TCC-Schlupfsteuerung. Es versteht sich jedoch, dass jeder andere Mechanismus, der das gesteuerte Einbringen eines Schlupfes zwischen einer Motorkurbelwelle und nachgeordneten Kraftübertragungskomponenten ermöglicht, auf ähnliche Weise gesteuert werden kann, wie zum Beispiel eine Eingangskupplung eines automatisierten manuellen Getriebes oder eines Doppelkupplungsgetriebes usw.
Die Größe des angeforderten betrieblichen Schlupfes variiert oft basierend auf dem angeforderten Zündanteil und gegebenenfalls einer Vielfalt von anderen Betriebsbedingungen oder Betriebsparametern, wie zum Beispiel Motordrehzahl, eingelegter Gang, Größe der Drehmomentanforderung, Zylinderlast, Fahrzeuggeschwindigkeit, Getriebe-Antriebswellengeschwindigkeit, Präferenzen des Fahrers, unebene Straßen, Umgebung usw. Der angeforderte betriebliche Schlupf kann durch die Zündanteil- und Kraftübertragungseinstellung-Bestimmungseinheit 30 gemäß den Richtlinien und Einschränkungen des Fahrzeugentwicklers bestimmt werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die passenden Schlupfwerte durch Verwendung von Nachschlagetabellen, algorithmisch oder über jeden anderen geeigneten Ansatz erhalten werden.
Einer der Vorteile des Einbringens von relativ kleinen Beträgen an Schlupf zum Antriebsstrang während des normalen Betriebs eines Fahrzeugs besteht darin, dass der Schlupf die Tendenz hat, durch den Motor erzeugte Vibrationen zu dämpfen, wodurch das vom Passagier wahrgenommene NVH-Verhalten verringert und das Fahren des Fahrzeugs beruhigt wird. Ein Nachteil des Einführens eines Antriebsschlupfes besteht darin, dass dieser die Tendenz hat, die Kraftstoffeffizienz leicht zu verringern. Daher werden die tatsächlichen Schlupfwerte, die für verschiedene Zündanteile und verschiedene Betriebsbedingungen als geeignet angesehen werden, typischerweise als Kompromiss zwischen Komfort und Kraftstoffeffizienz ausgewählt. Somit gilt als allgemeine Regel: Je stärker das wahrnehmbare NVH-Verhalten ist, das eine Kombination aus Zündanteil und Betriebsbedingung wahrscheinlich erzeugt, desto höher wird der zugeordnete Schlupf sein.
Nun wieder mit Bezug auf das Ablaufdiagramm aus 5 wird der angeforderte Schlupf in Schritt 502 mit dem aktuellen Schlupf verglichen. Der aktuelle Schlupf kann von dem Schlupf-Steuergerät (z. B. einem TCC-Steuergerät) oder irgendeiner anderen Komponente abgerufen werden, die solche Informationen unterhält. Es kann ein Filtern bereitgestellt werden, um das Rauschen auf dem aktuellen Schlupfsignal zu verringern. Bei manchen Ausführungsformen kann ein TCC-Steuergerät so angeordnet werden, dass es einen aktuellen Schlupfpegel / eine aktuelle Schlupfgruppe zusätzlich zu dem oder statt des tatsächlichen aktuellen Schlupfwertes sendet oder zurückgibt.
Im Allgemeinen können die Übergänge zum angeforderten betrieblichen Schlupf und zum angeforderten Zündanteil im Wesentlichen sofort beginnen, falls der angeforderte betriebliche Schlupf kleiner als oder gleich dem aktuellen Schlupf ist, wie durch Schritt 504 dargestellt ist. Unter manchen Umständen ist es auch wünschenswert, beide Übergänge im Wesentlichen sofort zu starten, wenn der angeforderte Schlupf höher als der, aber nahe dem aktuellen Schlupf ist - z. B. innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des aktuellen Schlupfes. Das heißt, wenn der aktuelle (tatsächliche) Schlupf größer als ein Schlupf-Übergangsschwellenwert ist, können der Zündanteil- und der Antriebsschlupfübergang starten, wie in Schritt 504 dargestellt. Die Art des Schlupf-Übergangsschwellenwertes kann basierend auf dem Bedarf jeder besonderen Implementierung stark variieren. Zum Beispiel kann bei manchen Ausführungsformen der Schlupf-Übergangsschwellenwert einfach der angeforderte betriebliche Schlupf sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Übergangsschwellenwert ein vorbestimmter oder ein festgelegter Betrag sein, der niedriger ist als der gewünschte betriebliche Schlupf, der in manchen Betriebszuständen den früheren Beginn der tatsächlichen Zündanteilsänderung ermöglichen kann. Als Beispiel kann der festgelegte Schlupfschwellenwert ein fester Versatz relativ zum gewünschten betrieblichen Schlupf sein (wie zum Beispiel 5 oder 10 U/min unter dem gewünschten betrieblichen Schlupf). Unter anderen Umständen kann die Differenz zwischen dem Schlupf-Übergangsschwellenwert und dem gewünschten betrieblichen Schlupf basierend auf der Größe des betrieblichen Schlupfes und/oder verschiedenen anderen Betriebsparametern variieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Schlupfschwellenwert ein bekannter konstanter Versatz relativ zum betrieblichen Schlupf sein, er kann unter Bezug auf eine Nachschlagetabelle, algorithmisch oder auf irgendeine andere geeignete Weise erhalten werden.
Eine weitere relativ einfache Möglichkeit, die Schlupf-Übergangsschwellenwerte einzustellen, besteht darin, jedem Zündanteil einen „Schlupfpegel“ oder eine „Schlupfgruppe“ zuzuordnen. Zum Beispiel kann dem Zündanteil oder können den Zündanteilen mit dem besten NVH-Kennzeichen der niedrigste Schlupfpegel (z. B. Pegel 0) zugeordnet werden, der nächstbeste Satz dem nächstniedrigsten Schlupfpegel (z. B. Pegel 1) zugeordnet werden, und so weiter. Unter solchen Umständen muss die Logik nur bestimmen, ob der angeforderte betriebliche Schlupf den gleichen oder einen niedrigeren Schlupfpegel hat wie bzw. als der aktuelle Schlupfpegel. Alternativ kann jeder Schlupfpegel einem festgelegten Bereich von Schlupfen entsprechen, wie zum Beispiel 0-5 U/Min, 5-15 U/Min, 15-25 U/Min, usw.
Die Zündanteilsänderung kann unter Verwendung eines ersten Nocken-Übergangsansatzes erfolgen, wie vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben, indem gleichzeitig der Zündanteil und die Luftladung geändert werden, oder sie kann gemäß irgendeinem anderen gewünschten Übergangsschema erfolgen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, der Übergangsschemata, die in den verschiedenen eingeführten Patenten beschrieben sind. Es sei angemerkt, dass unter vielen Umständen der Zündanteilübergang schneller abgeschlossen sein wird als der Schlupfübergang - insbesondere, wenn der angeforderte Schlupf wesentlich geringer ist als der aktuelle Schlupf. Dies kann zu einem Betrieb unter einer Bedingung führen, wobei der tatsächliche Schlupf für einen relativ kurzen Zeitraum höher als der angeforderte Schlupf ist - was aus Sicht der Fahrbarkeit gut ist, da das NVH-Dämpfen stets das Konstruktionsziel erfüllen oder übersteigen würde. Im Wesentlichen die gleiche Logik kann angewendet werden, wenn der angeforderte Schlupf um einen kleinen Betrag höher ist als der aktuelle Schlupf (d. h. der angeforderte Schlupf liegt innerhalb eines (relativ kleinen) vorbestimmten Bereichs des aktuellen Schlupfes). Unter solchen Umständen kann es einen kleinen Zeitraum geben, in dem der tatsächliche Schlupf möglicherweise um einen kleinen Betrag geringer ist als der angeforderte Schlupf. Solange die Varianz relativ klein ist, kann dies jedoch von den Systementwicklern als akzeptabel angesehen werden. Es sei auch angemerkt, dass dieser gleiche Ansatz unabhängig davon verwendet werden kann, ob die Zündanteilsänderungsanfrage den betrieblichen Zündanteil erhöht oder senkt.
Wenn der angeforderte Schlupf (oder der Schlupf-Übergangsschwellenwert) höher als der aktuelle Schlupf ist, wird ein Übergang zum angeforderten Schlupf initiiert, wie es durch Schritt 510 dargestellt ist. In diesem Zustand könnte ein unmittelbares Umschalten zum angeforderten Zündanteil den Motor veranlassen, für einen kurzen Zeitraum mit dem neuen Zündanteil mit einem geringeren Antriebsschlupf als spezifiziert zu arbeiten. Dies kann zu einem stärker wahrnehmbaren NVH-Erlebnis führen als gewünscht. Um zu helfen, dieses Risiko abzuschwächen, kann die Zündanteilsänderung verzögert und/oder auf eine solche Weise in mehrere Stufen unterteilt werden, die dem Ansatz, der vorstehend für die ersten Nockenübergänge besprochen wurde, etwas ähnlich ist. Als solches ist das Übergangssteuergerät so angeordnet, dass es Zwischensoll-Zündanteile identifiziert, die in Zwischenstufen während des Übergangs verwendet werden können, wie durch Schritt 512 dargestellt ist. Die Zwischensoll-Zündanteile sind im Allgemeinen auf Zündanteile begrenzt, die in der Lage sind, das gewünschte Motordrehmoment zu liefern, während sie innerhalb ihrer festgelegten Schlupfeinschränkungen bleiben. Ein paar Zwischensoll-Auswahlansätze werden nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben.
In manchen Fällen wird ein Kandidat für einen Zwischensoll-Zündanteil einen zugeordneten Schlupf (einen Schlupf-Übergangsschwellenwert oder einen Schlupfpegel) haben, der gleich dem oder geringer als der aktuelle Schlupf ist. In solchen Fällen kann der Übergang zum Zwischen-Zündanteil sofort initiiert werden. Unter Umständen, unter denen alle anderen verfügbaren Zündanteile einen höheren Schlupf (Schlupfpegel) als der aktuelle Schlupf erfordern, kann ein Zündanteil mit einem Zwischenschlupf als nächster Sollwert in Schritt 512 gewählt werden. Während der Schlupf im Übergang begriffen ist, wird der tatsächliche Schlupf periodisch mit dem Sollschlupf-Übergangsschwellenwert verglichen (Schritt 515, 517). Wenn der tatsächliche Schlupf den Sollschlupf-Übergangsschwellenwert erreicht (d. h. den Sollschlupf erreicht oder nahe genug an ihn heranreicht), wird ein Übergang zum Soll-Zündanteil initiiert, wie durch Schritt 519 dargestellt ist. Falls der Soll-Zündanteil ein Zwischen-Zündanteil ist (wie durch die Nein-Verzweigung der Entscheidung 521 dargestellt ist), fährt der Übergang zum angeforderten Schlupf (522) fort und die Logik kehrt zu Schritt 512 zurück, wo der nächste Soll-Zündanteil ausgewählt wird. Der Prozess wird dann wiederholt, bis der Soll-Zündanteil der angeforderte Zündanteil ist (wie durch die Ja-Verzweigung der Entscheidung 521 dargestellt ist), zu welchem Zeitpunkt der Übergang zum angeforderten Zündanteil abgeschlossen wird (Schritt 524) und der Übergang fertig ist.
Da der vorstehend beschriebene Übergang etwas Zeit benötigt, bis er abgeschlossen ist, wird in der Praxis die gewünschte Motorleistung (das angeforderte Motordrehmoment) manchmal (eigentlich oft) auf Grund sich ändernder Fahrbedingungen oder anderer Faktoren bis zu einem gewissen Grad variieren. Falls die Änderung des angeforderten Drehmoments groß genug ist, kann sie eine Änderung des angeforderten Zündanteils während des Verlaufs eines Übergangs auslösen. Der beschriebene Prozess bewältigt alle solche Änderungen ganz gut. Die neue Zündanteilanforderung löst den Prozess zum erneuten Starten aus (Rückkehr zu Schritt 502), und das Steuergerät beginnt mit der Verwaltung eines Übergangs von dem dann aktuellen Zustand zum neu angeforderten Zündanteil.
Es gibt eine Reihe von unterschiedlichen Prozessen, die verwendet werden können, um den Soll-Zündanteil (Schritt 512) für jede Iteration auszuwählen. Ein geeignetes Verfahren wird als nächstes anhand von 6 beschrieben. Wie aus der folgenden Besprechung klar wird, bringen die in Bezug auf 6 beschriebenen Verfahren eine Reihe von konzeptionellen Ansätzen ein, die zusammen oder unabhängig voneinander und/oder in einer Vielfalt von verschiedenen Kombinationen genutzt und/oder modifiziert und/oder mit anderen Ansätzen kombiniert werden können.
Im Verfahren aus 6 bestimmt die Logik zunächst, ob der angeforderte Zündanteil höher oder niedriger als der aktuelle Zündanteil ist (Schritt 540). Wenn die Änderungsanforderung anstrebt, den Zündanteil zu erhöhen, wird typischerweise ein höheres Drehmoment angefordert. Unter solchen Umständen wird es oft als wichtig angesehen, nahezu sofort zu einem Zündanteil überzugehen, der in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment so zu erzeugen, dass der Fahrer keine Leistungsverschiebung spürt. Wie oben besprochen, gibt es unter allen besonderen Betriebsbedingungen typischerweise einen Satz von „verfügbaren“ Zündanteilen und zugeordneten Kraftübertragungseinstellungen, die verwendet werden können, um das gewünschte Drehmoment zu liefern, wobei gleichzeitig die festgelegten NVH-Einschränkungen eingehalten werden. Am häufigsten wird der angeforderte Zündanteil der niedrigste der verfügbaren Zündanteile sein, und es wird sehr oft einen oder mehrere andere möglicherweise verfügbare Zündanteile geben - die typischerweise höher sein würden als der angeforderte Zündanteil und mindestens einen Betriebsmodus mit allen Zylindern umfassen würden, was einem Zündanteil von 1 entspricht.
Wenn der angeforderte Zündanteil höher als der aktuelle Zündanteil ist (die Ja-Verzweigung der Entscheidung 540), wird der Soll-Zündanteil auf den niedrigsten verfügbaren Zündanteil mit einem zugeordneten Schlupf-Übergangsschwellenwert eingestellt, der bei oder unter dem aktuellen Schlupf liegt (d. h. einen zugeordneten betrieblichen Schlupf hat, der kleiner als, gleich dem oder innerhalb eines definierten Bereichs des aktuellen Schlupfes ist). (Schritt 542). Es versteht sich, dass, wenn der angeforderte Zündanteil einen Schlupf-Übergangsschwellenwert aufweist, der höher als der aktuelle Schlupf ist, der niedrigste verfügbare Zündanteil mit einem Schlupf bei oder unterhalb des Schlupf-Übergangsschwellenwertes oft (wenn auch nicht notwendigerweise immer) ein Zündanteil sein wird, der höher als der angeforderte Zündanteil ist. Demgemäß wird in solchen Fällen der erste Zwischen-Zündanteil höher sein als der angeforderte Zündanteil, und (eine) anschließende Iteration(en) wird (werden) sich gemäß der Logik aus 5 zurück nach unten zum angeforderten Zündanteil bewegen. Es sollte sich auch verstehen, dass, wenn keine anderen Zündanteile verfügbar sind, die dem Schlupf-Übergangsschwellenwert-Erfordernis entsprechen, der erste Zwischen-Zündanteil stets auf eins eingestellt werden kann (d. h. ein Betrieb mit allen Zylindern) - wobei erwartet wird, dass dies in den meisten Implementierungen dem niedrigsten Schlupfpegel zugeordnet ist.
Auch kann der zugelassene Schlupf für einen Zündanteil davon abhängen, ob der Startzündanteil höher oder niedriger als der Zündanteil ist. Wenn also der Zündanteil zunimmt, kann es wünschenswert sein, einen geringeren Schlupf zu tolerieren. Derartige Steuerungsverfahren können unter Verwendung von Nachschlagetabellen implementiert oder algorithmisch bestimmt werden.
Wenn der angeforderte Zündanteil geringer als der aktuelle Zündanteil ist (die Nein-Verzweigung der Entscheidung 540), bestimmt die Logik, ob es einen Zwischen-Zündanteil gibt (zwischen dem aktuellen und dem angeforderten Zündanteil), der einen zugeordneten Schlupf-Übergangsschwellenwert hat, der niedriger als oder gleich dem aktuellen Schlupf ist (Schritt 543). Falls ein solcher Zwischen-Zündanteil besteht, wird der Soll-Zündanteil auf den niedrigsten verfügbaren Zündanteil eingestellt, der einen zugeordneten Schlupf-Übergangsschwellenwert hat, der bei oder unter dem aktuellen Schlupf liegt (Schritt 544). Wenn es keine Zwischen-Zündanteile gibt, die einen Schlupf-Übergangsschwellenwert bei oder unter dem aktuellen Schlupf haben, kann der Zwischenteil mit dem niedrigsten angeforderten Schlupf-Schwellenwert ausgewählt werden (Schritt 549).
In der vorstehenden Besprechung gibt es manchmal Bemühungen, den niedrigsten verfügbaren Zündanteil mit einem geeigneten Schlupf zu identifizieren. Solche Zündanteile können unter Verwendung jedes geeigneten Algorithmus identifiziert werden. Als Beispiel wird bei manchen Implementierungen ein Zylinderabschalt-Steuergerät eine Liste unterhalten, die den Satz von Zündanteilen identifiziert, die in der Lage sind, die gewünschte Motorleistung innerhalb vorgeschriebener NVH-Kriterien unter den aktuellen Betriebsbedingungen bereitzustellen. Diese Liste kann als eine Liste von verfügbaren Zündanteilen angesehen werden. Wenn eine solche Liste von verfügbaren Zündanteilen verwendet wird, kann die Übergangslogik zunächst den dem niedrigsten verfügbaren Zündanteil zugeordneten Schlupf-Schwellenwert betrachten, um zu überprüfen, ob dieser Schlupf-Schwellenwert den aktuellen Schlupf übersteigt. Wenn dies der Fall ist, wird der nächsthöhere Zündanteil überprüft. Wenn dies nicht der Fall ist, wird dieser Zündanteil als Sollwert ausgewählt.
Eine Nebenwirkung des Erhöhens des Antriebsschlupfes besteht darin, dass es Antriebsverluste erhöht, wodurch die bei einer gegebenen Motorleistung an die Räder gelieferte Leistung verringert wird. Umgekehrt hat das Verringern des Antriebsschlupfes die Tendenz, die bei einer gegebenen Motorleistung an die Räder gelieferte Leistung zu erhöhen. Wenn dies gewünscht ist, kann das Motorsteuergerät dafür ausgelegt sein, die Motorleistung parallel zu befohlenen Antriebsschlupfänderungen einzustellen, um teilweise oder vollständig Schwankungen, die auf dem TCC- oder einem anderen Antriebsschlupf basieren, auf eine Weise auszugleichen, die Schwankungen beim Bremsmoment, das den Rädern während ausgewählter Betriebsbedingungen geliefert wird, verringert oder eliminiert.
Obwohl eine besondere Logik beschrieben worden ist, um die Erklärung der Erfindung zu vereinfachen, versteht sich, dass die tatsächlichen Algorithmen oder die tatsächliche Logik, die verwendet werden, um die beschriebenen Funktionen zu bewerkstelligen, stark variieren können und in keiner Weise dazu gedacht sind, auf die Logikabläufe begrenzt zu werden, die in den beigefügten Ablaufdiagrammen veranschaulicht sind. Vielmehr können gemäß den Präferenzen des Entwicklers und/oder dem Bedarf irgendeiner besonderen Implementierung verschiedene Schritte und Funktionen umgeordnet, geändert, hinzugefügt oder gelöscht werden.
Obwohl nur wenige Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, versteht sich, dass die Erfindung in vielen anderen Formen implementiert werden kann, ohne vom Geist oder Rahmen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel versteht sich, dass eine Vielfalt von anderen Stellgliedern von den hier beschriebenen gleichen ersten Stellglied-Steuerungsansätzen profitieren kann. Solche Stellglieder umfassen (unter anderem) verschiedene Stellglieder, die einer Turbolader- oder Superlader-Luftsteuerung zugeordnet sind, wie ein Stellglied, das die Position eines Ladedruckregelventils oder eines Kippschalters steuert.
In der vorstehenden Besprechung wurden erste Nocken- und erste Schlupf-Übergangsschemata meist separat beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass Kombinationen einer ersten Schlupf- und einer ersten Nocken-Übergangssteuerung ohne weiteres verwendet werden können. Zum Beispiel können der Antriebsschlupf und die Nockenwellenphase nach Bedarf parallel eingestellt werden, und bestimmte Zündanteilübergänge (und insbesondere Übergänge zu niedrigeren Zündanteilen) können nach Bedarf verzögert werden, bis sowohl der Schlupf als auch die Nockenphase sich ihren zugeordneten Sollwerten angenähert oder diese erreicht haben.
Wie vorstehend nahegelegt, ist es im Allgemeinen aus Sicht der Fahrbarkeit wünschenswert, den Drehmomentausgang während der Übergänge relativ ruhig zu halten. In dem beschriebenen ersten Nocken-Übergangsansatz gibt es typischerweise zwei unterschiedliche Abschnitte, die jedem Übergang zugeordnet sind. Der eine konzentriert sich auf den Übergang der Nockenphase, der zweite konzentriert sich auf den Übergang des Zündanteils. Das Ziel liegt darin, beide Abschnitte der Übergänge ruhig zu gestalten, so dass es im Allgemeinen wünschenswert ist, andere Variablen zu verwenden, um den gesamten Drehmomentausgang während jedes Abschnitts des Übergangs zu steuern.
Wenn die angeforderte Motorleistung während des gesamten Übergangs konstant bleibt, ist es im Allgemeinen wünschenswert, eine relativ konstante Luftladung während des gesamten Nockenphasenübergangs beizubehalten. In vielen Anwendungen sind die Nockenphase und eine Drosselklappe (zum Steuern des Krümmerdrucks) die primären Mechanismen zum Steuern/Variieren der Luftladung in jedem Zylinder. Daher ist es, wenn sich die Nockenphase ändert, wünschenswert, den Krümmerdruck auf komplementäre Weise zu variieren, um eine relativ konstante Luftladung während der Nockenphasenänderung beizubehalten. Natürlich gibt es eine Vielfalt von anderen Möglichkeiten, auch die Luftladung zu variieren, einschließlich einer Ventilhubsteuerung, Abgasrückführtechniken, Ladedrucktechniken, wie Turbolader, Superlader usw. Wenn der Motor eine geeignete Hardware aufweist, kann jeder dieser Luftladungs-Steuerungsmechanismen individuell oder parallel gesteuert werden, um zur Steuerung der Luftladung beizutragen.
Sobald die gewünschte Nockenphase erreicht wurde (oder nahezu erreicht wurde), wird der Zündanteil geändert. Obwohl es möglich ist, den Zündanteil nahezu sofort zu ändern, ist es typischerweise nicht möglich, die Luftladung ebenso schnell zu ändern. Daher wird der Zündanteil typischerweise über einen Übergangszeitraum auf eine Weise geändert, die die Luftladungsdynamik verfolgt, was wiederum unter Verwendung der Drosselklappe oder anderer verfügbarer Mechanismen gesteuert werden kann.
Einige Zylinderabschalt-Steuergeräte sind so angeordnet, dass sie im Bemühen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, per se eine relativ große Zahl von Übergängen unter einer Vielfalt von normalen Fahrszenarien mit sich bringen. Dies gilt insbesondere bei Fahrbedingungen, die einen relativ großen Satz von Zündanteilen unterstützen. Als Beispiel haben einige Fahrtests der Anmelderinnen eines Zylinderabschalt-Steuergeräts mit bis zu 29 verfügbaren Zündanteilen die Tendenz, während verschiedener normaler Fahrprofile einen Übergang alle ein bis zwei Sekunden zu mitteln. In diesen Fällen kann ein Motor während etwa 1/5 der Zeit in einem Übergang zwischen Zündanteilspegeln arbeiten. Um den erforderlichen Fahrkomfort zu erfüllen und dabei die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, macht es dies besonders wünschenswert, einen Teil der hier beschriebenen Übergangsverwaltungsansätze zu nutzen.
In der vorstehenden Beschreibung gibt es mehrere Verweise auf den Begriff „Zylinder“. Der Begriff Zylinder versteht sich als weitgehend jede geeignete Art von Arbeitskammer einschließend. Die Figuren veranschaulichen eine Vielfalt von Vorrichtungen, Ausführungen und repräsentativen Zylinder- und/oder Motordaten. Es versteht sich, dass diese Figuren beispielhaft und anschaulich sein sollen und dass die Merkmale und Funktionalität anderer Ausführungsformen von dem in den Figuren gezeigten abweichen können.
Die hier beschriebenen Steuerungsverfahren können unter Verwendung einer Motorsteuereinheit, eines Kraftübertragungs-Steuermoduls, eines Motorsteuermoduls oder irgendeines anderen geeigneten Prozessors, der mit geeigneten Steueralgorithmen programmiert ist, implementiert werden. Alternativ kann, falls gewünscht, die Funktionalität in Form einer programmierbaren Logik oder unter Verwendung von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) oder einer Kombination der Vorstehenden implementiert werden.
Die Erfindung wurde primär im Zusammenhang mit einem dynamischen Zylinderabschaltbetrieb beschrieben, bei dem ein Akkumulator oder ein anderer Mechanismus den Abschnitt eines Zündens verfolgt, der angefordert, aber nicht geliefert wurde, oder der geliefert, aber nicht angefordert wurde. Die beschriebenen Techniken sind jedoch ebenso auf die Verwaltung von Übergängen zwischen irgendwelchen verschiedenen Zylinderabschalt-Zündanteilen oder zwischen einem Zylinderabschalt-Zündanteil (bei dem individuelle Zylinder manchmal gezündet und manchmal abgeschaltet werden) und einem Betrieb mit allen Zylindern (oder einem Betrieb unter Verwendung eines festen Satzes von Zylindern) anwendbar, wie es vorkommen kann, wenn verschiedene rollierende Zylinderdeaktivierungstechniken verwendet werden. Es können auch ähnliche Techniken verwendet werden, um wirksame Hubraumübergänge bei der Motorsteuerung mit variablem Hub zu verwalten, wobei die Anzahl der Hübe in jedem Arbeitsspiel geändert wird, um den Hubraum eines Motors wirksam zu ändern.
Bei manchen Anwendungen, die als dynamische Mehrfachpegel-Zylinderabschaltung bezeichnet werden, können individuelle Arbeitsspiele, die während des Zylinderabschaltbetriebs gezündet werden, zielgerichtet mit verschiedenen Zylinderausgangspegeln betrieben werden, das heißt eine zielgerichtete Verwendung von verschiedenen Luftladungen und entsprechenden Kraftstoffpegeln. Bei der Mehrfachpegel-Zylinderabschaltung werden die verschiedenen Zündpegel zumindest bei manchen wirksamen Zündanteilen auf vermischte Weise während des Betriebs verwendet. Als Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 9,399,964 , das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, einige solche Ansätze. Die individuellen Zylindersteuerkonzepte, die bei der dynamischen Zylinderabschaltung verwendet werden, können auch auf den dynamischen Mehrfachladepegel-Motorbetrieb angewandt werden, wobei alle Zylinder gezündet werden (d. h. keine Zylinder werden abgeschaltet), aber individuelle Arbeitsspiele mit verschiedenen Zylinderausgangspegeln auf vermischte Weise zielgerichtet betrieben werden. Die dynamische Zylinderabschaltung, dynamische Mehrfachpegel-Zylinderabschaltung und der dynamische Mehrfachladepegel-Motorbetrieb können zusammen als verschiedene Arten eines dynamischen Zündpegelmodulations-Motorbetriebs betrachtet werden, bei dem die Ausgabe eines jeden Arbeitsspiels (z. B. abschalten/zünden, hoch/niedrig, abschalten/hoch/niedrig usw.) dynamisch während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und zwar typischerweise auf einer individuellen Zylinderbasis von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel (Zündmöglichkeit um Zündmöglichkeit). Es versteht sich, dass sich ein dynamischer Zündpegelmodulations-Motorbetrieb von einem herkömmlichen variablen Hubraum unterscheidet, bei dem, wenn der Motor in einen Betriebszustand eines verkleinerten Hubraums eintritt, ein definierter Satz von Zylindern im Allgemeinen auf die gleiche Weise betrieben wird, bis der Motor zu einem anderen Betriebszustand übergeht. Die beschriebenen Ansätze können verwendet werden, um Übergänge zwischen wirksamen Zündanteilen unabhängig von der Art der verwendeten dynamischen Zündpegelmodulations-Motorsteuerung zu steuern, einschließlich eines Zylinderabschaltbetriebs, eines Mehrfachpegel-Zylinderabschaltbetriebs, eines dynamischen Mehrfachladepegelbetriebs usw. In diesem Zusammenhang kann der Begriff „wirksamer Zündanteil“ entweder (i) einem tatsächlichen Zündanteil, der einen Prozentsatz (oder Anteil) der Zündmöglichkeiten anzeigt, die tatsächlich gezündet (im Gegensatz zu abgeschaltet) werden, relativ zur Gesamtzahl von Zündmöglichkeiten; oder (ii) einem Prozentsatz (oder Anteil) der Zylinder entsprechen, die bei einem Referenzausgangspegel gezündet werden müssten, um die gewünschte, angeforderte, angestrebte oder gelieferte Motorleistung bereitzustellen. Ein solcher Referenzausgangspegel kann ein fester Wert, ein relativer Wert oder ein situationsabhängiger Wert sein. Die letztere Verwendung des Begriffs „wirksamer Zündanteil“ ist besonders nützlich, wenn auf einen Mehrfachpegel-Zylinderabschalt- und einen Mehrfachladepegel-Motorbetrieb Bezug genommen wird, bei denen gezündete Arbeitsspiele zielgerichtet mit verschiedenen Zylinderausgangspegeln betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei Motoren nützlich sein, die keine Zylinderabschaltsteuerung verwenden. Zum Beispiel können die beschriebenen Techniken, auch wenn die Erfindung primär im Kontext von Übergängen zwischen verschiedenen Zündanteilen während der Zylinderabschaltsteuerung beschrieben wurde, auch verwendet werden, um Übergänge zwischen verschiedenen variablen Hubraumzuständen in herkömmlicheren Verstellmotoren unter Verwendung eines Zylinderabschalt-Übergangsansatzes zu erleichtern. Zum Beispiel wird ein Achtzylinder-Verstellmotor, der die Fähigkeit hat, in einem Vierzylindermodus zu arbeiten (d. h. vier festgelegte Zylinder), Übergänge von einem Zündanteil von 0,5 bis 1 und umgekehrt erfordern und könnte vorteilhafterweise die hier beschriebenen Zündanteilübergangs-Verwaltungstechniken verwenden. Daher sollten die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung und nicht einschränkend angesehen werden, und die Erfindung soll nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15288847 B [0001]
US 62353674 B [0001]
US 9086020 B [0022]
US 7577511 [0036]
US 7849835 [0036]
US 7886715 [0036]
US 7954474 [0036]
US 8099224 [0036]
US 8131445 [0036]
US 8131447 [0036]
US 8839766 [0036]
US 9200587 [0036]
US 9086020 [0055]
US 9200575 [0055]
US 13654248 [0055]
US 13/963686 [0055]
US 14/638908 [0055]
US 14/919011 [0055]
US 15009533 B [0064]
US 9399964 B [0097]

Claims

Verfahren zum Verwalten von Zündanteilübergängen in einem Fahrzeug mit einer Kraftübertragung, die einen Motor und einen Antriebsstrang aufweist, der eine Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf aufweist, wobei das Verfahren umfasst: während der Motor mit einem ersten wirksamen Zündanteil arbeitet und die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf mit einem ersten Antriebsschlupf arbeitet, Bestimmen eines angeforderten zweiten wirksamen Zündanteils, der sich von dem ersten wirksamen Zündanteil unterscheidet, wobei der zweite wirksame Zündanteil einen zugeordneten zweiten Antriebsschlupf und einen zugeordneten zweiten Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der höher als der erste Antriebsschlupf ist; Initiieren eines Übergangs von dem ersten Antriebsschlupf zum zweiten Antriebsschlupf; Übergehen zu einem Soll-Zündanteil, der sich von dem ersten und dem zweiten wirksamen Zündanteil unterscheidet, wobei der Soll-Zündanteil (i) aus einem Satz von verfügbaren wirksamen Zündanteilen ausgewählt wird, die in der Lage sind, eine angeforderte Motorleistung zu liefern, und (ii) einen zugeordneten Soll-Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der kleiner als der zweite Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert ist; und nach dem Übergehen zum Soll-Zündanteil, Übergehen zum zweiten wirksamen Zündanteil, und wobei jeder Zündanteilübergang so eingeschränkt ist, dass er nur auftritt, wenn ein tatsächlicher Antriebsschlupf mindestens so groß ist wie der zugeordnete Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der angeforderte zweite wirksame Zündanteil größer als der erste wirksame Zündanteil ist, der ausgewählte Soll-Zündanteil der niedrigste verfügbare wirksame Zündanteil ist, der die angeforderte Motorleistung liefern kann, der einen zugeordneten Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der nicht größer als der erste Antriebsschlupf ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der angeforderte zweite wirksame Zündanteil niedriger als der erste wirksame Zündanteil ist, der ausgewählte Soll-Zündanteil ein zwischen dem ersten und dem zweiten wirksamen Zündanteil liegender wirksamer Zwischen-Zündanteil ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der ausgewählte Soll-Zündanteil der niedrigste verfügbare wirksame Zündanteil ist, der die angeforderte Motorleistung liefern kann, der einen zugeordneten Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der nicht größer als der erste Antriebsschlupf ist, wenn ein solcher wirksamer Zwischen-Zündanteil vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der ausgewählte Soll-Zündanteil einen zugeordneten Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert zwischen dem ersten Antriebsschlupf- und dem zweiten Antriebsschlupf-Schwellenwert hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (Torque Converter Clutch, TCC) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: ein Motorsteuergerät, welches die Zündanteilübergänge anweist, einen definierten Satz von möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteilen hat; unter verschiedenen besonderen Betriebsbedingungen nur ein zugeordneter Untersatz der möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteile als Zündanteilkandidaten zur Verwendung festgelegt ist; die Zündanteilkandidaten zur Verwendung nicht immer alle möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteile einschließen, die in der Lage sind, die angeforderte Motorleistung zu liefern; und der Soll-Zündanteil aus den Zündanteilkandidaten zur Verwendung bei aktuellen Betriebsbedingungen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während eines jeden Zündanteilübergangs eine befohlene Luftladung während des Übergangs auf eine Weise geändert wird, die dazu beiträgt, während des Übergangs die gewünschte Motorleistung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn sich der angeforderte Zündanteil während eines Übergangs zu einem neuen angeforderten Zündanteil ändert, die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf angewiesen wird, mit dem Übergang zu einem dem neuen angeforderten Zündanteil zugeordneten Antriebsschlupf zu beginnen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von verfügbaren wirksamen Zündanteilen nur eins und Anteile mit einem Nenner, der nicht größer als neun ist, einschließt.
Verfahren zum Steuern eines Motors in einem Fahrzeug mit einer Kraftübertragung, die den Motor und einen Antriebsstrang aufweist, der eine Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf aufweist, wobei das Verfahren umfasst: während der Motor mit einem ersten wirksamen Zündanteil mit einem zugeordneten ersten Antriebskomponentenschlupf arbeitet, Bestimmen eines gewünschten zweiten wirksamen Zündanteils und eines zugeordneten zweiten Antriebskomponentenschlupfes, wobei der zweite Antriebskomponentenschlupf ein anderer ist als der erste Antriebskomponentenschlupf; Initiieren eines Übergangs von dem ersten Antriebskomponentenschlupf zum zweiten Antriebskomponentenschlupf; nachdem ein tatsächlicher Antriebskomponentenschlupf bei oder in einem vorbestimmten Bereich des zweiten Antriebskomponentenschlupfes liegt, Übergehen zum zweiten wirksamen Zündanteil, wobei der Übergang zum zweiten wirksamen Zündanteil erst initiiert wird, nachdem der tatsächliche Antriebskomponentenschlupf bei oder in dem vorbestimmten Bereich des zweiten Antriebskomponentenschlupfes liegt; und Anweisen des Betriebs des Motors während der Übergänge, um eine angeforderte Leistung zu liefern, wobei sich ein tatsächlicher befohlener Zündanteil allmählich über den Verlauf des Übergangs vom ersten wirksamen Zündanteil zum zweiten wirksamen Zündanteil ändert.
Verfahren zum Steuern eines Motors in einem Fahrzeug mit einer Kraftübertragung, die den Motor und einen Antriebsstrang aufweist, der eine Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf aufweist, wobei das Verfahren umfasst: (a) während der Motor mit einem ersten wirksamen Zündanteil arbeitet und die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf mit einem ersten Antriebsschlupf arbeitet, Bestimmen eines angeforderten zweiten wirksamen Zündanteils, der sich von dem ersten wirksamen Zündanteil unterscheidet, wobei der zweite wirksame Zündanteil einen zugeordneten zweiten Antriebsschlupf hat, wobei der zweite Antriebsschlupf größer als der erste Antriebsschlupf ist; (b) Initiieren eines Übergangs von dem ersten Antriebsschlupf zum zweiten Antriebsschlupf; (c) Identifizieren eines Soll-Zündanteils, der sich von dem ersten und dem zweiten wirksamen Zündanteil unterscheidet, aus einem Satz von verfügbaren wirksamen Zündanteilen, die in der Lage sind, eine angeforderte Motorleistung zu liefern, wobei der Soll-Zündanteil einen zugeordneten Soll-Antriebsschlupf hat, der kleiner als der zweite Antriebsschlupf ist; (d) Übergehen zum Soll-Zündanteil, wobei der Übergang zum Soll-Zündanteil so beschränkt ist, dass er nur auftritt, wenn ein tatsächlicher Antriebsschlupf mindestens so groß ist wie ein Soll-Antriebsschlupf-Schwellenwert, der dem Soll-Zündanteil zugeordnet ist; und (e) nach Übergehen zum Soll-Zündanteil, Übergehen zum zweiten wirksamen Zündanteil, wobei der Übergang zum zweiten wirksamen Zündanteil so eingeschränkt ist, dass er nur auftritt, wenn der tatsächliche Antriebsschlupf mindestens so groß ist wie ein zweiter Antriebsschlupf-Schwellenwert, der dem zweiten wirksamen Zündanteil zugeordnet ist; und (f) Anweisen des Betriebs des Motors während der Übergänge, um die angeforderte Motorleistung zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: (a) nach dem Übergehen zum Soll-Zündanteil, Übergehen zu einem nächsten Soll-Zündanteil von dem Satz von verfügbaren wirksamen Zündanteilen, die in der Lage sind, die angeforderte Motorleistung zu liefern, wobei der nächste Soll-Zündanteil einen zugeordneten Antriebsschlupf-Schwellenwert hat, der größer als der Antriebsschlupf-Schwellenwert ist, der dem Soll-Zündanteil zugeordnet ist, und nicht größer als der zweite Antriebsschlupf-Schwellenwert ist, wobei der Übergang zum nächsten Soll-Zündanteil so eingeschränkt ist, dass er nur auftritt, wenn ein tatsächlicher Antriebsschlupf mindestens so groß wie der nächste Soll-Antriebsschlupf-Schwellenwert ist; und (b) iteratives Wiederholen von (a), bis der zweite wirksame Zündanteil erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (Torque Converter Clutch, TCC) ist.
Verfahren zum Steuern eines Motors in einem Fahrzeug mit einer Kraftübertragung, die den Motor und einen Antriebsstrang aufweist, der eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: (a) während der Motor mit einem ersten wirksamen Zündanteil arbeitet und der Drehmomentwandler mit einem ersten Schlupf arbeitet, Bestimmen eines angeforderten Zündanteils, der niedriger als der erste wirksame Zündanteil ist, wobei der angeforderte Zündanteil ein zweiter wirksamer Zündanteil mit einem zugeordneten zweiten Drehmomentwandlerschlupf ist, wobei der zweite Drehmomentwandlerschlupf größer als der erste Drehmomentwandlerschlupf ist; (b) Initiieren eines Übergangs von dem ersten Drehmomentwandlerschlupf zum zweiten Drehmomentwandlerschlupf; (c) Auswählen eines wirksamen Zwischen-Zündanteils, der zwischen dem ersten und dem zweiten wirksamen Zündanteil liegt, wobei der wirksame Zwischen-Zündanteil einen zugeordneten Drehmomentwandlerschlupf hat; (d) Identifizieren des ausgewählten wirksamen Zwischen-Zündanteils als Soll-Zündanteil; (e) Übergehen zum Soll-Zündanteil, wobei der Übergang zum Soll-Zündanteil so eingeschränkt ist, dass er nur auftritt, wenn ein tatsächlicher Drehmomentwandlerschlupf mindestens so groß wie der Drehmomentwandlerschlupf ist, der dem Soll-Zündanteil zugeordnet ist, oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von diesem liegt; (f) wenn der Soll-Zündanteil nicht der zweite wirksame Zündanteil ist, Auswählen eines nächsten Zündanteils mit einem zugeordneten nächsten Drehmomentwandlerschlupf und Einstellen des Soll-Zündanteils als nächsten Zündanteil; (g) iteratives Wiederholen von (e) und (f), bis der angeforderte Zündanteil erreicht ist; und (h) Anweisen des Betriebs des Motors während der Übergänge, um eine angeforderte Leistung zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der wirksame Zwischen-Zündanteil bestimmt wird durch Auswählen eines niedrigsten wirksamen Zündanteilkandidaten, der einen zugeordneten Drehmomentwandlerschlupf hat, der bei den aktuellen Betriebsbedingungen nicht größer als der erste Drehmomentwandlerschlupf ist oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von diesem liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der nächste Zündanteil bestimmt wird durch Auswählen des niedrigsten wirksamen Zündanteilkandidaten, der einen zugeordneten Drehmomentwandlerschlupf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des vorherigen Ziel-Drehmomentwandlerschlupfes hat.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei: ein Motorsteuergerät, welches die Zündanteilübergänge anweist, einen definierten Satz von wirksamen Zündanteilkandidaten hat; jeder Soll-Zündanteil aus den wirksamen Zündanteilkandidaten zur Verwendung bei aktuellen Betriebsbedingungen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 und 7-13, wobei die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, 8-10, 12-17 und 19, wobei: ein Motorsteuergerät, welches die Zündanteilübergänge anweist, einen definierten Satz von möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteilen hat; unter verschiedenen besonderen Betriebsbedingungen nur ein zugeordneter Untersatz der möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteile als Zündanteilkandidaten zur Verwendung bezeichnet ist; die Zündanteilkandidaten zur Verwendung nicht immer alle möglichen betrieblichen wirksamen Zündanteile einschließen, die in der Lage sind, die angeforderte Motorleistung zu liefern; und der Soll-Zündanteil aus den Zündanteilkandidaten zur Verwendung bei aktuellen Betriebsbedingungen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während eines jeden Zündanteilübergangs eine befohlene Luftladung während des Übergangs auf eine Weise geändert wird, die dazu beiträgt, die gewünschte Motorleistung während des Übergangs bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn sich der angeforderte Zündanteil während eines Übergangs zu einem neuen angeforderten Zündanteil ändert, die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf angewiesen wird, mit dem Übergang zu einem dem neuen angeforderten Zündanteil zugeordneten Antriebsschlupf zu beginnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Satz von verfügbaren wirksamen Zündanteilen nur eins und Anteile mit einem Nenner, der nicht größer als neun ist, einschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ausgeführt wird, während der Motor in einem Zylinderabschalt-Betriebsmodus arbeitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wirksame Zündanteil ein tatsächlicher Zündanteil ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ausgeführt wird, während der Motor in einer dynamischen Zündpegel-Modulationsweise arbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-23, wobei das Verfahren ausgeführt wird, während der Motor in einer Mehrfachzündpegel-Modulationsweise arbeitet.
Kraftübertragungs-Steuergerät, das dafür ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-27 auszuführen.
Kraftübertragungs-Steuergerät, das so angeordnet ist, dass es einen Zylinderabschalt- oder dynamischen Zündpegel-Modulationsbetrieb eines Motors anweist und eine Schlupfeinstellung einer Antriebskomponente anweist, wobei das Kraftübertragungs-Steuergerät dafür ausgelegt ist: den Betrieb des Motors mit einem ersten Zündanteil anzuweisen und den Betrieb der Antriebskomponente mit einem ersten Schlupf anzuweisen; während der Motor mit dem ersten Zündanteil arbeitet und die Antriebskomponente mit einstellbarem Schlupf mit dem ersten Antriebsschlupf arbeitet, einen angeforderten zweiten Zündanteil zu bestimmen, der sich von dem ersten Zündanteil unterscheidet, wobei der zweite Zündanteil einen zugeordneten zweiten Antriebsschlupf und einen zugeordneten zweiten Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der größer als der erste Antriebsschlupf ist; einen Übergang von dem ersten Antriebsschlupf zum zweiten Antriebsschlupf zu initiieren; einen Übergang zu einem Soll-Zündanteil, der sich von dem ersten und dem zweiten Zündanteil unterscheidet, anzuweisen, wobei der Soll-Zündanteil (i) ausgewählt wird aus einem Satz von verfügbaren Zündanteilen, die in der Lage sind, eine angeforderte Motorleistung zu liefern, und (ii) einen zugeordneten Soll-Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert hat, der kleiner als der zweite Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert ist; und nach dem Anweisen des Übergangs zum Soll-Zündanteil, den Übergang zum zweiten Zündanteil anzuweisen, wobei jeder Zündanteilübergang nur angewiesen wird, wenn ein tatsächlicher Antriebsschlupf mindestens so groß ist, wie der zugeordnete Antriebsschlupf-Übergangsschwellenwert.
Kraftübertragungs-Steuergerät nach Anspruch 29, wobei das Motorsteuergerät einen definierten Satz von möglichen betrieblichen Zündanteilen hat; unter verschiedenen besonderen Betriebsbedingungen nur ein zugeordneter Untersatz der möglichen betrieblichen Zündanteile als Kandidaten zur Verwendung festgelegt ist; die Zündanteilkandidaten zur Verwendung nicht immer alle möglichen betrieblichen Zündanteile einschließen, die in der Lage sind, die angeforderte Motorleistung zu liefern; und jeder Soll-Zündanteil zur Verwendung bei aktuellen Betriebsbedingungen aus den Zündanteilkandidaten ausgewählt wird.
Kraftübertragungs-Steuergerät, das so angeordnet ist, dass es einen Zylinderabschalt- oder dynamischen Zündpegel-Modulationsbetrieb eines Motors anweist und eine Schlupfeinstellung einer Antriebskomponente anweist, wobei das Kraftübertragungs-Steuergerät dafür ausgelegt ist: den Betrieb des Motors mit einem ersten Zündanteil und den Betrieb der ersten Antriebskomponente mit einem ersten Antriebskomponentenschlupf anzuweisen; während der Motor mit dem ersten Zündanteil arbeitet und die erste Antriebskomponente mit dem ersten Antriebskomponentenschlupf arbeitet, einen gewünschten zweiten Zündanteil und einen zugeordneten zweiten Antriebskomponentenschlupf zu bestimmen, wobei sich der zweite Antriebskomponentenschlupf von dem ersten Antriebskomponentenschlupf unterscheidet; einen Übergang vom ersten Antriebskomponentenschlupf zum zweiten Antriebskomponentenschlupf zu initiieren; nachdem ein tatsächlicher Antriebskomponentenschlupf bei dem zweiten Antriebskomponentenschlupf oder in einem vorbestimmten Bereich von diesem liegt, einen Übergang zum zweiten Zündanteil anzuweisen, wobei der Übergang zum zweiten Zündanteil erst initiiert wird, nachdem der tatsächliche Antriebskomponentenschlupf bei dem zweiten Antriebskomponentenschlupf oder in einem vorbestimmten Bereich von diesem liegt; und den Betrieb des Motors während des Antriebskomponentenschlupfes und den Zündanteilübergängen anzuweisen, um eine angeforderte Leistung zu liefern.