DE112018002559T5 - Dynamic valve control in an engine with skip fire control - Google Patents

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Jerry F. FUSCHETTO
Matthew A. Younkins
Ihab S. Soliman
Mark A. WILCUTTS
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Abstract

Beschrieben sind verschiedene Verfahren und Anordnungen zur Verbesserung von Kraftstoffausnutzung und Geräusche, Vibration und Rauheit (NVH) bei einem Motor mit Skip-Fire-Regelung. Eine Motorregelung wählt dynamisch eine Gasfederart für eine abgeschaltete Zündungsgelegenheit aus. Das Festlegen des Skip/Fire-Musters und der Gasfederart kann von Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit erfolgen.Various methods and arrangements are described for improving fuel efficiency and noise, vibration and roughness (NVH) in an engine with skip fire control. An engine control dynamically selects a gas spring type for a switched off ignition opportunity. The setting of the skip / fire pattern and the type of gas spring can take place from ignition opportunity to ignition opportunity.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGENCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-amerikanischen vorläufigen Patentanmeldung 62/508,020 (P064P), die am 18. Mai 2017 eingereicht wurde und deren Inhalt hierin bezugnehmend vollständig enthalten ist.This application claims priority from U.S. Provisional Patent Application 62 / 508,020 (P064P), filed May 18, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Skip-Fire-Regelung. Verschiedene Ausführungsformen betreffen das Ändern der Zeitsteuerung von Zylinder-Einlass- und Auslassereignissen zum Bilden unterschiedlicher Arten von Gasfedern innerhalb der Zylinder des Motors.The present invention relates generally to the operation of an internal combustion engine with skip fire control. Various embodiments relate to changing the timing of cylinder intake and exhaust events to form different types of gas springs within the cylinders of the engine.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die meisten der heutzutage verwendeten Fahrzeuge (und viele andere Vorrichtungen) werden von Verbrennungsmotoren angetrieben. Ein Verbrennungsmotor weist üblicherweise einen Ausweichkolben auf, der sich innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegt. Die Verbrennung erfolgt innerhalb des Zylinders, und das sich ergebende Drehmoment wird durch den Kolben über eine Pleuelstange an eine Kurbelwelle übertragen. Bei einem Viertaktmotor werden Luft und in manchen Fällen Kraftstoff durch ein Einlassventil in den Zylinder eingeleitet, und Verbrennungsabgase werden durch ein Auslassventil ausgestoßen. In einem typischen Motorbetrieb variieren die Zylinderzustände zyklisch und treffen in einem sich wiederholenden Muster auf einen Einlass-, Verdichtungs-, Ausdehnungs- und Auslasstakt in dieser Reihenfolge. Jedes sich wiederholende Muster kann als ein Arbeitszyklus des Zylinders bezeichnet werden.Most of the vehicles used today (and many other devices) are powered by internal combustion engines. An internal combustion engine typically has an evasive piston that reciprocates within a cylinder. The combustion takes place inside the cylinder and the resulting torque is transmitted to a crankshaft by the piston via a connecting rod. In a four-stroke engine, air and, in some cases, fuel are introduced into the cylinder through an intake valve, and combustion exhaust gases are exhausted through an exhaust valve. In typical engine operation, cylinder conditions vary cyclically and meet an intake, compression, expansion and exhaust stroke in that order in a repeating pattern. Each repeating pattern can be referred to as a cylinder duty cycle.

Verbrennungsmotoren weisen üblicherweise eine Mehrzahl an Zylindern oder sonstigen Arbeitskammern auf, in denen eine Luft-Kraftstoff-Mischung verbrannt wird. Die Arbeitszyklen, die den verschiedenen Motorzylindern zugeordnet sind, sind zeitweise miteinander verzahnt, so dass der Ausdehnungstakt, der den verschiedenen Zylindern zugeordnet ist, näherungsweise gleich beabstandet ist, um den reibungslosesten Motorbetrieb bereitzustellen. Die während des Ausdehnungstakts auftretende Verbrennung erzeugt das gewünschte Drehmoment sowie verschiedene Abgase. Der Ausdehnungstakt wird oft als Verbrennungs- oder Arbeitstakt bezeichnet, da er der Leistung erzeugende Takt ist.Internal combustion engines usually have a plurality of cylinders or other working chambers in which an air-fuel mixture is burned. The duty cycles associated with the various engine cylinders are interlocked at times so that the expansion stroke associated with the various cylinders is approximately equally spaced to provide the smoothest engine operation. The combustion that occurs during the expansion stroke generates the desired torque and various exhaust gases. The expansion stroke is often referred to as a combustion or work stroke because it is the power generating stroke.

Im normalen Fahrbetrieb muss das Drehmoment, das von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, über einen breiten Bereich variieren, um die betriebsbedingten Anforderungen des Fahrers erfüllen zu können. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Verfahren zum Regeln des Drehmoments von Verbrennungsmotoren vorgeschlagen und genutzt. Einige dieser Ansätze sehen das Variieren des tatsächlichen Motorhubvolumens vor. Zwei verschiedene Motorregelungsansätze, die das tatsächliche Motorhubvolumen variieren, umfassen: (1) die Verwendung von mehreren festgelegten Hubvolumina; und (2) Skip-Fire-Motorbetrieb. Bei einer Regelung mit mehreren festgelegten Hubvolumina wird ein festgelegter Zylindersatz bei Schwachlastbedingungen deaktiviert; beispielsweise kann ein 8-Zylinder-Motor unter bestimmten Bedingungen mit denselben 4 Zylindern betrieben werden. Im Gegensatz hierzu funktioniert die Skip-Fire-Regelung, indem ein Zylinder manchmal abgeschaltet und manchmal gezündet wird. Bei einigen Verbrennungsmotoren sind alle Zylinder in der Lage, abgeschaltet oder gezündet zu werden, während bei anderen Motoren nur eine bestimmte Teilmenge der Motorzylinder die Skip-Fire-Fähigkeit aufweisen. Allgemein gilt, dass die Skip-Fire-Motorregelung verschiedene mögliche Vorteile bietet, einschließlich des Potentials, bei vielen Anwendungen eine erheblich verbesserte Kraftstoffausnutzung bereitzustellen. Obwohl das Konzept der Skip-Fire-Motorregelung bereits seit vielen Jahren existiert und seine Vorteile bekannt sind, hat die Skip-Fire-Motorregelung erst in letzter Zeit einen gewissen wirtschaftlichen Erfolg entwickelt.In normal driving, the torque generated by an internal combustion engine must vary over a wide range in order to be able to meet the operational requirements of the driver. Various methods for regulating the torque of internal combustion engines have been proposed and used over the years. Some of these approaches involve varying the actual engine stroke volume. Two different engine control approaches that vary the actual engine stroke volume include: (1) the use of multiple fixed stroke volumes; and (2) skip fire engine operation. In the case of regulation with several fixed stroke volumes, a fixed cylinder set is deactivated under low load conditions; For example, an 8-cylinder engine can be operated with the same 4 cylinders under certain conditions. In contrast, the skip fire control works by sometimes turning a cylinder off and sometimes firing it. In some internal combustion engines, all cylinders are capable of being switched off or ignited, while in other engines only a certain subset of the engine cylinders have the skip fire capability. In general, skip fire engine control offers several possible benefits, including the potential to provide significantly improved fuel economy in many applications. Although the concept of skip-fire motor control has existed for many years and its advantages are known, skip-fire motor control has only recently developed a certain economic success.

Es ist wohlbekannt, dass der Betrieb von Motoren dazu tendiert, eine Quelle von erheblichem Lärm und Vibrationen darzustellen, was im Fachgebiet oftmals als NVH (noise, vibration and harshness = Geräusche, Vibration und Rauheit) bezeichnet wird. Generell gilt, dass ein typisches Stereotyp, das der Skip-Fire-Motorregelung zugeordnet wird, darin besteht, dass ein Skip-Fire-Betrieb eines Motors dazu führt, dass der Motor im Vergleich mit einem herkömmlich betriebenen Motor erheblich rauer, das heißt mit erhöhten NVH, läuft. Bei vielen Anwendungen wie beispielsweise Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich besteht eine der größten Herausforderungen bei der Skip-Fire-Motorregelung in der Vibrationskontrolle. In der Tat stellt das Unvermögen, NVH-Belange zufriedenstellend zu lösen, eines der größten Hindernisse dar, die eine weitverbreitete Verwendung von Motorregelungen der Skip-Fire-Art bislang verhindert haben.It is well known that engine operation tends to be a source of significant noise and vibration, which is often referred to in the art as NVH (noise, vibration and harshness). Generally speaking, a typical stereotype associated with skip fire engine control is that skip fire operation of an engine results in the engine being significantly rougher, i.e., increased, compared to a conventionally operated engine NVH, running. For many applications, such as automotive applications, one of the biggest challenges with skip fire engine control is vibration control. Indeed, the inability to satisfactorily resolve NVH issues is one of the major obstacles that have prevented the widespread use of skip-fire engine controls to date.

Die US-amerikanischen Patente 7,954,474, 7,886,715, 7,849,835, 7,577,511, 8,099,224, 8,131,445, 8,131,447, 8,616,181, 8,701,628, 9,086,020 9,328,672, 9,387,849, 9,399,964, 9,512,794, 9,745,905 und weitere beschreiben eine Vielzahl von Motorregelungen, die einen praktischen Betrieb einer großen Bandbreite von Verbrennungsmotoren in einem Skip-Fire-Betriebsmodus ermöglichen. All diese Patente und diese Patentanmeldungen sind hierin bezugnehmend enthalten. Obwohl die beschriebenen Regelungen gut funktionieren, gibt es anhaltende Bemühungen, die Leistung dieser und anderer Skip-Fire-Motorregelungen zu verbessern, um NVH-Probleme weiter abzuschwächen und die Kraftstoffausnutzung bei Motoren, die mit Skip-Fire-Regelung betrieben werden, zu verbessern. Die vorliegende Anmeldung beschreibt zusätzliche Skip-Fire-Regelungsmerkmale und -Erweiterungen, die die Motorleistung bei einer Vielzahl von Anwendungen verbessern können.U.S. Patents 7,954,474, 7,886,715, 7,849,835, 7,577,511, 8,099,224, 8,131,445, 8,131,447, 8,616,181, 8,701,628, 9,086,020 9,328,672, 9,387,849, 9,399,964, 9,512,794, 9,745,905, and other methods describe a variety of engines, a variety of engines, a wide range of combustion engines enable in a skip fire operating mode. Alles these patents and patent applications are incorporated herein by reference. Although the controls described work well, there is ongoing effort to improve the performance of these and other skip fire controls to further mitigate NVH problems and improve fuel economy in skip fire engines. The present application describes additional skip fire control features and enhancements that can improve engine performance in a variety of applications.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Bei verschiedenen Ausführungsformen werden ein System und ein Verfahren zum Variieren der Arten von Gasfedern in einer abgeschalteten Arbeitskammer eines Motors mit Skip-Fire-Regelung beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen betreffen das Ändern der Zeitsteuerung von Zylinder-Einlass- und Auslassereignissen, um die Beschaffenheit von Gasen, die während eines abgeschalteten Arbeitszyklus in der Arbeitskammer eingeschlossen sind, zu modifizieren. Die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung können ebenfalls modifiziert werden. Die Beschaffenheit der Gasfeder kann variiert werden, um NVH-Pegel und Kraftstoffausnutzung zu verbessern. Ölverbrauch und Abgasemissionen können bei der Festlegung der Gasfederart ebenfalls berücksichtigt werden.In various embodiments, a system and method for varying the types of gas springs in a deactivated working chamber of an engine with skip fire control are described. Various embodiments relate to changing the timing of cylinder intake and exhaust events to modify the nature of gases trapped in the work chamber during a shutdown duty cycle. The timing of fuel injection and ignition can also be modified. The nature of the gas spring can be varied to improve NVH levels and fuel economy. Oil consumption and exhaust emissions can also be taken into account when determining the type of gas spring.

Bei einem Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern der Beschaffenheit der Gase, die in einer Arbeitskammer während eines abgeschalteten Arbeitszyklus eingeschlossen sind, beschrieben. Abhängig von der Öffnungs- und Schließfolge von Einlass- und Auslassventilen weisen die eingeschlossenen Gase unterschiedliche Massen und Bestandteile auf, die während dem/den abgeschalteten Arbeitszyklus/Arbeitszyklen wirksam Gasfedern bilden. Ein abgeschalteter Arbeitszyklus kann eine Niederdruck-Auslassfeder (low pressure exhaust spring - LPES), eine Hochdruck-Auslassfeder (high pressure exhaust spring - HPES) oder eine Luftfeder (air spring - AS) aufweisen. Die Art der Gasfeder kann gewählt werden, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu optimieren und einen annehmbaren NVH-Pegel zu bieten.In one aspect, a method for controlling the nature of the gases trapped in a work chamber during a shutdown work cycle is described. Depending on the opening and closing sequence of the inlet and outlet valves, the enclosed gases have different masses and constituents, which effectively form gas springs during the switched off working cycle (s). A shutdown cycle may include a low pressure exhaust spring (LPES), a high pressure exhaust spring (HPES), or an air spring (AS). The type of gas spring can be selected to optimize fuel efficiency and provide an acceptable NVH level.

Bei einem weiteren Aspekt legt eine Motorregelung eine Fire/Skip-Abfolge fest, die für die Bereitstellung einer gewünschten Motorleistung angemessen ist. Die Fire/Skip-Abfolge schließt Informationen zur Art der Gasfeder, die in abgeschalteten Arbeitszyklen vorhanden ist, und der Zeitsteuerung, die für das Deaktivieren von Ventilen verfügbar ist, ein.In another aspect, engine control establishes a fire / skip sequence that is appropriate for providing desired engine power. The fire / skip sequence includes information about the type of gas spring that is present in off-duty cycles and the timing that is available for valve deactivation.

Bei einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motors als Reaktion auf eine „Kein Drehmoment“-Anforderung beschrieben. Alle Arbeitskammern des Motors werden als Reaktion auf die „Kein Drehmoment“-Anforderung abgeschaltet. Während der Dauer der Deaktivierung funktioniert jede Arbeitskammer für wenigstens einen Arbeitszyklus der abgeschalteten Arbeitszyklen mit einer Luftfeder oder einer Gasfeder der Art Hochdruck-Auslassfeder.In another aspect, a method of operating an engine in response to a "no torque" request is described. All of the engine's working chambers are shut down in response to the “no torque” request. During the deactivation period, each working chamber functions for at least one working cycle of the switched-off working cycles with an air spring or a gas spring of the high-pressure outlet spring type.

Die verschiedenen Aspekte und Merkmale, die vorstehend beschrieben sind, können entweder einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden.The various aspects and features described above can be implemented either individually or in any combination.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung und deren Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren verstanden, wobei für die Figuren gilt:

  • 1 ist ein schematisches Beispieldiagramm, das einen Teilbereich eines Motorsystems zeigt.
  • 2 ist ein charakteristisches Schaubild der Beziehung von Druck und Volumen in einem Zylinder während eines Arbeitszyklus.
  • 3 ist ein charakteristisches Schaubild der Beziehung von Druck und Volumen einer Gasfeder der Art Niederdruck-Auslassfeder in einem Zylinder.
  • 4 ist ein charakteristisches Schaubild der Beziehung von Druck und Volumen einer Gasfeder der Art Hochdruck-Auslassfeder in einem Zylinder.
  • 5 ist ein charakteristisches Schaubild der Beziehung von Druck und Volumen einer Gasfeder der Art Luftfeder in einem Zylinder.
  • 6 ist ein charakteristisches Schaubild, das Drehmomentkurven von Luftfeder-, Hochdruck-Auslassfeder-, Niederdruck-Auslassfeder-Gasfedern zeigt, die einem einzelnen Zylinder zugeordnet sind.
  • 7 ist ein charakteristisches Schaubild der Gesamt-Motordrehmomentkurve eines Skip-Fire-geregelten Achtzylindermotors, der mit einem Zündungsanteil von ½ mit einer Gasfeder der Art Niederdruck-Auslassfeder und Hochdruck-Auslassfeder betrieben wird.
  • 8 ist ein schematisches Beispieldiagramm, das ein beispielhaftes Motorregelsystem zeigt.
  • 9 ist ein Schaubild des Bremsmoments in Abhängigkeit des Einlasskrümmer-Absolutdrucks bei einer Gasfeder der Art Niederdruck-Auslassfeder und Luftfeder eines charakteristischen Motors.
  • 10 ist ein Schaubild des Bremsmoments in Abhängigkeit der Luftmassenladung bei einer Gasfeder der Art Niederdruck-Auslassfeder und Luftfeder eines charakteristischen Motors.
  • 11 ist ein Schaubild des bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit des Bremsmitteldrucks bei einer Gasfeder der Art Niederdruck-Auslassfeder und Luftfeder eines charakteristischen Motors.
  • In den Zeichnungen werden gelegentlich identische Bezugszeichen zur Bezeichnung identischer Strukturelemente verwendet. Es versteht sich zudem, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstabsgerecht sind.
The invention and its advantages are best understood by referring to the following description in conjunction with the accompanying figures, in which the figures apply:
  • 1 FIG. 12 is a schematic example diagram showing a portion of an engine system.
  • 2 is a characteristic graph of the relationship between pressure and volume in a cylinder during a work cycle.
  • 3 Fig. 3 is a characteristic graph of the relationship between pressure and volume of a gas spring of the low pressure exhaust spring type in a cylinder.
  • 4 Fig. 3 is a characteristic graph of the relationship between pressure and volume of a gas spring of a high pressure exhaust spring type in a cylinder.
  • 5 is a characteristic graph of the relationship between pressure and volume of a gas spring of the air spring type in a cylinder.
  • 6 Fig. 4 is a characteristic graph showing torque curves of air spring, high pressure exhaust spring, low pressure exhaust spring gas springs associated with a single cylinder.
  • 7 is a characteristic graph of the overall engine torque curve of a skip-fire controlled eight-cylinder engine with an ignition percentage of ½ with a Gas spring of the type low pressure exhaust spring and high pressure exhaust spring is operated.
  • 8th FIG. 12 is a schematic example diagram showing an example engine control system.
  • 9 is a graph of the braking torque as a function of the intake manifold absolute pressure for a gas spring of the type low pressure exhaust spring and air spring of a characteristic engine.
  • 10 is a graph of the braking torque as a function of the air mass charge for a gas spring of the type low pressure exhaust spring and air spring of a characteristic engine.
  • 11 is a graph of the brake-specific fuel consumption as a function of the brake medium pressure for a gas spring of the type low pressure exhaust spring and air spring of a characteristic engine.
  • In the drawings, identical reference symbols are sometimes used to designate identical structural elements. It also goes without saying that the representations in the figures are schematic and are not to scale.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbessern des Betriebs eines Skip-Fire-geregelten Verbrennungsmotors, der ein Antriebsmoment bereitstellt, um ein Fahrzeug mit Leistung zu versorgen. Die vorliegende Erfindung offenbart, dass bei Ändern der Zeitsteuerung von Ansaugungs- und Auslassereignissen die Gase, die in einer Arbeitskammer oder einem Zylinder während einer abgeschalteten Zündungsgelegenheit eingeschlossen sind, voneinander abweichen können. Die eingeschlossenen Gase bilden unterschiedliche Arten von „Gasfedern“, und die Art der verwendeten Gasfeder kann abhängig von Zylinderlast, Motordrehzahl und Skip-Fire-Muster variieren. In diesem Fall bezieht sich „Gasfederart“ auf die Menge und die Art des Gases, das in einem deaktivierten Zylinder eingeschlossen ist. Verschiedene Arten von Zylinder-Deaktivierungsstrategien können für den Skip-Fire-Betrieb verwendet werden. Die Deaktivierungsstrategien können allgemein in drei Arten aufgegliedert werden: Niederdruck-Auslassfeder (LPES), Hochdruck-Auslassfeder (HPES) und Luftfeder (AS). Jede Kategorie variiert die Reihenfolge und die Zeitsteuerung der Deaktivierung/Reaktivierung von Einlassventilen, Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzung und Zündpunkteinstellung. Innerhalb jeder dieser Gasfederarten existieren verschiedene Unterkategorien, die nachstehend beschrieben werden und die sich darin unterscheiden, welches Ventil die Auslassfolge beginnt oder beendet.The present invention relates to improving the operation of a skip fire regulated internal combustion engine that provides drive torque to power a vehicle. The present invention discloses that as the timing of intake and exhaust events changes, the gases trapped in a work chamber or cylinder during an off ignition opportunity may differ. The enclosed gases form different types of "gas springs" and the type of gas spring used can vary depending on the cylinder load, engine speed and skip fire pattern. In this case, “gas spring type” refers to the amount and type of gas contained in a deactivated cylinder. Different types of cylinder deactivation strategies can be used for skip fire operation. The deactivation strategies can generally be broken down into three types: low pressure exhaust spring (LPES), high pressure exhaust spring (HPES) and air spring (AS). Each category varies the order and timing of deactivation / reactivation of intake valves, exhaust valves, fuel injection, and ignition timing. Within each of these types of gas springs there are different subcategories, which are described below and differ in which valve starts or ends the exhaust sequence.

1 stellt einen beispielhaften Verbrennungsmotor dar, der einen Zylinder 161, einen Kolben 163, einen Einlasskrümmer 165 und einen Auslasskrümmer 169 einschließt. Luft wird durch ein Einlassventil 185 in den Zylinder 161 eingeleitet. Verbrennungsabgase werden durch ein Auslassventil 187 aus dem Zylinder 161 entleert. Ein Drosselventil 171 regelt den Zustrom von Luft aus einem Luftfilter oder einer anderen Luftquelle in den Einlasskrümmer 165. Sich ausdehnende Gase aus der Verbrennung erhöhen den Druck im Zylinder und treiben den Kolben abwärts. Eine wechselseitig lineare Bewegung des Kolbens wird durch eine Pleuelstange 189, die mit einer Kurbelwelle 183 verbunden ist, in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Bei einem Viertaktmotor sind zwei Kurbelwellenumdrehungen, 720 Grad, erforderlich, um einen Arbeitszyklus zu vollenden. 1 illustrates an exemplary internal combustion engine that includes a cylinder 161 , a piston 163 , an intake manifold 165 and an exhaust manifold 169 includes. Air is drawn in through an intake valve 185 in the cylinder 161 initiated. Combustion fumes are released through an exhaust valve 187 out of the cylinder 161 emptied. A throttle valve 171 regulates the inflow of air from an air filter or other air source into the intake manifold 165 , Expanding gases from the combustion increase the pressure in the cylinder and drive the piston downwards. A reciprocally linear movement of the piston is caused by a connecting rod 189 that with a crankshaft 183 is converted into a rotational movement. A four-stroke engine requires two crankshaft rotations, 720 degrees, to complete a cycle.

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Regeln des Betriebs von Einlass- und Auslassventilen eines Verbrennungsmotors während eines Skip-Fire-Betriebs. Bei verschiedenen Ausführungsformen werden die Ventile geregelt, indem ein Exzenternocken verwendet wird, um die Ventile zu öffnen und zu schließen. Ein zusammenschiebbarer Ventilheber kann im Ventilzug verbaut sein, um die Deaktivierung der Ventile während eines abgeschalteten Arbeitszyklus zu ermöglichen. Das bedeutet, dass das Ventil geschlossen bleibt, solange sich der zusammenschiebbare Ventilheber, der dem Ventil zugeordnet ist, in seinem zusammengeschobenen Zustand befindet, und sich mit der Nockenrotation öffnet und schließt, wenn sich der Ventilheber in seinem starren Zustand befindet. Zusammenschiebbare Ventilheber sind eine Form einer allgemeinen Klasse von Leerlaufsystemen, bei denen die Nockenrotation nicht zu einer Ventilbewegung führt. Eine Ventildeaktivierung kann alternativ hierzu durch einen Schiebenocken, zusammenschiebbaren Spielausgleich oder zusammenschiebbaren Rollenschlepphebel und andere Verfahren geregelt werden. Die Ventilzeitsteuerung kann mit einem Nockenwellenversteller geregelt werden, der die Öffnungs-/Schließzeiten des Ventils in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel steuert. Bei einigen Ausführungsformen ist kein Nocken erforderlich, um die Ventile zu bewegen. Die Ventilbewegung kann durch elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Mittel erreicht werden. Alle dieser Ventilbewegungssysteme können mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.The present invention relates generally to methods and apparatuses for regulating the operation of intake and exhaust valves of an internal combustion engine during a skip fire operation. In various embodiments, the valves are controlled using an eccentric cam to open and close the valves. A collapsible valve lifter can be installed in the valve train to enable the valves to be deactivated during a switched off working cycle. This means that the valve remains closed as long as the collapsible valve lifter associated with the valve is in its collapsed state and opens and closes with the cam rotation when the valve lifter is in its rigid state. Collapsible valve lifters are a form of a general class of idle systems in which cam rotation does not result in valve movement. A valve deactivation can alternatively be regulated by means of a sliding cam, collapsible play compensation or collapsible roller cam followers and other methods. The valve timing control can be controlled with a camshaft adjuster, which controls the opening / closing times of the valve depending on the crank angle. In some embodiments, a cam is not required to move the valves. The valve movement can be achieved by electromagnetic, hydraulic or pneumatic means. All of these valve movement systems can be used with the present invention.

Bei einer Ausführungsform können die Verbrennungs- und Gasaustauschprozesse eines Verbrennungsmotors, der in einem Skip-Fire-Modus betrieben wird, geändert werden, so dass die Netto- oder Gesamt-Drehmoment-Erzeugungseigenschaften modifiziert werden. Insbesondere kann die Gasfederart von deaktivierten Zylindern modifiziert werden, um das Drehmoment-Zeitverlaufprofil anzupassen. Eine adäquate Zeitsteuerung des mittels Gasfeder hervorgerufenen Drehmoments bezogen auf die Zylinderzündungsereignisse kann zu einer Gesamt-Motordrehmoment-Wellenform mit gewünschten Eigenschaften führen. Beispielsweise können Frequenzen, die von den Fahrzeuginsassen am ehesten als Vibration oder Lärm empfunden werden, weniger Inhalt aufweisen. Der Zylinder kann zudem abhängig von der Art der Gasfeder und der Zylinderlast mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden.In one embodiment, the combustion and gas exchange processes of an internal combustion engine operating in a skip fire mode may be changed so that the net or total torque generation characteristics are modified. In particular, the gas spring type of deactivated cylinders can be modified in order to adapt the torque-time profile. Adequate timing of the gas spring induced torque based on the cylinder firing events can result in an overall engine torque waveform with desired properties. For example, frequencies that are most perceived by vehicle occupants as vibration or noise may have less content. The cylinder can also be operated with higher efficiency depending on the type of gas spring and the cylinder load.

2 zeigt die Beziehung zwischen Druck und Volumen (PV) eines selbstansaugenden Viertakt-Ottomotors während eines Zündungsarbeitszyklus. Es ist anzumerken, dass die Vertikalachse (Druck) und Horizontalachse (spezifisches Volumen) in dieser Figur und den PV-Diagrammen der 3-5 in einem logarithmischen Maßstab wiedergegeben sind. Ein regulärer Motorbetrieb umfasst einen sich wiederholenden Zyklus aus Einlass, Verdichtung, Ausdehnung und Auslass, der über vier Takte einer Kolbenbewegung oder zwei Rotationen der Kurbelwelle erfolgt. Jeder Takt der Kolbenbewegung von dem oberen Totpunkt (TDC) zum unteren Totpunkt (BDC) oder umgekehrt entspricht einem Takt oder 180 Grad der Kurbelwellenrotation. Ein Lufteinlass- oder Ansaugtakt erfolgt während des ersten Takts der Kolbenbewegung vom TDC zum BDC, in 2 von Punkt A zu Punkt B. Ein Verdichtungstakt erfolgt während des zweiten Takts der Kolbenbewegung vom BDC zum TDC, in 2 von Punkt B zu Punkt C. Die Verbrennung kann durch eine Funkenzündung ausgelöst werden und erfolgt um den TCD nahe des Endes des zweiten Takts und Beginn des dritten Takts. Ein Ausdehnungstakt erfolgt während des dritten Takts vom TDC zum BDC, in 2 von Punkt C zu Punkt D. Ein Auslasstakt erfolgt während des vierten Takts vom BDC zum TDC, in 2 von Punkt D zurück zu Punkt A. Die PV-Kurve bildet zwei Schleifen. Generell gilt, dass der Bereich, der von der oberen Schleife umschlossen ist, die Menge an Arbeit wiedergibt, die durch eine Verbrennung in einem Zündzylinder erzeugt wird, während der Bereich, der von der unteren Schleife umschlossen ist, die Energieverluste wiedergibt, die durch das Pumpen von Luft in den und aus dem Zylinder auftreten (diese Verluste werden häufig als Pumpverluste bezeichnet). In 2 ist zudem der Atmosphärendruck mit der Bezeichnung Patm gezeigt. Während des Großteils des Einlasstakts liegt der Zylinderdruck unterhalb des Atmosphärendrucks, da der Zylinder Luft aus einem Ansaugkrümmer einleitet, dessen Druck durch Regelung eines Drosselventils unterhalb des Atmosphärendrucks gehalten wird. 2 shows the relationship between pressure and volume (PV) of a self-priming Four-stroke gasoline engine during an ignition cycle. It should be noted that the vertical axis (pressure) and horizontal axis (specific volume) in this figure and the PV diagrams of the 3-5 are reproduced on a logarithmic scale. Regular engine operation involves a repeating cycle of intake, compression, expansion, and exhaust that occurs over four strokes of a piston movement or two rotations of the crankshaft. Each stroke of piston movement from top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC) or vice versa corresponds to one stroke or 180 degrees of crankshaft rotation. An air intake or intake stroke occurs during the first stroke of the piston movement from the TDC to the BDC, in 2 from point A to point B. A compression stroke takes place during the second stroke of the piston movement from the BDC to the TDC, in 2 from point B to point C. The combustion can be triggered by spark ignition and occurs around the TCD near the end of the second bar and the beginning of the third bar. An expansion stroke occurs during the third stroke from TDC to BDC, in 2 from point C to point D. An exhaust stroke takes place during the fourth stroke from BDC to TDC, in 2 from point D back to point A. The PV curve forms two loops. Generally speaking, the area enclosed by the upper loop reflects the amount of work generated by combustion in an ignition cylinder, while the area enclosed by the lower loop reflects the energy losses caused by the Pumping of air into and out of the cylinder occurs (these losses are often referred to as pumping losses). In 2 atmospheric pressure is also shown with the designation P atm . During most of the intake stroke, the cylinder pressure is below atmospheric pressure because the cylinder introduces air from an intake manifold, the pressure of which is kept below atmospheric pressure by regulating a throttle valve.

Für einen besseren Kraftstoffwirkungsgrad ist es erstrebenswert, die Pumpverluste so gering wie möglich zu halten. Dies wird dadurch erreicht, dass das Drosselventil geöffnet wird, wodurch der Teilabschnitt der PV-Kurve zwischen den Punkten A und B näher an den Atmosphärendruck verschoben wird. Das Verringern der Pumpverluste ist ein Hauptgrund dafür, dass der Skip-Fire-Betrieb einen besseren Kraftstoffwirkungsgrad bietet, da die Motorleistung im Wesentlichen durch die Zündungsdichte und nicht durch das Drosseln des Luftstroms in den Motor geregelt wird.For better fuel efficiency, it is desirable to keep pumping losses as low as possible. This is achieved by opening the throttle valve, which shifts the section of the PV curve between points A and B closer to atmospheric pressure. Reducing pumping losses is a major reason that skip-fire operation provides better fuel efficiency, since engine performance is essentially controlled by the ignition density and not by throttling the airflow into the engine.

2 bildet zudem charakteristische Öffnungs- und Schließzeiten für Einlass- und Auslassventil(e) des Zylinders ab. Punkt 1 entspricht dem Öffnungszeitpunkt des Einlassventils. Punkt 2 entspricht dem Schließzeitpunkt des Einlassventils. Punkt 3 entspricht dem Öffnungszeitpunkt des Auslassventils. Punkt 4 entspricht dem Schließzeitpunkt des Auslassventils. Wie gezeigt öffnet sich das Einlassventil kurz vor dem TDC, und das Auslassventil öffnet sich kurz nach dem TDC, so dass sich eine kurze Überschneidung von Einlass-/Auslassventil ergibt, was für einen modernen Motor typisch ist. Punkt 2, an dem sich das Einlassventil schließt, tritt üblicherweise kurz nach dem BDC auf, um das Gasmoment in den Zylinder auszunutzen, um mehr Luft in den Zylinder zu pressen und den Füllungsgrad zu erhöhen. Punkt 3, an dem sich das Auslassventil öffnet, tritt üblicherweise kurz vor dem BDC auf. Man wird zu schätzen wissen, dass Strategien für variable Nockenzeitsteuerung und Ventilhub das Öffnen/Schließen von Einlass-/Auslassventil entweder kurz vor oder nach TCD oder BDC verschieben können. Die Kraftstoffeinspritzung kann entweder direkt in den Zylinder (Direkteinspritzung, DI) oder indirekt in den Zylinder durch Einspritzen von Kraftstoff in die einströmende Luftladung außerhalb des Zylinders (Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung, PFI) erfolgen und tritt bei PFI-Verfahren vor dem Einlasstakt (Punkt A) und bei DI-Verfahren während der Einlass- und Verdichtungstakte (Punkt A bis nach Punkt B) auf. Die Funkenzündung, die eine Verbrennung auslöst, erfolgt um das Ende des Verdichtungstakts wie in 2 aufgeführt. Weitere Steuerstrategien sind möglich, beispielsweise Rekompression, bei der Luft, die zu Beginn eines Arbeitszyklus eingeleitet wurde, während des Zyklus im Zylinder vorgehalten wird und in einem nachfolgenden Zyklus verbrannt oder entleert wird. 2 also shows characteristic opening and closing times for the intake and exhaust valve (s) of the cylinder. Point 1 corresponds to the opening time of the intake valve. Point 2 corresponds to the closing time of the intake valve. Point 3 corresponds to the opening time of the exhaust valve. Point 4 corresponds to the closing time of the exhaust valve. As shown, the intake valve opens shortly before the TDC and the exhaust valve opens shortly after the TDC, resulting in a short overlap of the intake / exhaust valve, which is typical of a modern engine. Point 2 , at which the intake valve closes, usually occurs shortly after the BDC in order to use the gas moment in the cylinder, to force more air into the cylinder and to increase the filling level. Point 3 where the exhaust valve opens usually occurs just before the BDC. It will be appreciated that strategies for variable cam timing and valve lift can delay opening / closing the intake / exhaust valve either just before or after TCD or BDC. The fuel injection can take place either directly in the cylinder (direct injection, DI) or indirectly in the cylinder by injecting fuel into the inflowing air charge outside the cylinder (intake manifold fuel injection, PFI) and occurs in PFI processes before the intake stroke (point A) and with DI processes during the intake and compression cycles (point A to point B). The spark ignition that triggers a combustion takes place around the end of the compression stroke as in 2 listed. Other control strategies are possible, for example recompression, in which air that was introduced at the beginning of a work cycle is held in the cylinder during the cycle and is burned or emptied in a subsequent cycle.

Wird ein Zylinder in einem Arbeitszyklus abgeschaltet oder deaktiviert anstatt gezündet zu werden, ist die PV-Kurve anders als in 2 dargestellt. Insbesondere bei Motoren, die zu einer Deaktivierung von Einlass- und/oder Auslassventilen in der Lage sind, können während eines abgeschalteten Arbeitszyklus unterschiedliche Mengen und Arten von Gasen in einem Zylinder eingeschlossen sein und unterschiedliche Arten von Gasfedern bilden.If a cylinder is switched off or deactivated instead of being ignited in a work cycle, the PV curve is different than in 2 shown. In particular in the case of engines which are able to deactivate intake and / or exhaust valves, different amounts and types of gases can be enclosed in a cylinder and form different types of gas springs during a switched off working cycle.

Eine Art von Gasfeder ist eine Niederdruck-Auslassfeder (LPES), deren PV-Eigenschaften in 3 abgebildet sind. Eine Niederdruck-Auslassfeder-Gasfeder wird umgesetzt, indem das Einlassventil direkt bei einem Ansaugtakt, der einem Auslasstakt nach einem Verbrennungstakt folgt, deaktiviert wird. In diesem Fall bleibt das Einlassventil geschlossen, obwohl es sich normalerweise für ein weiteres Ansaugereignis öffnen würde, was dazu führt, dass der Zylinder niemals gegenüber dem Einlasskrümmervakuum geöffnet ist. Statt eines Abfallens der PV-Kurve auf unterhalb des Atmosphärendrucks bleibt die PV-Kurve an Punkt A' auf dem Niveau des Atmosphärendrucks oder leicht darüber. Da das eingeschlossene Zylindervolumen am Ende des Auslasstakts, wenn der Zylinder abgedichtet wird (Punkt 4'), gering ist, führt die Verwendung einer Niederdruck-Auslassfeder am Ende des Einlasstakts, wenn das eingeschlossene Zylindervolumen maximiert wird (Punkt E), zu sehr niedrigen Drücken im Zylinder. Der Zylinder enthält überwiegend aus dem vorherigen Zyklus übrig gebliebene Abgase. Die eingeschlossenen übrig gebliebenen Abgase durchlaufen dann einen Verdichtungstakt und bewegen sich entlang der PV-Kurve zurück bis zu Punkt A' oder in dessen Nähe. Während des Verdichtungstakts wird kein Kraftstoff eingespritzt. Funken können möglicherweise in der Nähe des TDC auftreten, müssen aber nicht; eine Verbrennung würde jedoch nicht erfolgen, da keine brennbare Luft oder brennbarer Kraftstoff im Zylinder sind. Aufgrund der Abwesenheit von Kraftstoff und Frischluftladung würde keine Energie freigesetzt, und der Kolben begänne einen Ausdehnungstakt, indem er sich von Punkt A' oder dessen Nähe zurück zu Punkt E bewegt. Am BDC würde das Auslassventil deaktiviert, und der Kolben würde während des Auslasstakts, bei dem er sich von Punkt E zurück zu Punkt A' oder in dessen Nähe bewegt, erneut die Mischung verdichten. Alle Ventile würden deaktiviert bleiben, und eine Kraftstoffeinspritzung würde so lange wie gewünscht nicht auftreten.One type of gas spring is a low pressure outlet spring (LPES), whose PV properties are in 3 are shown. A low pressure exhaust spring gas spring is implemented by deactivating the intake valve directly on an intake stroke that follows an exhaust stroke after a combustion stroke. In this case, the intake valve remains closed, although it would normally open for another intake event, resulting in the cylinder never being open to the intake manifold vacuum. Instead of the PV curve dropping below atmospheric pressure, the PV curve stays at point A ' at or slightly above atmospheric pressure. Since the enclosed cylinder volume at the end of the exhaust stroke when the cylinder is sealed (point 4 ' ), is low, the use of a low pressure Exhaust spring at the end of the intake stroke, when the enclosed cylinder volume is maximized (point E), to very low pressures in the cylinder. The cylinder contains mostly residual gases from the previous cycle. The included remaining exhaust gases then go through a compression cycle and move back along the PV curve to the point A ' or in the vicinity. No fuel is injected during the compression stroke. Sparks may appear near the TDC, but need not; however, combustion would not occur because there is no combustible air or fuel in the cylinder. Due to the absence of fuel and fresh air charge, no energy would be released and the piston would begin an expansion stroke by moving away from point A ' or its proximity back to point e emotional. At the BDC, the exhaust valve would be deactivated, and the piston would go off during the exhaust stroke, which is from point e back to point A ' or moving near it, compact the mixture again. All valves would remain disabled and fuel injection would not occur for as long as desired.

In der Praxis würde sich der Spitzendruck der Niederdruck-Auslassfeder langsam erhöhen, bis ein thermodynamisches Gleichgewicht erreicht wäre. Abhängig von Kurbelgehäusedruck und Brennkammerdruck können Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse vom Kurbelgehäuse um die Kolbenringe und in den Zylinder strömen und die Masse und den Druck von im Zylindervolumen eingeschlossenem Gas erhöhen. Wird die Entscheidung getroffen, diesen Zylinder zu reaktivieren, besteht eine Option darin, zuerst das Einlassventil zu reaktivieren, was bewirkt, dass die Mischung aus übrigen Abgasen und Kurbelgehäusedämpfen im Zylinder durch eine Frischluftladung verstärkt wird. Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken, falls notwendig, werden reaktiviert, und die Verbrennung wird wieder aufgenommen. Abschließend wird das Auslassventil reaktiviert, und der Zylinder befindet sich wieder im regulären Zündungsmodus.In practice, the peak pressure of the low pressure exhaust spring would slowly increase until thermodynamic equilibrium was reached. Depending on the crankcase pressure and combustion chamber pressure, vapors from the crankcase can flow from the crankcase around the piston rings and into the cylinder and increase the mass and pressure of gas trapped in the cylinder volume. If the decision is made to reactivate this cylinder, one option is to reactivate the intake valve first, which causes the mixture of other exhaust gases and crankcase vapors in the cylinder to be enhanced by a fresh air charge. Fuel injection and spark, if necessary, are reactivated and combustion resumes. Finally, the exhaust valve is reactivated and the cylinder is again in the regular ignition mode.

Eine Variante des Entleerungsverfahrens für Zylinder per Niederdruck-Auslassfeder-Regelung ist eine Niederdruck-Auslassfeder mit Wieder-Auslass. In diesem Fall wird das Auslassventil vor dem Einlassventil reaktiviert. Dies führt zu zwei Auslasstakten ohne einen dazwischen liegenden Ansaugtakt. Bei dieser Reaktivierungsstrategie wird zuerst das Auslassventil reaktiviert, gefolgt von Einlassventil und dann Kraftstoff und Zündfunken. Dafür gibt es mehrere Gründe. Erstens können, dadurch dass zuerst ein Wieder-Auslassereignis auftritt, Gase, die in den Zylinder gelaufen sind, vor der Ansaugung ausgeleitet werden, was die eingeleitete Ladung der eines Zylinders, der ohne Deaktivierung betrieben wird, ähnlicher macht. Ein regulär zündender Motor ist von einer Ventilüberschneidung und einem Gasströmungsmoment abhängig, um so viele überschüssige Abgase wie möglich aus dem Zylinder auszuleiten. Dies entfällt bei einer Niederdruck-Auslassfeder ohne Wieder-Auslass und führt zu einem geringeren Füllungsgrad beim ersten reaktivierten Zyklus. Zweitens würde in dem Fall, dass eine Verbrennung, möglicherweise fehlerhaft, während eines abgeschalteten Zyklus aufgetreten ist, der Wieder-Auslass verhindern, dass sich das Einlassventil an einer Hochdruck-Auslassfeder öffnet und möglicherweise einen Schaden des Ventilzugs bewirkt. Ein Wieder-Auslass könnte in einer Sicherheitsfunktion integriert wird, die erfordert, dass sich das Auslassventil eines beliebigen Zylinders öffnet, bevor sich das Einlassventil öffnen darf. Scheitert eine Öffnung des Auslassventils oder sind diese deaktiviert, würde das Einlassventil automatisch deaktiviert werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass seine Pumpschleife größer ist und somit die Energieeffizienz geringer als die normaler Niederdruck-Auslassfedern ist, wenn die Anzahl an abgeschalteten Zyklen gering ist. Wenn die Anzahl an abgeschalteten Zyklen steigt, gleicht sich die Leistung der beiden Verfahren im Wesentlichen an, da bei den meisten Takten identische Bedingungen vorliegen.A variant of the emptying process for cylinders by means of low-pressure outlet spring control is a low-pressure outlet spring with re-outlet. In this case, the exhaust valve is reactivated before the intake valve. This leads to two exhaust strokes without an intermediate intake stroke. In this reactivation strategy, the exhaust valve is reactivated first, followed by the intake valve, and then fuel and spark. There are mutliple reasons for this. First, by causing a re-exhaust event to occur first, gases that have spilled into the cylinder can be evacuated prior to induction, making the charge initiated more similar to that of a cylinder that is operated without deactivation. A regular ignition engine is dependent on valve overlap and gas flow torque in order to discharge as much excess exhaust gas as possible from the cylinder. This does not apply to a low-pressure outlet spring without re-outlet and leads to a lower degree of filling during the first reactivated cycle. Second, in the event that combustion, possibly faulty, occurred during a shutdown cycle, the re-exhaust would prevent the intake valve on a high pressure exhaust spring from opening and potentially causing valve train damage. A re-exhaust could be integrated into a safety function that requires the exhaust valve of any cylinder to open before the intake valve is allowed to open. If the outlet valve fails to open or is deactivated, the inlet valve would be deactivated automatically. A disadvantage of this method is that its pumping loop is larger and thus the energy efficiency is lower than the normal low pressure outlet springs when the number of cycles switched off is small. When the number of cycles switched off increases, the performance of the two methods essentially balances out, since most of the clocks have identical conditions.

Eine zweite Art von Gasfeder ist eine HPES, eine Hochdruck-Auslassfeder, deren PV-Eigenschaften in 4 abgebildet sind. Wird ein Zylinder mittels des Hochdruck-Auslassfederverfahrens deaktiviert, erfolgen die Ansaugungs-, Verdichtungs- und Ausdehnungstakte regulär, und der Auslasstakt wird übersprungen, indem das Auslassventil vor Punkt D deaktiviert wird, was eine Auslassventil-Öffnung 3 verhindert und Abgas unter Hochdruck im Zylinder einschließt. Das Abgas unter Hochdruck würde dann dadurch, dass der Zylinder sich während des Auslasstakts von Punkt D zu Punkt F bewegt, erneut verdichtet, so dass die Gase im Zylinder wieder zu Spitzendrücken verdichtet werden, die etwas über denjenigen des vorherigen Ausdehnungstakts liegen. Das Einlassventil würde während des nachfolgenden Einlasstakts deaktiviert, um mögliche Schäden am Ventilzug zu verhindern, die aufgrund des Öffnens des Ventils bei einem solchen hohen Druck auftreten könnten. Der Kolben würde das unter Hochdruck stehende Gas dann ein zweites Mal ausdehnen, während er sich während dem, was den Einlasstakt darstellen würde, von Punkt F zu Punkt G bewegt. Die Kraftstoffeinspritzung wäre an diesem Punkt deaktiviert, so dass die Verdichtungs- und Ausdehnungstakte lediglich die eingeschlossenen unter Hochdruck stehenden Abgase verdichten und ausdehnen würden. Die Verdichtung und Ausdehnung des Gases unter Hochdruck würden so lange anhalten, wie der Zylinder abgeschaltet wird, idealerweise zwischen den gleichen zwei Drücken an TDC und BDC. In der Praxis würden Wärme- und Masseübertragung vom Zylinder bewirken, dass der Zylinderdruck rasch abfällt, so dass jeder jeweils darauf folgende Druck-/Volumenverlauf etwas niedriger wäre. Wird die Entscheidung getroffen, den Zylinder zu reaktivieren, kann zuerst das Auslassventil reaktiviert werden, gefolgt vom Einlassventil und abschließend der Kraftstoffeinspritzung. Dies würde ermöglichen, dass das Hochdruckgas regulär ausgelassen wird, und würde einer frischen Ladung erlauben, in den Zylinder einzutreten und bei der nächsten Zündung eine reguläre Verbrennung erlauben.A second type of gas spring is an HPES, a high pressure outlet spring whose PV properties are in 4 are shown. When a cylinder is deactivated using the high pressure exhaust spring method, the intake, compression and expansion strokes are regular and the exhaust stroke is skipped by the exhaust valve in front of the point D is deactivated, resulting in an exhaust valve opening 3 prevented and trapped exhaust gas under high pressure in the cylinder. The exhaust gas under high pressure would then be caused by the cylinder being out of point during the exhaust stroke D to point F moved, compressed again, so that the gases in the cylinder are compressed again to peak pressures that are slightly above that of the previous expansion stroke. The intake valve would be deactivated during the subsequent intake stroke to prevent possible damage to the valve train that could occur due to the valve opening at such high pressure. The piston would then expand the high pressure gas a second time while moving from point to what would be the intake stroke F to point G emotional. The fuel injection would be deactivated at this point, so that the compression and expansion strokes would only compress and expand the included high pressure exhaust gases. Compression and expansion of the gas under high pressure would continue as long as the cylinder is switched off, ideally between the same two pressures at TDC and BDC. In practice, heat and mass transfer from the cylinder would cause the cylinder pressure to drop rapidly, so everyone on it following pressure / volume curve would be somewhat lower. If the decision is made to reactivate the cylinder, the exhaust valve can be reactivated first, followed by the intake valve and finally the fuel injection. This would allow the high pressure gas to be exhausted regularly, and would allow a fresh load to enter the cylinder and allow regular combustion the next time it is fired.

Eine Variation des Hochdruck-Auslassfeder-Regelverfahrens ist die Hochdruck-Auslassfeder mit erneuter Kraftstoffzufuhr. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sobald die Entscheidung getroffen wurde, einen abschaltenden Zylinder zu reaktivieren, zuerst der Kraftstoff und anschließend Auslass und Einlass reaktiviert werden. Dies erfordert eine Direkteinspritzung und geht davon aus, dass ausreichend brennbare Ladung entweder aus dem Kurbelgehäuse in den Zylinder gelaufen ist oder in den Resten verblieben ist, die nach dem letzten Verbrennungsereignis noch ausgelassen werden müssen. Diese Variante ist insbesondere auf einen Magermixmotor anwendbar, bei dem erhebliche Mengen von überschüssigem Sauerstoff in den eingeschlossenen Resten verbleiben können.A variation of the high pressure exhaust spring control method is the high pressure exhaust spring with renewed fuel supply. The main difference is that once the decision is made to reactivate a deactivating cylinder, the fuel is reactivated first, followed by the exhaust and intake. This requires direct injection and assumes that sufficient combustible charge has either run out of the crankcase into the cylinder or has remained in the residues that still need to be left out after the last combustion event. This variant is particularly applicable to a lean mix engine, in which considerable amounts of excess oxygen can remain in the enclosed residues.

Eine weitere Variation des Hochdruck-Auslassfeder-Regelverfahrens ist die Hochdruck-Auslassfeder mit Wieder-Einlass. Bei dieser Strategie wird, wenn ein abschaltender Zylinder reaktiviert wird, zuerst das Einlassventil reaktiviert, gefolgt von Kraftstoff und Auslass. Dies ähnelt dem Reaktivierungsablauf der Niederdruck-Auslassfeder ohne erneutes Auslassen. Wie vorstehend aufgeführt hat diese Strategie das Potential, zu erheblichen Schäden am Ventilzug zu führen, da das Einlassventil bei einem Zylinderdruck geöffnet wird, der auf einer Höhe in der Nähe des Verbrennungsspitzendrucks liegt. Dies kann durch eine angemessene Konstruktion des Einlassventils und seines zugeordneten Ventilzugs verhindert werden. Durch Öffnen des Einlassventils bei einer Hochdruck-Auslassfeder werden die unter Hochdruck stehenden Abgasreste im Zylinder in den Einlasskrümmer hinab geblasen, was zu einer erheblichen Erwärmung der einlaufenden Ladung führt. Der Füllungsgrad kann bei dem ersten reaktivierten Zyklus niedrig sein. Die Einlassventile, Ansaugrohre und der Krümmer sollten entsprechend konstruiert sein, um mit Druck- und Temperaturpegeln umgehen zu können, die höher als normal sind. Dieses Verfahren weist während der Deaktivierung sehr hohe Ausdehnungs-/Verdichtungsverluste auf, die zu einem hohen negativen mittleren Feder-Arbeitsdruck und dementsprechend einem geringen Kraftstoffwirkungsgrad führen, wenn die Anzahl abgeschalteter Zyklen gering ist. Dieser Betriebsmodus kann insbesondere bei Motoren nützlich sein, bei denen einige Arbeitszyklen homogene Kompressionszündung (HCCI) oder ähnliche Arten von Verbrennungsstrategien verwenden.Another variation of the high pressure exhaust spring control method is the high pressure exhaust spring with re-inlet. With this strategy, when a deactivating cylinder is reactivated, the intake valve is reactivated first, followed by fuel and exhaust. This is similar to the reactivation process of the low pressure exhaust spring without re-emptying. As stated above, this strategy has the potential to cause significant damage to the valve train since the intake valve is opened at a cylinder pressure that is at a level near the combustion peak pressure. This can be prevented by an appropriate design of the intake valve and its associated valve train. By opening the inlet valve on a high-pressure outlet spring, the high-pressure exhaust gas residues in the cylinder are blown down into the intake manifold, which leads to considerable heating of the incoming charge. The fill level may be low on the first reactivated cycle. The intake valves, intake pipes and manifold should be designed to deal with pressure and temperature levels that are higher than normal. This method has very high expansion / compression losses during deactivation, which lead to a high negative mean spring working pressure and accordingly a low fuel efficiency if the number of cycles switched off is small. This mode of operation can be particularly useful for engines where some duty cycles use homogeneous compression ignition (HCCI) or similar types of combustion strategies.

Eine dritte Art von Gasfeder ist eine Luftfeder (AS), deren PV-Eigenschaften in 5 abgebildet sind. Bei dem Luftfederverfahren der Zylinderdeaktivierung ist der erste Takt, der abgewandelt wird, wenn eine Deaktivierung beschlossen wird, der Ausdehnungstakt. Bei einem Motor mit Direkteinspritzung würde ein Einlass regulär auftreten, es würde aber kein Kraftstoff eingespritzt. Der Kolben würde die überwiegend aus Luft bestehende Ladung ohne Verbrennung verdichten und sich von Punkt B zu Punkt H bewegen. Ab Punkt H würde sich die Luft bis Punkt 1 ausdehnen. An Punkt 1 würde das Auslassventil deaktiviert, und der Kolben würde die Luft ein zweites Mal verdichten. Am TDC würde das Einlassventil deaktiviert werden, und der Kolben würde die Luft ein zweites Mal ausdehnen. Dieses Verdichten und Ausdehnen von überwiegend Luft würde so lange anhalten, wie der Zylinder abgeschaltet werden soll. Idealerweise würde der Zylinder wie eine Luftfeder funktionieren. In der Praxis bewirken Wärme- und Masseübertragung vom Zylinder an die Umgebung, dass Zylindermasse und - druck mit der Zeit abnehmen, so dass jeder jeweils darauf folgende Druck-/Volumenverlauf etwas niedriger wäre, bis der Durchschnittsdruck während eines Takts näherungsweise der Atmosphärendruck ist. Wird die Entscheidung getroffen, den Zylinder zu zünden, werden bei einem Motor mit Direkteinspritzung zuerst Kraftstoffeinspritzung und Zündfunken wieder hergestellt. Dies würde voraussichtlich aufgrund einer niedrigeren Luftladung, die sich aus einer Gasleckage ergibt, ein Verbrennungsereignis mit niedrigerem Drehmoment sowie eine geringere Ladungsbewegung, was normalerweise die Kraftstoffverdunstung und Mischung unterstützt, hervorbringen. Der Betrieb der Auslass- bzw. Einlassventile würde als nächstes wiederhergestellt, und der Zylinder würde den Normalbetrieb wieder aufnehmen.A third type of gas spring is an air spring (AS), whose PV properties are in 5 are shown. In the air suspension method of cylinder deactivation, the first stroke that is modified when a deactivation is decided is the expansion stroke. With a direct injection engine, an intake would occur regularly, but no fuel would be injected. The piston would compress the charge, which is mainly made up of air, without combustion and out of point B to point H move. From point H the air would point up 1 expand. At point 1 the exhaust valve would be deactivated and the piston would compress the air a second time. At the TDC, the intake valve would be deactivated and the piston would expand the air a second time. This compression and expansion of predominantly air would last as long as the cylinder is to be switched off. Ideally, the cylinder would work like an air spring. In practice, heat and mass transfer from the cylinder to the environment cause the cylinder mass and pressure to decrease over time, so that each subsequent pressure / volume curve would be somewhat lower until the average pressure during a cycle is approximately atmospheric. If the decision is made to ignite the cylinder, fuel injection and ignition sparks are first restored in a direct injection engine. This would likely result in a lower torque charge, lower torque combustion, and less charge movement, which would typically aid fuel evaporation and mixing, due to a lower air charge resulting from gas leakage. The operation of the exhaust valves would next be restored and the cylinder would resume normal operation.

Eine Variante einer Luftfeder ist eine Kraftstoff-/Luftfeder. Bei einem PFI-Motor würden Einlass und Kraftstoffeinspritzung regulär auftreten, der Zündfunke würde jedoch deaktiviert, wenn eine Entscheidung zum Abschalten getroffen wurde. Die Luftfeder wäre bei diesem Szenario eher eine Kraftstoff-/Luftfeder, da das eingeleitete Gas bei einem PFI-Motor ein Luft-/Kraftstoffgemisch ist. In Abwesenheit von Selbstzündung würden Masse und Druck des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Zylinder wiederum über die Zeit abnehmen, da Massen- und Wärmeverluste an das Kurbelgehäuse bzw. die Zylinderwandung nach wie vor auftreten würden. Auslass- und Einlassventile werden auf die gleiche Weise wie beim Direkteinspritzungsmotor deaktiviert. Wird die Entscheidung getroffen, die Zündung wieder aufzunehmen, würde der Zündfunken wieder hergestellt. Auch in diesem Fall wäre das Auftreten eines schwachen Verbrennungsereignisses wahrscheinlich, und die Auslass- und dann die Einlassventile würden reaktiviert werden.A variant of an air spring is a fuel / air spring. For a PFI engine, intake and fuel injection would occur regularly, but the spark would be deactivated if a shutdown decision was made. In this scenario, the air spring would be more of a fuel / air spring, since the gas introduced in a PFI engine is an air / fuel mixture. In the absence of auto-ignition, the mass and pressure of the fuel-air mixture in the cylinder would in turn decrease over time, since mass and heat losses to the crankcase and the cylinder wall would still occur. Exhaust and intake valves are deactivated in the same way as for the direct injection engine. If the decision is made to restart the ignition, the ignition spark would be restored. In this case too, the occurrence of a weak one would be Combustion event likely and the exhaust and then the intake valves would be reactivated.

Bei einer weiteren Variante einer Luftfeder, Luftfeder mit Wieder-Einlass würden sowohl Direkteinspritzungsmotoren als auch PFI-Motoren zuerst die Kraftstoffeinspritzung unterbinden, wenn die Entscheidung zum Abschalten getroffen wurde. Ein Einlass würde nach wie vor regulär erfolgen, in Abwesenheit von Kraftstoff und möglicherweise Zündfunken würde jedoch keine Verbrennung auftreten. Der Auslass wäre deaktiviert und schließlich würde auch der Einlass deaktiviert, und der Motor würde in einem Luftfedermodus betrieben, bis die Entscheidung zum Reaktivieren getroffen wird. Sobald dies geschieht, besteht der erste Schritt darin, das Einlassventil mit Kraftstoffeinspritzung zu reaktivieren. Dies würde den Zylinder erneut mit einer Frischladung befüllen. Der Zündfunken würde aktiviert, falls erforderlich, und es würde eine reguläre Verbrennung auftreten. Schließlich würde das Auslassventil reaktiviert. Diese Strategie weist den Vorteil auf, dass die geringere Verbrennungsluftladung, die einer regulären Luftfeder zugeordnet ist, vermieden wird. Der Nachteil besteht darin, dass die Pumpschleife sehr groß sein kann, wenn die Anzahl abgeschalteter Zyklen gering ist.In a further variant of an air spring, air spring with re-inlet, both direct injection engines and PFI engines would first stop fuel injection if the decision to switch off was made. Admission would still be regular, but no combustion would occur in the absence of fuel and possibly ignition sparks. The outlet would be deactivated, and eventually the inlet would be deactivated, and the engine would operate in an air spring mode until the decision to reactivate is made. Once this happens, the first step is to reactivate the fuel injection intake valve. This would fill the cylinder again with a fresh charge. The spark would be activated if necessary and regular combustion would occur. Eventually, the exhaust valve would be reactivated. This strategy has the advantage that the lower combustion air charge associated with a regular air spring is avoided. The disadvantage is that the pumping loop can be very large if the number of cycles switched off is small.

Eine Luftfeder mit Wieder-Auslass-Verfahren unterscheidet sich von anderen Luftfeder-Verfahren dadurch, dass wenn die Entscheidung getroffen wird, das Abschalten zu beenden und das Zünden wieder aufzunehmen, zuerst das AuslassVentil, gefolgt von Einlass und Kraftstoffeinspritzung, reaktiviert werden. Wie Luftfedern mit Wieder-Einlass vermeidet dies die geringere Luftladung und das sich daraus ergebende schwache Verbrennungsereignis, das beim ersten reaktivierten Zyklus auftreten würde. Im Gegensatz zu Luftfedern mit Wieder-Einlass können Luftfedern mit Wieder-Auslass die große Pumpschleife vermeiden, wenn die Anzahl abgeschalteter Zyklen gering ist. Dieses Verfahren pumpt jedoch unverbrannte Luft in den Auslass. Wird nur ein Zyklus abgeschaltet, deaktiviert dieses Verfahren im Wesentlichen die Ventile niemals, und eine erhebliche Menge an Luft wird durch den Zylinder gepumpt, was die Auslassemissionen-Regelsysteme beeinträchtigen kann.An air spring with a re-outlet method differs from other air spring methods in that when the decision is made to end the shutdown and restart the ignition, the exhaust valve is reactivated first, followed by the inlet and fuel injection. Like re-inlet air springs, this avoids the lower air charge and the resulting weak combustion event that would occur on the first reactivated cycle. Unlike re-inlet air springs, re-outlet air springs can avoid the large pumping loop if the number of cycles disabled is small. However, this process pumps unburned air into the outlet. When only one cycle is turned off, this method essentially never deactivates the valves and a significant amount of air is pumped through the cylinder, which can affect the exhaust emissions control systems.

Das Drehmoment-Zeitverlaufprofil oder die entsprechenden Kurven der verschiedenen Arten von Gasfedern unterscheiden sich erheblich. 6 zeigt charakteristische Drehmomentkurven von Luftfeder-, Hochdruck-Auslassfeder- und Niederdruck-Auslassfeder-Gasfedern, die einem einzelnen Zylinder zugeordnet sind. Zum Vergleich ist zudem die Drehmomentkurve gezeigt, die einem Zündzylinder 610 zugeordnet ist. Die Größenordnung des Drehmoments, das sich aus der Hochdruck-Gasfeder 620 ergibt, ist sehr hoch, vergleichbar mit oder höher als die Größenordnung von einem Zündzylinder, sowohl in einer positiven als auch einer negativen Richtung. Die Drehmomentkurve der Niederdruckfeder 630 weist aufgrund der sehr geringen Menge an Gas, das im Zylinder eingeschlossen ist, eine sehr geringe Größenordnung auf. Während des Großteils eines Arbeitszyklus weist das eingeschlossene Gas einen Druck unterhalb des Atmosphärendrucks auf, wie in der Erörterung von 3 ausgeführt ist. Die Größenordnung des Drehmoments, das einer Luftfeder 640 zugeordnet ist, liegt zwischen den Hochdruck-Auslassfeder- und Niederdruck-Auslassfeder-Fällen, allerdings im Allgemeinen näher am Niederdruck-Auslassfederfall, da keine heißen Verbrennungsgase im Zylinder eingeschlossen sind.The torque-time profile or the corresponding curves of the different types of gas springs differ considerably. 6 shows characteristic torque curves of air spring, high pressure exhaust spring and low pressure exhaust spring gas springs associated with a single cylinder. For comparison, the torque curve is also shown, that of an ignition cylinder 610 assigned. The magnitude of the torque resulting from the high pressure gas spring 620 is very high, comparable to or higher than the order of magnitude of an ignition cylinder, in both a positive and a negative direction. The torque curve of the low pressure spring 630 has a very small order of magnitude due to the very small amount of gas trapped in the cylinder. For most of a duty cycle, the entrapped gas has a pressure below atmospheric pressure, as in the discussion of FIG 3 is executed. The magnitude of the torque that an air spring 640 is between the high pressure exhaust spring and low pressure exhaust spring cases, but generally closer to the low pressure exhaust spring case since no hot combustion gases are trapped in the cylinder.

Die Luftladung, die einem Ansaugtakt nach einer abgeschalteten Zündungsgelegenheit zugeordnet ist, variiert mit der Art der Gasfeder, die dem Ansaugereignis voranging. Die Menge an Restladung während eines nachfolgenden Zyklus ist neben anderen Parametern eine Funktion dessen, ob Einlass- und Auslassventil gleichzeitig offen sind sowie der jeweiligen Zeitsteuerung. Zusätzlich variiert die relative Temperatur der Restladung auf Grundlage mehrerer Faktoren einschließlich der Zeitdauer, während der die Restladung in der Verbrennungskammer vorhanden ist und einer Leckage in den und aus dem Zylinder. Ferner unterscheiden sich Druckschwankungen im Einlass- und Auslass-Abgaskrümmer basierend darauf, wann und ob sich Einlass- und Auslassventile sowohl in einem vorgegebenen als auch in anderen Motorzylindern öffnen und schließen. Aus diesen und anderen Auswirkungen können Verbrennungsparameter wie eingespritzte Kraftstoffmenge und Zündpunkteinstellung angepasst werden, um einen Ausgleich zur Anpassung an die eingeleitete Luftladung herzustellen. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann geregelt werden, um ein stöchiometrisches oder nahezu stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen, das für einen effizienten Betrieb gewisser Schadstoffminderungsvorrichtungen wie einem Drei-Wege-Katalysator erforderlich ist. Die Zündpunkteinstellung kann angepasst werden, um das größtmögliche Bremsmoment aus der Luft-Kraftstoffladung zu erhalten, so dass die Kraftstoffausnutzung optimiert wird.The air charge associated with an intake stroke after an ignition opportunity is turned off varies with the type of gas spring that preceded the intake event. The amount of residual charge during a subsequent cycle is, among other parameters, a function of whether the intake and exhaust valves are open at the same time and the respective timing. In addition, the relative temperature of the residual charge varies based on several factors including the length of time that the residual charge is present in the combustion chamber and leakage in and out of the cylinder. Furthermore, pressure fluctuations in the intake and exhaust exhaust manifolds differ based on when and whether intake and exhaust valves open and close in both a given and other engine cylinders. From these and other effects, combustion parameters such as the amount of fuel injected and the ignition point adjustment can be adjusted in order to compensate for the adjustment to the introduced air charge. The amount of fuel injected can be controlled to provide a stoichiometric or near stoichiometric air-fuel ratio required for the efficient operation of certain pollution control devices such as a three-way catalyst. The ignition point setting can be adjusted in order to obtain the greatest possible braking torque from the air-fuel charge, so that the fuel efficiency is optimized.

Ein Kombinieren der Drehmomentkurven jedes Zylinders, die entsprechend der Zylinder-Zündreihenfolge korrekt aufeinander abgestimmt werden, führt zu einer zusammengefassten Drehmomentkurve. Abhängig von der Anzahl der Zylinder im Motor werden alle Zündungsgelegenheiten durch einen Nennbetrag an Kurbeldrehung voneinander getrennt. Beispielsweise treten bei einem 6-Zylinder-Motor aufeinander folgende Zündungsgelegenheiten in einem Motor mit identischem Abstand zwischen Zündungsereignissen nominell alle 120 ° auf. Bei einem 8-Zylinder-Motor mit identischen Abständen zwischen Zündungsgelegenheiten treten aufeinander folgende Zündungsereignisse nominell alle 90 ° auf. Bei einem 4-Zylinder-Motor mit identischen Abständen zwischen Zündungsgelegenheiten treten aufeinander folgende Zündungsereignisse nominell alle 180 ° auf. Diese Kurbelwinkel stellen lediglich Sollwerte dar, da die Zeitsteuerung der Zündfunkenfeuerung individuell oder in Kombination angepasst werden kann, um das Profil der sich ergebenden Drehmomentkurve zu ändern und die Kraftstoffausnutzung zu optimieren.Combining the torque curves of each cylinder, which are correctly matched to each other in accordance with the cylinder firing order, leads to a combined torque curve. Depending on the number of cylinders in the engine, all firing opportunities are separated by a nominal amount of crank rotation. For example, in a 6-cylinder engine, successive firing opportunities occur nominally every 120 ° in an engine with an identical distance between firing events. With an 8-cylinder engine with identical distances between Firing opportunities occur consecutive firing events nominally every 90 °. In a 4-cylinder engine with identical intervals between ignition opportunities, successive ignition events occur nominally every 180 °. These crank angles are only setpoints, since the spark control timing can be adjusted individually or in combination to change the profile of the resulting torque curve and to optimize fuel efficiency.

7 zeigt eine charakteristische Drehmomentkurve, die sich bei einem 8-Zylinder-Viertaktmotor ergibt, der mit einem alternierenden Skip-Fire-Skip-Fire ... - Muster betrieben wird. Ein Verlauf 720 zeigt eine Hochdruck-Auslassfeder-Drehmomentkurve der deaktivierten Zylinder, und der andere Verlauf 730 zeigt eine Niederdruck-Auslassfeder-Drehmomentkurve der deaktivierten Zylinder. Wie ersichtlich ist, unterscheiden sich die Drehmomentkurven erheblich, wobei der Niederdruck-Auslassfedermodus eine deutlich geringere Abweichung über einem mittleren Motordrehmoment aufweist. Da NVH im Allgemeinen zu einer reibungslosen Bereitstellung des Motordrehmoments in Beziehung steht, legt 7 nahe, dass bei diesem Zündmuster der Betrieb in einem Niederdruck-Auslassfedermodus gegenüber einem Hochdruck-Auslassfederbetrieb vorzuziehen ist; wobei andere Faktoren wie Kraftstoffausnutzung identisch sind. Allgemein kann die Gasfederart zusammen mit dem betriebsbedingten Zündungsanteil oder der betriebsbedingten Zündungsfolge ausgewählt werden, um Abweichungen des Drehmoment-Zeitverlaufprofils unterhalb eines annehmbaren Pegels zu glätten. Zudem kann die Gasfederart ausgewählt werden, um den Spektralgehalt der Drehmomentkurve in einem vorgegebenen Frequenzbereich zu verringern. Dieser vorgegebene Frequenzbereich kann einem Bereich spezifischer Insassenempfindlichkeit, beispielsweise 0,5 bis 12 Hz, entsprechen. Er kann zudem ausgewählt werden, um das Erregen von Resonanzen im Fahrzeug oder in Fahrzeugkomponenten zu vermeiden. 7 shows a characteristic torque curve that results from an 8-cylinder four-stroke engine, which is operated with an alternating skip-fire-skip-fire ... pattern. A course 720 shows a high pressure exhaust spring torque curve of the deactivated cylinders, and the other course 730 shows a low pressure exhaust spring torque curve of the deactivated cylinders. As can be seen, the torque curves differ significantly, with the low-pressure exhaust spring mode having a significantly smaller deviation over an average engine torque. Since NVH is generally related to the smooth provision of engine torque 7 suggests that in this firing pattern, operation in a low pressure exhaust spring mode is preferable to high pressure exhaust spring operation; other factors such as fuel economy are identical. In general, the gas spring type can be selected together with the operational ignition component or the operational ignition sequence in order to smooth out deviations of the torque-time profile below an acceptable level. In addition, the type of gas spring can be selected to reduce the spectral content of the torque curve in a given frequency range. This predetermined frequency range can correspond to a range of specific occupant sensitivity, for example 0.5 to 12 Hz. It can also be selected to avoid excitation of resonances in the vehicle or in vehicle components.

Als nächstes bezugnehmend auf 8 wird eine Skip-Fire-Motorregelung 130 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Motorregelung 130 schließt einen Fire/Skip-Abfolgegenerator 106, eine Fire/Skip-Regeleinheit 110, ein Antriebsstrangparameter-Anpassungsmodul 108 und ein Motordiagnosemodul 150 ein. Die Motorregelung 130 ist dazu ausgelegt, den Motor in einer Skip-Fire-Weise zu betreiben. Das Motordiagnosemodul 150 ist dazu ausgelegt, Motorprobleme (z. B. Klopfen, Fehlzündungen etc.) im Motor zu erkennen. Alle bekannten Technologien, Sensoren oder Erkennungsprozesse können verwendet werden, um die Probleme zu erkennen. Bei verschiedenen Ausführungsformen leitet das Motordiagnosemodul 150, wenn ein Problem erkannt wurde, den Fire/Skip-Abfolgegenerator 106 an, Betriebsschritte durchzuführen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass das Problem in der Zukunft auftritt. Solche Vorgehensweisen können das Anpassen der Gasfederkategorie an einem oder mehreren Zylindern und/oder das Ändern der Antriebsstrangparameter einschließen.Next referring to 8th becomes a skip fire engine control 130 described according to an embodiment of the present invention. The engine control 130 closes a fire / skip sequence generator 106 , a fire / skip control unit 110 , a powertrain parameter adjustment module 108 and an engine diagnostic module 150 on. The engine control 130 is designed to operate the engine in a skip-fire manner. The engine diagnostic module 150 is designed to detect engine problems (e.g. knock, misfire, etc.) in the engine. All known technologies, sensors or detection processes can be used to detect the problems. In various embodiments, the engine diagnostic module guides 150 if a problem is detected, the fire / skip sequence generator 106 to perform operational steps to reduce the likelihood that the problem will occur in the future. Such procedures may include adjusting the gas spring category on one or more cylinders and / or changing the powertrain parameters.

Die Motorregelung 130 empfängt ein Eingangssignal 114, das die gewünschte Motorleistung und verschiedene Betriebsparameter des Fahrzeugs wie eine Motordrehzahl 132 und Gangstellung 134 wiedergibt. Das Eingangssignal 114 kann als Anforderung einer gewünschten Motorleistung oder eines Drehmoments behandelt werden. Das Signal 114 kann empfangen werden oder von einem Fahrpedal-Positionssensor (APP) oder anderen geeigneten Quellen wie einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, einer Drehmoment-Berechnungseinheit etc. abgeleitet werden. Ein optionaler Vorprozessor kann das Fahrpedalsignal vor der Weitergabe an die Motorregelung 130 modifizieren. Es ist jedoch davon auszugehen, dass bei anderen Umsetzungen der Fahrpedal-Positionssensor direkt mit der Motorregelung 130 kommunizieren kann.The engine control 130 receives an input signal 114 that the desired engine power and various operating parameters of the vehicle such as an engine speed 132 and gear position 134 reproduces. The input signal 114 can be treated as a request for a desired engine power or torque. The signal 114 can be received or derived from an accelerator pedal position sensor (APP) or other suitable sources such as a vehicle speed control, a torque calculation unit, etc. An optional preprocessor can send the accelerator pedal signal before forwarding it to the engine control 130 modify. However, it can be assumed that in other implementations the accelerator position sensor works directly with the engine control 130 can communicate.

Der Fire/Skip-Abfolgegenerator 106 empfängt das Eingangssignal 114, Motordrehzahl 132 und das Gangstellungssignal 134 sowie gegebenenfalls weitere Eingaben und ist dazu ausgelegt, eine Fire/Skip-Abfolge und eine Gasfederart bei abgeschalteten Zündungsgelegenheiten festzulegen, die dazu geeignet wären, die gewünschte Leistung zu liefern. Bei verschiedenen Ausführungsformen besteht die Fire/Skip-Abfolge aus beliebigen Daten, die angeben, ob eine Zündungsgelegenheit eine Zündung oder eine Abschaltung ist, und die Art der Gasfeder angeben, die der Abschaltung zugeordnet ist. Bei Motoren mit dynamischer Mehr-Höhen-Skip-Fire-Regelung wie im US- amerikanischen Patent 9,399,964 beschrieben, das hierin zu allen Zwecken vollständig enthalten ist, können Informationen hinsichtlich dessen, ob eine Zündung eine Zündung mit niedriger oder hoher Ausgangsleistung ist, auch durch den Fire/Skip-Abfolgegenerator festgelegt werden.The fire / skip sequence generator 106 receives the input signal 114 , Engine speed 132 and the gear position signal 134 as well as further inputs, if applicable, and is designed to define a fire / skip sequence and a gas spring type when the ignition opportunities are switched off, which would be suitable for delivering the desired power. In various embodiments, the fire / skip sequence consists of any data indicating whether an opportunity to fire is an ignition or a shutdown and the type of gas spring associated with the shutdown. For engines with dynamic multi-height skip fire control as in the US U.S. Patent 9,399,964 which is fully incorporated herein for all purposes, information regarding whether an ignition is a low or high output ignition may also be determined by the fire / skip sequence generator.

Informationen hinsichtlich der Fire/Skip-Abfolge (oder allgemeiner hinsichtlich der Luftladungsfolge, wenn eine Zündung eine niedrige oder hohe Ausgangsleistung aufweisen kann) werden mittels der Signalleitung 116 an die Fire/Skip-Regeleinheit 110 geleitet. Die Fire/Skip-Regeleinheit 110 koordiniert das Öffnen und Schließen der Einlass- und/oder Auslassventile, um die Fire/Skip-Abfolge und die der jeweiligen abgeschalteten Zündungsgelegenheit zugeordnete Gasfederart umzusetzen. Bei nockenbetätigten Ventilen mit zusammenschiebbaren Leerlaufhebern betätigt die Fire/Skip-Regeleinheit Magnetregelventile, die sich im Motor 112 befinden. Diese Magnetventile regeln den Öldruck im zusammenschiebbaren Ventilheber, um festzulegen, ob sich der Ventilheber in seinem starren oder seinem zusammenschiebbaren Zustand befindet. In 8 ist der Motor 112 als acht Zylinder aufweisend abgebildet, der Motor kann jedoch eine beliebige Zahl an Zylindern, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 oder 12, aufweisen.Information regarding the fire / skip sequence (or more generally regarding the air charge sequence when an ignition may have a low or high output) is provided via the signal line 116 to the Fire / Skip control unit 110 directed. The Fire / Skip control unit 110 coordinates the opening and closing of the intake and / or exhaust valves in order to implement the fire / skip sequence and the type of gas spring assigned to the respective switched off ignition opportunity. In the case of cam-operated valves with collapsible idle lifters, the fire / skip control unit actuates magnetic control valves that are located in the engine 112 are located. These solenoid valves regulate the oil pressure in the collapsible valve lifter to determine whether the valve lifter is in its rigid or collapsible state. In 8th is the engine 112 depicted as having eight cylinders, but the engine can have any number of cylinders, for example 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 or 12.

Zusätzlich zur Fire/Skip-Regeleinheit 110 empfängt der Motor 112 zudem Regelsignale 119 vom Antriebsstrangparameter-Anpassungsmodul 108. Die Regelsignale 119 können unter anderem Zündpunkteinstellung, eingespritzte Kraftstoffmenge, Drosselklappenstellung, Nockenwellenverstellerlage(n), Nockenventilhub, Drehmomentwandlerschlupf, Abgasrückführventileinstellungen etc. einschließen. Das Antriebsstrangparameter-Anpassungsmodul stellt eine angemessene Anpassung dieser verschiedenen Antriebsstrangparameter bereit, um eine stabile Verbrennung der Zündzylinder sicherzustellen. Die Verbrennungsbedingungen wie Zündpunkteinstellung können optimiert werden, um einen maximalen Kraftstoffwirkungsgrad bereitzustellen.In addition to the Fire / Skip control unit 110 the engine receives 112 also control signals 119 from the powertrain parameter adjustment module 108 , The control signals 119 May include, among other things, ignition point adjustment, injected fuel amount, throttle position, camshaft phaser position (s), cam valve lift, torque converter slip, exhaust gas recirculation valve settings, etc. The powertrain parameter adjustment module provides appropriate adjustment of these various powertrain parameters to ensure stable ignition cylinder combustion. Combustion conditions, such as spark timing, can be optimized to provide maximum fuel efficiency.

Neben der Beeinflussung des NVH-Pegels kann die Gasfederart zudem das Motordrehmoment und den Motor-Kraftstoffwirkungsgrad beeinflussen. 9 vergleicht das Motorbremsdrehmoment mit dem Einlasskrümmer-Absolutdruck (MAP) eines Motors, der mit 1600 U/min und einem betriebsbedingten Zündungsanteil der Gasfedern von 1/3 für Luftfedern (ohne Wieder-Einlass) und Niederdruck-Auslassfedern (ohne Wieder-Auslass) betrieben wird. Der Motor wird in beiden Fällen mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Die Niederdruck-Auslassfeder-Drehmomentabgabe 910 ist bei einem vorgegebenen MAP-Pegel erheblich höher als die Luftfeder-Drehmomentabgabe 920. Dies rührt wenigstens teilweise aus einer geringeren Luftladung im Zylinder aufgrund von Gasleckage aus dem Zylinder, wenn sie als Luftfeder fungiert, und der Abwesenheit von Wieder-Einlass im Luftfederfall, wohingegen der Niederdruck-Auslassfederfall direkt vor der erneuten Zündung einen Einlasstakt aufweist.In addition to influencing the NVH level, the type of gas spring can also affect engine torque and engine fuel efficiency. 9 compares the engine brake torque with the intake manifold absolute pressure (MAP) of an engine that is operated at 1600 rpm and an operating ignition ratio of the gas springs of 1/3 for air springs (without re-intake) and low-pressure exhaust springs (without re-exhaust) , In both cases, the engine is operated with a stoichiometric air-fuel ratio. The low pressure exhaust spring torque output 910 is significantly higher than the air spring torque output at a given MAP level 920 , This is due, at least in part, to a lower air charge in the cylinder due to gas leakage from the cylinder when acting as an air spring and the absence of re-intake in the air spring case, whereas the low pressure exhaust spring case has an intake stroke just prior to re-ignition.

Während das Motorausgangsdrehmoment bei Luftfedern verglichen mit Gasfedern der Niederdruck-Auslassfederart bei der vorstehend aufgeführten Wieder-Einlass- und Wieder-Auslassstrategie generell geringer ist, ist das Kraftstoffwirkungsgradverhalten komplexer. 10 vergleicht das Motorbremsdrehmoment mit der Luftmassenladung bei Gasfedern der Luftfederart und der Niederdruck-Auslassfederart unter den gleichen Motorbetriebsbedingungen wie in 9. Die Niederdruck-Auslassfederkurve 1010 zeigt eine nahezu lineare Abhängigkeit, während die Luftfederkurve 1020 diese bei höheren Werten der Luftmasse pro Zylinder kreuzt. Da der Kraftstoffverbrauch zur Luftmasse pro Zylinder proportional ist, legt 10 dar, dass der Kraftstoffwirkungsgrad bei Schwachlast unter Verwendung einer Luftfeder und bei Hochlast unter Verwendung einer Niederdruck-Auslassfeder größer ist. Ein Grund dafür, dass die Luftfeder bei Schwachlast eine größere Ausnutzung bietet, liegt darin, dass die Luftfeder herkömmliche Ventilüberschneidungen beibehält, während die Niederdruck-Auslassfeder dies nicht tut. Erhöht sich die Luftmasse pro Zylinder, wird bei Betrieb mit einer Gasfeder der Luftfederart ein größerer Anteil der Ladung entweder verloren oder verdünnt, was die Kraftstoffausnutzung verringert. Die Zylinderlastschwelle zum Ändern der Gasfederart zur Maximierung des Kraftstoffwirkungsgrads kann Motordrehzahl und Zündungsanteil oder Zündungsmuster variieren.While the engine output torque for air springs is generally lower compared to the low pressure exhaust spring type gas springs in the re-intake and re-exhaust strategy outlined above, fuel efficiency performance is more complex. 10 compares the engine brake torque with the air mass charge for gas springs of the air spring type and the low pressure exhaust spring type under the same engine operating conditions as in 9 , The low pressure outlet spring curve 1010 shows an almost linear dependence while the air spring curve 1020 this crosses at higher values of the air mass per cylinder. Since the fuel consumption is proportional to the air mass per cylinder, sets 10 indicates that fuel efficiency is greater at low load using an air spring and at high load using a low pressure exhaust spring. One reason that the air spring offers greater utilization at low load is because the air spring maintains conventional valve overlap while the low pressure exhaust spring does not. If the air mass per cylinder increases, a larger proportion of the load is either lost or diluted when operating with a gas spring of the air spring type, which reduces the fuel efficiency. The cylinder load threshold to change the type of gas spring to maximize fuel efficiency may vary engine speed and spark ratio or spark pattern.

Die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads durch den Betrieb mit einer Luftfeder in gewissen Schwachlastzuständen ist in 11 deutlich dargestellt. 11 stellt den bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch (BSFC) abhängig vom Bremsmitteldruck (BMEP) graphisch dar. Eine Betrachtung von 11 zeigt, dass der Luftfederbetrieb (Kurve 1120) bei Lasten unterhalb von etwa 1,5 bar BMEP zu einem besseren Kraftstoffwirkungsgrad als der Niederdruck-Auslassfederbetrieb (Kurve 1110) führt. Das Überkreuzen der Kurven 1110 und 1120 in der Nähe von 0,6 BMEP ist ein Produkt der Interpolation und sollte nicht dahingehend interpretiert werden, dass Niederdruck-Auslassfedern unter diesen sehr niedrigen Lastbedingungen effizienter als Luftfedern sind. Somit ist es unter diesen Lasten und bei der angenommenen Motordrehzahl, Zündungsanteil und Wieder-Einlass-/Wieder-Auslassstrategie vorteilhaft, mit einer Luftfeder zu betreiben, und bei anderen Lasten mit einer Niederdruck-Auslassfeder zu betreiben, um die Kraftstoffausnutzung zu verbessern.The improvement in fuel efficiency by operating with an air spring in certain low load conditions is in 11 clearly shown. 11 represents the brake specific fuel consumption (BSFC) depending on the brake fluid pressure (BMEP). A consideration of 11 shows that air spring operation (curve 1120 ) at loads below about 1.5 bar BMEP for better fuel efficiency than low-pressure exhaust spring operation (curve 1110 ) leads. The crossing of the curves 1110 and 1120 near 0.6 BMEP is a product of interpolation and should not be interpreted to mean that low pressure exhaust springs are more efficient than air springs under these very low load conditions. Thus, under these loads and at the assumed engine speed, spark ratio, and re-intake / re-exhaust strategy, it is advantageous to operate with an air spring and to operate with a low pressure exhaust spring at other loads to improve fuel economy.

Neben NVH und Kraftstoffwirkungsgrad kann die Auswahl der Gasfeder zudem Ölverbrauch und Emissionen beeinflussen. Liegt der Zylinderdruck unterhalb des Atmosphärendrucks besteht für Öl, das die Zylinderwände schmiert, die Tendenz, in den Zylinder gezogen zu werden. Dieses Öl ist dann beim nächsten Verbrennungsereignis vorhanden, wo es möglicherweise verdampft und unvollständig verbrannt wird. Das verdampfte Öl und seine Verbrennungsbestandteile strömen dann während des Auslasstakts in den Abgaskrümmer. Bleiben sie unbehandelt, können das Öl und die Verbrennungsbestandteile im Abgasstrom zu unerwünschten Emissionen in die Umwelt führen.In addition to NVH and fuel efficiency, the selection of the gas spring can also affect oil consumption and emissions. If the cylinder pressure is below atmospheric pressure, oil that lubricates the cylinder walls tends to be drawn into the cylinder. This oil is then present at the next combustion event, where it may evaporate and burn incompletely. The vaporized oil and its combustion components then flow into the exhaust manifold during the exhaust stroke. If left untreated, the oil and combustion components in the exhaust gas stream can lead to undesirable emissions into the environment.

Aufgrund des möglichen Öleintritts in den Zylinder kann es wünschenswert sein, eine verlängerte Verwendung einer Gasfeder vom Typ Niederdruck-Auslassfeder zu vermeiden, da diese Federart bei dem niedrigsten Zylinder-Innendruck arbeitet. Eine besondere Situation, in der Zylinder über verlängerte Zeitspannen deaktiviert werden können, ist während der Schub-Zylinderabschaltung (DCCO). Dieser Betriebsmodus kann bei Fahrbedingungen verwendet werden, in denen kein Motordrehmoment erforderlich ist, beispielsweise bei Freirollen, Abwärtsfahren oder Anhalten eines Fahrzeugs. Ein Schub-Zylinderabschaltungsereignis kann sich über viele Sekunden erstrecken, was zu vielen aufeinander folgenden abgeschalteten Zündungsgelegenheiten führt. Während der Schub-Zylinderabschaltung sind alle Zylinder des Motors deaktiviert, so dass alle Zündungsgelegenheiten abgeschaltet werden und die Zylinder nicht mit Kraftstoff versorgt werden. Dadurch wird keine oder nur wenig Luft durch den Motor gepumpt. Ein Schub-Zylinderabschaltungsbetrieb verbessert die Kraftstoffausnutzung und verringert die Anforderungen zum Ausbalancieren eines Katalysators, der Bestandteil eines Abgasreinigungssystems sein kann. Die Vorteile und die Verwendung des Schub-Zylinderabschaltungsbetriebs sind im US- amerikanischen Patent 9,790,867 , das hierin in Gänze für alle Zwecke enthalten ist, ausführlicher beschrieben.Because of the possible oil entry into the cylinder, it may be desirable to avoid prolonged use of a low pressure exhaust spring type gas spring as this type of spring works at the lowest internal cylinder pressure. A special situation in which cylinders can be deactivated over extended periods of time is during overrun cylinder deactivation (DCCO). This operating mode can be used in driving conditions in which no engine torque is required, for example when rolling freely, driving downhill or stopping a vehicle. A thrust cylinder shutdown event can span many seconds, resulting in many consecutive shutdown firing opportunities. During the overrun cylinder deactivation, all cylinders of the engine are deactivated, so that all ignition opportunities are deactivated and the cylinders are not supplied with fuel. This means that little or no air is pumped through the engine. A thrust cylinder shutdown operation improves fuel economy and reduces the requirements for balancing a catalyst that can be part of an exhaust gas purification system. The benefits and use of thrust cylinder shutdown operation are in the US American Patent 9,790,867 , which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes.

Wird kein Motordrehmoment angefordert, kann es wünschenswert sein, eine ausschließliche Verwendung einer Niederdruck-Auslassfeder zu vermeiden und stattdessen wenigstens einige Gasfedern von der Art Luftfeder oder Hochdruck-Auslassfeder während der Dauer der „Kein Drehmoment“-Anforderung zu verwenden. Beispielsweise können, um die Verwendung einer Feder der Art Niederdruck-Auslassfeder bei Schub-Zylinderabschaltung zu verringern, eine Feder der Art Luftfeder oder Hochdruck-Auslassfeder während wenigstens eines Arbeitszyklus der Aneinanderreihung abgeschalteter Arbeitszyklen verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann ein Schub-Zylinderabschaltungsereignis damit beginnen, eine Niederdruck-Auslassfeder in jedem Zylinder zu verwenden, und dann nach einer gewissen Zeitspanne oder Anzahl abgeschalteter Arbeitszyklen zur Verwendung einer Luftfeder wechseln. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Schub-Zylinderabschaltungsereignis anfänglich bei wenigstens einigen Zylindern eine Hochdruck-Auslassfeder verwenden und dann zu einem Zeitpunkt im Schub-Zylinderabschaltungsereignis zu einer Luftfeder wechseln. Es ist davon auszugehen, dass im Allgemeinen die Länge eines Schub-Zylinderabschaltungsereignisses nicht bekannt ist, wenn das Schub-Zylinderabschaltungsereignis veranlasst wird, so dass manche Schub-Zylinderabschaltungsereignisse, beispielsweise längere Ereignisse, unterschiedliche Arten von Gasfedern verwenden können, während andere Schub-Zylinderabschaltungsereignisse wie kürzere Schub-Zylinderabschaltungsereignisse möglicherweise nur eine einzige Form von Gasfeder verwenden.If engine torque is not requested, it may be desirable to avoid using a low pressure exhaust spring only and instead use at least some air spring or high pressure exhaust spring for the duration of the "no torque" request. For example, in order to reduce the use of a spring of the low pressure exhaust spring type in the case of thrust cylinder deactivation, a spring of the air spring or high pressure exhaust spring type can be used during at least one working cycle of the series of switched off working cycles. In one embodiment, a thrust cylinder shutdown event may begin using a low pressure exhaust spring in each cylinder and then switch to using an air spring after a period of time or number of working cycles that have been shut off. In another embodiment, a push cylinder shutdown event may initially use a high pressure exhaust spring on at least some cylinders and then switch to an air spring at a time in the push cylinder shutdown event. It is believed that generally the length of a thrust cylinder shutdown event is not known when the thrust cylinder shutdown event is initiated, so that some thrust cylinder shutdown events, such as longer events, may use different types of gas springs, while other thrust cylinder shutdown events such as Shorter thrust cylinder shutdown events may use only one form of gas spring.

Der Übergang von einer Gasfederart zu einer anderen Gasfederart innerhalb der Aneinanderreihung abgeschalteter Zündungsgelegenheiten umfasst im Allgemeinen das Öffnen eines Einlass- oder Auslassventils zum angemessenen Zeitpunkt während eines Arbeitszyklus. Eine Hochdruck-Auslassfeder wird stets ein Verbrennungsereignis erfordern, um unter Hochdruck stehende Abgase zu erzeugen. Solange das Einlass- oder Auslassventil nach einer Verbrennung geschlossen bleibt, verbleibt eine Hochdruck-Auslassfeder im Zylinder (unabhängig von Massen- und Wärmeverlusten, die selbstverständlich auftreten). Ein Übergang von einer Hochdruck-Auslassfeder zu einer Luftfeder kann nach einer gewünschten Anzahl an Hochdruck-Auslassfeder-Arbeitszyklen erfolgen, indem zuerst das Auslassventil während eines Takts und dann das Einlassventil während eines Takts geöffnet werden. Ein Ausleitungsprozess erfolgt, und eine Luftfeder mit Frischluftladung ist im Zylinder vorhanden. Um eine Verbrennung zu verhindern, müssen Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündfunken deaktiviert werden. Ein Übergang von einer Hochdruck-Auslassfeder zu einer Niederdruck-Auslassfeder nach einer gewünschten Anzahl an Hochdruck-Auslassfeder-Arbeitszyklen kann erfolgen, indem das Auslassventil während eines Takts geöffnet wird. Die meisten der Abgasreste werden aus dem Zylinder entleert, es wird jedoch keine neue Ladung eingeleitet, da das Einlassventil geschlossen bleibt. Der Zylinder kann mit einer Gasfeder vom Typ Niederdruck-Auslassfeder so lange wie gewünscht betrieben werden. Es ist wenigstens ein Verbrennungsereignis erforderlich, um von einer Gasfeder der Art Luftfeder oder Niederdruck-Auslassfeder zu einer Hochdruck-Auslassfeder zurückzukehren.The transition from one type of gas spring to another type of gas spring within the series of deactivated ignition opportunities generally involves opening an intake or exhaust valve at the appropriate time during a work cycle. A high pressure exhaust spring will always require a combustion event to produce high pressure exhaust gases. As long as the intake or exhaust valve remains closed after combustion, a high-pressure exhaust spring remains in the cylinder (regardless of the loss of mass and heat, which naturally occurs). A transition from a high pressure exhaust spring to an air spring can occur after a desired number of high pressure exhaust spring work cycles by first opening the exhaust valve during a stroke and then opening the intake valve during a stroke. A rejection process takes place and an air spring with fresh air charge is present in the cylinder. To prevent combustion, fuel injection and / or ignition sparks must be deactivated. A transition from a high pressure exhaust spring to a low pressure exhaust spring after a desired number of high pressure exhaust spring work cycles can be accomplished by opening the exhaust valve during one stroke. Most of the exhaust gas residues are emptied out of the cylinder, but no new charge is introduced since the intake valve remains closed. The cylinder can be operated as long as desired with a low pressure exhaust spring type gas spring. At least one combustion event is required to return from a gas spring of the air spring or low pressure exhaust spring type to a high pressure exhaust spring.

Übergänge zwischen Gasfedern der Art Luftfeder und Niederdruck-Auslassfeder können so oft erfolgen wie gewünscht, diese Wechsel sind jedoch mit einem gewissen Pumpaufwand verbunden. Für den Übergang von einer Niederdruck-Auslassfeder zu einer Luftfeder wird das Einlassventil während eines Takts am oder in der Nähe des oberen Totpunkts deaktiviert, um eine Frischluftladung einzuleiten. Der Luftfederbetrieb kann so lange wie gewünscht aufrechterhalten werden, indem Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündfunken deaktiviert werden. Für den Übergang von einer Luftfeder zu einer Niederdruck-Auslassfeder wird das Auslassventil während eines Takts am oder in der Nähe des unteren Totpunkts eines Ausdehnungstakts reaktiviert. Dies entleert Zylindergase, die vorwiegend Luft in einer Luftfeder sind, in das Abgassystem. Das Einlassventil bleibt geschlossen, und der Zylinder wird nun so lange wie gewünscht mit einer Niederdruck-Auslassfeder betrieben.Transitions between gas springs of the air spring type and low-pressure outlet spring can take place as often as desired, but these changes involve a certain amount of pumping. For the transition from a low pressure exhaust spring to an air spring, the intake valve is deactivated during a stroke at or near top dead center in order to initiate a fresh air charge. Air spring operation can be maintained as long as desired by deactivating fuel injection and / or ignition sparks. To transition from an air spring to a low pressure exhaust spring, the exhaust valve is reactivated during a stroke at or near bottom dead center of an expansion stroke. This empties cylinder gases, which are mainly air in an air spring, into the exhaust system. The intake valve remains closed and the cylinder is now operated with a low pressure exhaust spring for as long as desired.

In gewissen Fahrsituationen kann es wünschenswert sein, für abgeschaltete Zylinder eine Gasfeder der Art Hochdruck-Auslassfeder zu verwenden. Ist beispielsweise ein Betrieb mit einem festgelegten Satz an aktivierten und deaktivierten Zylindern während einer verlängerten Zeitspanne zu erwarten, kann an den abgeschalteten Zylindern eine Hochdruck-Auslassfeder verwendet werden. Eine im Wesentlichen gleichbleibende Drehmomentanforderung kann während einer langen Dauer erwartet werden; beispielsweise während Fahren mit gleicher Geschwindigkeit auf einer ebenen, offenen Straße mit einem Zündungsanteil, dessen Nenner ein Faktor der Anzahl an Motorzylindern ist; beispielsweise ½ bei 4-, 6- oder 8-Zylindermotoren, 1/3, ½, 2/3 bei 6-Zylindermotoren etc. Da die Hochdruck-Auslassfeder über eine erweiterte Anzahl an Arbeitszyklen zu erwarten ist, werden Pumpverluste, die mit einem Entleeren der Hochdruck-Auslassfeder zusammenhängen, gering sein. Die Verwendung einer Gasfeder der Art Hochdruck-Auslassfeder verringert die Möglichkeit von Öleintritt in die abgeschalteten Zylinder und mögliche Abgasemissionsprobleme.In certain driving situations, it may be desirable to use a gas spring of the high pressure exhaust spring type for deactivated cylinders. For example, is an operation with a To expect a set set of activated and deactivated cylinders during an extended period of time, a high pressure exhaust spring can be used on the deactivated cylinders. A substantially constant torque request can be expected over a long period; for example while driving at the same speed on a flat, open road with an ignition component, the denominator of which is a factor of the number of engine cylinders; For example, ½ for 4-, 6- or 8-cylinder engines, 1/3, ½, 2/3 for 6-cylinder engines etc. Since the high-pressure outlet spring is to be expected over an extended number of working cycles, there are pumping losses that result from draining the high pressure outlet spring, be small. The use of a high pressure exhaust spring type gas spring reduces the possibility of oil entering the deactivated cylinders and possible exhaust emission problems.

Vorteilhafterweise kann eine dynamische Regelung der Gasfederart bei Fahrzeugen mit autonomer Fahrzeugsteuerung wie in den US- amerikanischen Patentanmeldungen 15/642,132 und 15/849,401 , die hierin für alle Zwecke in Gänze enthalten sind, beschrieben verwendet werden. Eine autonome Fahrzeugsteuerung bietet im Allgemeinen weitreichendere und tiefergehende Informationen über zukünftige Motordrehmomentanforderungen, so dass die Länge von aufeinander folgenden Reihen abgeschalteter Arbeitszyklen bei Auslösung der Reihe abgeschalteter Arbeitszyklen bekannt sein oder geschätzt werden kann. Dies ermöglicht das Festlegen einer optimalen Gasfederart oder Gasfeder-Wechselstrategie zu Beginn der Reihe an abgeschalteten Arbeitszyklen. Zudem lockert in Fällen ohne Fahrzeuginsassen die autonome Fahrzeugsteuerung NVH-Beschränkungen, was die Verwendung abweichender Gasfederstrategien ermöglicht.Dynamic control of the gas spring type in vehicles with autonomous vehicle control as in the US American patent applications 15 / 642,132 and 15 / 849.401 which are incorporated herein in their entirety for all purposes. Autonomous vehicle control generally provides more extensive and in-depth information about future engine torque requirements so that the length of successive rows of shutdown cycles can be known or estimated when the row of shutdown cycles is triggered. This allows you to define an optimal gas spring type or gas spring change strategy at the beginning of the series of deactivated working cycles. In addition, in cases without vehicle occupants, the autonomous vehicle control loosens NVH restrictions, which enables the use of different gas spring strategies.

In der Praxis können die Motorregelung 130, die in 8 gezeigt ist, oder eine Motorregelung mit ähnlicher Funktionalität die Art der Gasfeder, die an einem beliebigen abgeschalteten Zylinder verwendet wird, dynamisch auswählen. Diese Festlegung kann von Abschaltungsgelegenheit zu Abschaltungsgelegenheit getroffen werden, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu optimieren und NVH unterhalb eines annehmbaren Pegels zu halten. Abgasemissionen und Ölverbrauch können bei der Festlegung der Federart ebenfalls berücksichtigt werden. Die Art der Feder, die einer beliebigen Abschaltung zugeordnet wird, kann algorithmisch festgelegt werden oder kann auf einer oder mehreren Nachschlagetabellen basieren, die die Federart aufführen, die unter bestimmten Betriebsbedingungen verwendet werden soll. Es ist davon auszugehen, dass bei einem beliebigen vorgegebenen Zyklus nicht alle Zylinder die gleiche Federart aufweisen müssen. Das bedeutet, ein abgeschalteter Zylinder kann mit einer Luftfeder betrieben werden, während ein anderer abgeschalteter Zylinder mit einer Niederdruck-Auslassfeder betrieben werden kann. Zudem kann, wenn ein Zylinder während aufeinander folgenden Zündungsgelegenheiten abgeschaltet wird, die Beschaffenheit der Abschaltung beispielsweise von einer Hochdruck-Auslassfeder zu einer Niederdruck-Auslassfeder geändert werden, indem der Zylinder an einem bestimmten Zeitpunkt während der Abschaltungsfolge entleert wird.In practice, the engine control 130 , in the 8th is shown, or an engine control with similar functionality dynamically select the type of gas spring used on any deactivated cylinder. This stipulation can be made from shutdown opportunity to shutdown opportunity to optimize fuel efficiency and keep NVH below an acceptable level. Exhaust emissions and oil consumption can also be taken into account when determining the type of spring. The type of spring associated with any shutdown can be algorithmically determined or can be based on one or more look-up tables that list the type of spring to be used under certain operating conditions. It can be assumed that not all cylinders have to have the same type of spring in any given cycle. This means that a deactivated cylinder can be operated with an air spring, while another deactivated cylinder can be operated with a low pressure outlet spring. In addition, if a cylinder is deactivated during successive firing occasions, the nature of the deactivation can be changed, for example, from a high pressure exhaust spring to a low pressure exhaust spring by emptying the cylinder at a certain time during the deactivation sequence.

Diese Art der Regelung ist unter Verwendung von nockenbetätigten Ventilen mit „Leerlauf“-Deaktivierung möglich. Die Ventilregelung kann so ausgelegt sein, dass ein einzelner Elektromagnet sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil aktiviert/deaktiviert oder dass das Einlassventil und das Auslassventil voneinander unabhängige Aktivierungs-/Deaktivierungs-Elektromagneten aufweisen. Wie in der gleichzeitig anhängigen US- amerikanischen Patentanmeldung 14/812,370 ausführlicher beschrieben existiert eine Latenzzeit zwischen dem Zeitpunkt, an dem eine Fire/Skip-Entscheidung getroffen wird, und ihrer Umsetzung. Diese Latenzzeit kann bei nockenbetätigten Ventilen in einem Bereich zwischen 4 und 12 Zündungsgelegenheiten liegen. Diese Latenzzeit ermöglicht der Zündungsregeleinheit 110 ausreichend Zeit zum Aktivieren/Deaktivieren von jeweils Einlass- und/oder Auslassventilen. Die Latenzzeit ermöglicht zudem dem Antriebsstrangparameter-Anpassungsmodul ausreichend Zeit zum Anpassen von Antriebsstrangparametern wie Drossel, Zündpunkteinstellung, eingespritzte Kraftstoffmenge, Wandlerkupplungsschlupf etc., um die angeforderte Motorleistung mit optimalem Kraftstoffwirkungsgrad und annehmbaren NVH-Pegel bereitzustellen.This type of control is possible using cam operated valves with "idle" deactivation. The valve control can be designed such that a single electromagnet activates / deactivates both the inlet and the outlet valve or that the inlet valve and the outlet valve have activation / deactivation electromagnets that are independent of one another. As in the pending U.S. American patent application 14 / 812,370 Described in more detail, there is a latency between the time a fire / skip decision is made and its implementation. This latency can range from 4 to 12 firing opportunities for cam operated valves. This latency enables the ignition control unit 110 sufficient time to activate / deactivate intake and / or exhaust valves. The latency also allows the powertrain parameter adjustment module sufficient time to adjust powertrain parameters such as throttle, spark point adjustment, fuel quantity injected, converter clutch slip, etc. to provide the requested engine power with optimal fuel efficiency and acceptable NVH levels.

Viele Regelstrategien können verwendet werden, um ein angemessenes Skip-Fire- und Gasfeder-Muster festzulegen, das die angeforderte Motorleistung bereitstellt, während gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch minimiert wird und ein annehmbarer NVH-Pegel bereitgestellt wird. So kann beispielsweise eine kurzfristige optimale Regelung, auch bekannt als modellbasierte prädiktive Regelung (model predictive control (MPC)) oder Abfallender Horizont-Regelung (receding horizon control RHC) verwendet werden. Dabei kann sich kurzfristig auf die Optimierung der Federart während der Reihe der Zündungsentscheidungen, die getroffen, aber noch nicht umgesetzt wurden, beziehen. Diese können im Bereich von 4 bis 12 Zündungsgelegenheiten liegen, können jedoch auch mehr oder weniger umfassen. Da diese Entscheidungen bekannt sind, ehe sie umgesetzt werden, können Drehmomentausgangsleistung, Kraftstoffverbrauch und NVH-Pegel, die Fire/Skip-Folgen und den entsprechenden Folgen von Gasfederarten zugeordnet sind, berechnet werden. Der Fire/Skip-Abfolgegenerator kann die Eigenschaften, die einer jeweiligen Abfolge zugeordnet sind, vergleichen und auf Grundlage von Optimierungskriterien die beste Abfolge auswählen. Ferner können Vorhersagen zu Drehmomentanforderung und entsprechenden Zündungsentscheidungen über diesen Horizont hinaus in das zu lösende Optimierungsproblem integriert werden.Many control strategies can be used to establish an appropriate skip fire and gas spring pattern that will provide the required engine power while minimizing fuel consumption and providing an acceptable NVH level. For example, a short-term optimal control, also known as model-based predictive control (MPC) or decreasing horizon control (receding horizon control RHC) can be used. This can refer to the optimization of the spring type during the series of ignition decisions that have been made but have not yet been implemented. These can range from 4 to 12 ignition opportunities, but can also include more or less. Because these decisions are known before they are implemented, torque output, fuel consumption, and NVH levels associated with fire / skip sequences and the corresponding sequences of gas spring types can be calculated. The fire / skip sequence generator can compare the properties associated with each sequence and based on Select the best sequence for optimization criteria. Furthermore, predictions regarding torque requests and corresponding ignition decisions beyond this horizon can be integrated into the optimization problem to be solved.

Die modellbasierte prädiktive Regelung stellt eine Variante einer optimalen Regelung dar, bei der ein vereinfachtes mathematisches Optimierungsproblem wiederholt gelöst wird, während das System in Betrieb ist, wobei jedes Mal die aktuellsten Sensorinformationen vom System verwendet werden, um der Tatsache entgegenzuwirken, dass das Optimierungsproblem oft stark vereinfacht ist und sich der mathematischen Formulierung zum Finden der „besten“ Fire/Skip-Abfolge und/oder Abschaltung-Federart somit nur annähern kann. Diese kombinierte Optimierungsformulierung ermöglicht das Erzeugen der angeforderten Motorleistung, während gleichzeitig die Kraftstoffausnutzung maximiert und ein annehmbarer NVH-Pegel aufrechterhalten werden.Model-based predictive control is a variant of optimal control that repeatedly solves a simplified mathematical optimization problem while the system is operating, using the most up-to-date sensor information from the system each time to counteract the fact that the optimization problem is often severe is simplified and can only approximate the mathematical formulation for finding the "best" fire / skip sequence and / or shutdown spring type. This combined optimization formulation enables the requested engine power to be generated while maximizing fuel economy and maintaining an acceptable NVH level.

Im Allgemeinen ist die Optimierung ein abschätzender Berechnungsvorgang, bei dem nicht gewährleistet ist, dass er zu einer festen Anzahl an Wiederholungen zusammenläuft. Um diese Situation in der Echtzeitumsetzung zu unterstützen, kann ein kurzfristiger Optimierungsalgorithmus, der eine kurzfristige Optimierungsregelung umsetzt, stark vereinfacht sein. Da die Optimierung im Verlauf der Zeit wiederholt gelöst wird, werden Fehler in den Lösungen, die für die vereinfachten Optimierungsprobleme bezogen auf die ursprünglichen komplexeren Optimierungsprobleme erhalten wurden, aktuelle Messungen von Motorparametern verwenden, wenn die Vereinfachungen entsprechend ausgewählt wurden. Die Verwendung aktueller Parameter kann als eine Art Rückkopplungsregelung betrachtet werden, um die Lösung in der Richtung der ursprünglichen Optimierungskriterien zu korrigieren. Ein Alternativverfahren zum Verringern des Rechenaufwands bei Echtzeitoptimierung besteht darin, Berechnungen im Voraus vorzunehmen und Teile des Optimierungsproblems tabellarisch anzuordnen. Das Nettoergebnis ist ein Ausgleich von Rechenaufwand durch Speicheraufwand, was bei gewissen elektronischen Regeleinheiten vorteilhaft sein kann.In general, optimization is an estimation process that does not guarantee that it will converge to a fixed number of iterations. To support this situation in real-time implementation, a short-term optimization algorithm that implements a short-term optimization control can be greatly simplified. Since the optimization is resolved repeatedly over time, errors in the solutions obtained for the simplified optimization problems related to the original, more complex optimization problems will use current measurements of engine parameters if the simplifications have been selected accordingly. The use of current parameters can be seen as a kind of feedback control in order to correct the solution in the direction of the original optimization criteria. An alternative method for reducing the computational effort in real-time optimization is to carry out calculations in advance and to arrange parts of the optimization problem in a table. The net result is a computation of computational effort by memory effort, which can be advantageous with certain electronic control units.

Es ist zudem davon auszugehen, dass alle der hierin beschriebenen Vorgänge in einem geeigneten computerlesbaren Medium in Form von ausführbarem Computercode gespeichert werden können. Die Vorgänge werden durchgeführt, wenn ein Prozessor den Computercode ausführt. Der Computercode kann in einer Motorregelung integriert sein, die das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile koordiniert.It is also believed that all of the operations described herein can be stored in a suitable computer readable medium in the form of executable computer code. The operations are performed when a processor executes the computer code. The computer code can be integrated in an engine control system that coordinates the opening and closing of the intake and exhaust valves.

Die Erfindung wird hierin in erster Linie im Kontext Benzin-getriebener Viertakt-Kolbenmotoren beschrieben, die für eine Verwendung in Motorfahrzeugen geeignet sind. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen auch für eine Verwendung in vielen unterschiedlichen Verbrennungsmotoren geeignet sind. Diese schließen Motoren für nahezu jede Art von Fahrzeug einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Booten, Luftfahrzeuge, Motorräder, Motorroller etc. und nahezu jegliche andere Anwendung, die das Zünden von Arbeitskammern beinhaltet und einen Verbrennungsmotor einsetzt, ein. Die verschiedenen beschriebenen Ansätze funktionieren für Motoren, die mit verschiedensten unterschiedlichen thermodynamischen Zyklen arbeiten, einschließlich nahezu jeder Art von Dieselmotoren, Ottomotoren, Doppelzyklusmotoren, Miller-Zyklusmotoren, Atkinson-Zyklusmotoren, Wankelmotoren und anderen Arten von Rotationsmotoren, Mix-Zyklusmotoren (wie Dual-Otto- und -Dieselmotoren), Hybridmotoren, Sternmotoren etc. Es wird des Weiteren angenommen, dass die beschriebenen Ansätze mit neu entwickelten Verbrennungsmotoren unabhängig davon, ob sie unter Nutzung gegenwärtig bekannter oder später entwickelter thermodynamischer Zyklen betrieben werden, gut funktionieren werden.The invention is primarily described herein in the context of gasoline powered four stroke piston engines suitable for use in motor vehicles. However, it can be assumed that the methods and devices described are also suitable for use in many different internal combustion engines. These include engines for almost any type of vehicle, including automobiles, trucks, boats, aircraft, motorcycles, scooters, etc., and almost any other application involving working chamber ignition and employing an internal combustion engine. The various approaches described work for engines that operate with a wide variety of different thermodynamic cycles, including almost any type of diesel engine, gasoline engine, double cycle engine, Miller cycle engine, Atkinson cycle engine, Wankel engine, and other types of rotary engines, mix cycle engines (such as dual Otto) and diesel engines), hybrid engines, radial engines etc. It is further assumed that the approaches described will work well with newly developed internal combustion engines regardless of whether they are operated using currently known or later developed thermodynamic cycles.

Obgleich nur einige wenige Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben sind, versteht sich, dass die Erfindung in vielen anderen Formen implementiert werden kann, ohne von dem Wesen oder dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die hierin beschriebenen Regelstrategien mit einem vollständig flexiblen Ventilzug umgesetzt werden, der bei der Ventilereignis-Zeitsteuerung nicht von einer Nockenwelle abhängig ist. Einige der hierin beschriebenen Strategien können zudem bei Abwesenheit einer Einspritzungs- und Zündungsregelung, beispielsweise bei einer homogenen Kompressionszündung (HCCI) oder ähnlichen Verdichtungs- oder Zündungsgestützten Verbrennungsmotoren, die vorgemischte oder nicht vorgemischte Luft/Kraftstoff-Ladungen nutzen, eingesetzt werden. Die Fire/Skip-Abfolge kann zudem in manchen Fällen Informationen enthalten, ob eine Zündung zu entweder einer hohen oder einer niedrigen Ausgangsleistung führt. Somit kann die Abfolge eine Abfolge von Hochleistungszündungen, Niedrigleistungszündungen und Abschaltungen sein. Während die Erfindung allgemein als ein Einlass- und Auslassventil zur Regelung von Ansaugung in und Ausleitung aus einem Zylinder verwendend beschrieben ist, kann ein Zylinder mehrere Einlass- und/oder Auslassventile aufweisen, und die Regelstrategien können deren Bewegung gemeinsam steuern. Somit sind die vorliegenden Ausführungsformen als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hier bereitgestellten Einzelheiten zu beschränken.While only a few embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that the invention can be implemented in many other forms without departing from the spirit or scope of the invention. For example, the control strategies described herein can be implemented with a fully flexible valve train that is not dependent on a camshaft in valve event timing. Some of the strategies described herein can also be used in the absence of injection and ignition control, such as homogeneous compression ignition (HCCI) or similar compression or ignition-assisted combustion engines that use premixed or unmixed air / fuel charges. The fire / skip sequence may also contain information in some cases as to whether firing results in either high or low output. Thus, the sequence can be a sequence of high power ignitions, low power ignitions and shutdowns. While the invention is generally described as using an intake and exhaust valve to control intake and exhaust from a cylinder, a cylinder may have multiple intake and / or exhaust valves, and the control strategies may control their movement together. Thus, the present embodiments are to be considered exemplary and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details provided here.

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Claims (40)

Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors mit einer Mehrzahl an Zylindern während eines Skip-Fire-Betriebs des Motors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Festlegen, dass ein ausgewählter Zylinder bei einer ersten Zündungsgelegenheit mit einem zugeordneten ersten Arbeitszyklus abgeschaltet wird; Auswählen einer ersten Gasfederart, die der ersten abgeschalteten Zündungsgelegenheit zugeordnet ist; Regeln von Ventilen, die dem ausgewählten Zylinder zugeordnet sind, um zu bewirken, dass der ausgewählte Zylinder in Übereinstimmung mit der ausgewählten ersten Gasfederart während des ersten Arbeitszyklus betrieben wird; Festlegen, dass der ausgewählte Zylinder bei einer zweiten Zündungsgelegenheit mit einem zugeordneten zweiten Arbeitszyklus abgeschaltet wird, wobei sich die zweite Zündungsgelegenheit von der ersten Zündungsgelegenheit unterscheidet; und Auswählen einer zweiten Gasfederart, die der zweiten abgeschalteten Zündungsgelegenheit zugeordnet ist, wobei sich die zweite Gasfederart von der ersten Gasfederart unterscheidet.A method of controlling an internal combustion engine having a plurality of cylinders during a skip fire operation of the engine, the method comprising: Determine that a selected cylinder is deactivated on a first ignition opportunity with an associated first duty cycle; Selecting a first type of gas spring associated with the first ignition opportunity turned off; Controlling valves associated with the selected cylinder to cause the selected cylinder to operate in accordance with the selected first gas spring type during the first duty cycle; Determining that the selected cylinder is deactivated on a second firing opportunity with an associated second duty cycle, the second firing opportunity being different from the first firing opportunity; and Selecting a second type of gas spring which is assigned to the second switched-off ignition opportunity, the second type of gas spring differing from the first type of gas spring. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswahl der Gasfederart, die jedem abgeschalteten Arbeitszyklus zugeordnet ist, von Abschaltungsgelegenheit zu Abschaltungsgelegenheit individuell getroffen wird.Procedure according to Claim 1 , wherein the selection of the gas spring type, which is assigned to each switched-off working cycle, is made individually from switch-off opportunity to switch-off opportunity. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswahl der ersten Gasfederart wenigstens teilweise auf einer dann aktuellen Zylinderlast basiert.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the selection of the first type of gas spring is based at least in part on a current cylinder load. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Auswahl der zweiten Gasfederart wenigstens teilweise auf wenigstens einem des Folgenden basiert: einer Zeitdauer, die seit dem betriebsbedingten Auftreten der ersten abgeschalteten Zündungsgelegenheit aufgetreten ist; einer Anzahl abgeschalteter Arbeitszyklen in dem ausgewählten Zylinder, die seit der ersten abgeschalteten Zündungsgelegenheit aufgetreten sind; oder einer Motordrehzahl.Procedure according to Claim 3 , wherein the selection of the second gas spring type is based at least in part on at least one of the following: a period of time that has occurred since the operationally occurring occurrence of the first deactivated ignition opportunity; a number of off-duty cycles in the selected cylinder that have occurred since the first off-ignition opportunity; or an engine speed. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite ausgewählte Gasfederart jeweils aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einer Niederdruck-Auslassfeder, einer Hochdruck-Auslassfeder und einer Luftfeder besteht.A method according to any of the preceding claims, wherein the first and second selected gas spring types are each selected from the group consisting of a low pressure outlet spring, a high pressure outlet spring and an air spring. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswahl der Gasfederart wenigstens teilweise auf der Optimierung der Kraftstoffausnutzung basiert, während gleichzeitig die angeforderte Motorleistung geliefert und ein annehmbarer NVH-Pegel bereitgestellt werden.A method according to any one of the preceding claims, wherein the selection of gas spring type is based at least in part on optimizing fuel economy while delivering the requested engine power and providing an acceptable NVH level. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei Nocken verwendet werden, um die Ventile, die dem ausgewählten Zylinder zugeordnet sind, zu betätigen.A method according to any one of the preceding claims, wherein cams are used to actuate the valves associated with the selected cylinder. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ventile Einlass- und/oder Auslassventile einschließen und die Einlass- und/oder Auslassventile in einer geschlossenen Stellung verbleiben, wenn sich ein Leerlauf-Ventilfederheber in seinem zusammengeschobenen Zustand befindet.Procedure according to Claim 7 wherein the valves include intake and / or exhaust valves and the intake and / or exhaust valves remain in a closed position when an idle valve spring lifter is in its collapsed condition. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Festlegung der Gasfederart auf einem kurzfristigen Optimierungsalgorithmus basiert.Method according to any one of the preceding claims, wherein the determination of the gas spring type is based on a short-term optimization algorithm. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der kurzfristige Optimierungsalgorithmus bei den Optimierungskriterien Kraftstoffausnutzung und NVH, die der Fire/Skip-Abfolge zugeordnet werden, einschließt.Procedure according to Claim 9 , where the short-term optimization algorithm includes the fuel efficiency and NVH optimization criteria that are assigned to the fire / skip sequence. Verfahren zum Regeln eines Skip-Fire-Betriebs eines Verbrennungsmotors mit einer Mehrzahl an Zylindern, wobei jeder Zylinder ausgelegt ist, um in einer Abfolge von Arbeitszyklen betrieben zu werden, wobei jeder Arbeitszyklus eine zugeordnete Zündungsgelegenheit aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: für jede Zündungsgelegenheit Festlegen, ob der zugeordnete Arbeitszyklus abgeschaltet oder gezündet werden soll; für jeden abgeschalteten Arbeitszyklus individuelles Auswählen einer Gasfederart aus einer Mehrzahl möglicher Gasfederarten, die in Verbindung mit einem solchen Arbeitszyklus verwendet werden können, so dass die Gasfederart für jeden abgeschalteten Arbeitszyklus von Abschaltungsgelegenheit zu Abschaltungsgelegenheit festgelegt wird, wobei verschiedene Gasfederarten manchmal für verschiedene Abschaltungsgelegenheiten während des Skip-Fire-Betriebs des Verbrennungsmotors verwendet werden.A method of controlling skip fire operation of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, each cylinder being configured to operate in a sequence of duty cycles, each duty cycle having an associated ignition opportunity, the method comprising: For each ignition opportunity, determine whether the assigned work cycle should be switched off or ignited; individually select a gas spring type from a plurality of possible gas spring types for each switched off work cycle that can be used in connection with such a work cycle so that the gas spring type for each switched off work cycle is determined from switch-off opportunity to switch-off opportunity, different gas spring types sometimes being used for different switch-off opportunities during the skip -Fire operation of the internal combustion engine can be used. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die möglichen Gasfederarten wenigstens zwei einschließen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einer Niederdruck-Auslassfeder, einer Hochdruck-Auslassfeder und einer Luftfeder besteht.Procedure according to Claim 11 , the possible gas spring types including at least two selected from the group consisting of a low pressure outlet spring, a high pressure outlet spring and an air spring. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die ausgewählte Gasfederart wenigstens teilweise auf einer dann aktuellen Zylinderlast basiert.Procedure according to Claim 11 or 12 , wherein the selected gas spring type is based at least in part on a current cylinder load. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11-13, wobei die ausgewählte Gasfederart wenigstens teilweise auf einer aktuellen Motordrehzahl basiert.Method according to any of the Claims 11 - 13 , with the selected gas spring type based at least in part on a current engine speed. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11-14, wobei die ausgewählte Gasfederart wenigstens teilweise auf einem aktuellen betriebsbedingten Zündungsanteil basiert.Method according to any of the Claims 11 - 14 , wherein the selected gas spring type is based at least in part on a current operational ignition component. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11-15, wobei Luftfedern verwendet werden, wenn der ausgewählte Zylinder bei einer Zylinderlast betrieben wird, die unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, und Niederdruck-Auslassfedern verwendet werden, wenn der ausgewählte Zylinder bei einer Zylinderlast betrieben wird, die oberhalb der vorgegebenen Schwelle liegt.Method according to any of the Claims 11 - 15 wherein air springs are used when the selected cylinder is operating at a cylinder load that is below a predetermined threshold, and low pressure exhaust springs are used when the selected cylinder is operating at a cylinder load that is above the predetermined threshold. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die vorgegebene Schwelle als Funktion von wenigstens einem von Motordrehzahl und betriebsbedingtem Zündungsanteil variiert.Procedure according to Claim 16 , the predetermined threshold varying as a function of at least one of the engine speed and the operational ignition component. Verfahren zum Regeln des Betriebs eines Verbrennungsmotors mit einer Mehrzahl an Zylindern, wobei jeder Zylinder ausgelegt ist, um in einer Abfolge von Arbeitszyklen betrieben zu werden, wobei jeder Arbeitszyklus eine zugeordnete Zündungsgelegenheit aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anleiten eines ausgewählten Zylinders, während einer Vielzahl an Arbeitszyklen, die fortlaufend einem gezündeten Arbeitszyklus des ausgewählten Zylinders folgen, nicht mit Kraftstoff versorgt und gezündet zu werden; Betreiben des ausgewählten Zylinders als eine erste Art von Gasfeder für eine erste Mehrzahl der Vielzahl an Arbeitszyklen, die fortlaufend dem gezündeten Arbeitszyklus des ausgewählten Zylinders folgen; und Betreiben des ausgewählten Zylinders als eine zweite Art von Gasfeder während wenigstens eines zusätzlichen Arbeitszyklus der Vielzahl an Arbeitszyklen, die auf die erste Mehrzahl der Vielzahl an Arbeitszyklen folgen, wobei sich die zweite Art von Gasfeder von der ersten Art von Gasfeder unterscheidet.A method of regulating the operation of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, each cylinder being configured to operate in a sequence of duty cycles, each duty cycle having an associated ignition opportunity, the method comprising: Directing a selected cylinder not to be fueled and ignited during a plurality of duty cycles that continuously follow a fired duty cycle of the selected cylinder; Operating the selected cylinder as a first type of gas spring for a first plurality of the plurality of duty cycles that continuously follow the fired duty cycle of the selected cylinder; and Operating the selected cylinder as a second type of gas spring during at least one additional duty cycle of the plurality of duty cycles following the first plurality of the plurality of duty cycles, the second type of gas spring being different from the first type of gas spring. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Art von Gasfeder eine Niederdruck-Auslassfeder und die zweite Art von Gasfeder eine Luftfeder ist.Procedure according to Claim 18 , wherein the first type of gas spring is a low pressure outlet spring and the second type of gas spring is an air spring. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Art von Gasfeder eine Hochdruck-Auslassfeder und die zweite Art von Gasfeder eine Luftfeder ist.Procedure according to Claim 18 , wherein the first type of gas spring is a high pressure outlet spring and the second type of gas spring is an air spring. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Art von Gasfeder eine Hochdruck-Auslassfeder und die zweite Art von Gasfeder eine Niederdruck-Auslassfeder ist.Procedure according to Claim 18 , wherein the first type of gas spring is a high pressure outlet spring and the second type of gas spring is a low pressure outlet spring. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 18-21, wobei das Verfahren vorgenommen wird, wenn der Motor in einen Betriebsmodus der Schub-Zylinderabschaltung (DCCO) übergeht.Method according to any of the Claims 18 - 21 wherein the method is performed when the engine enters a thrust cylinder shutdown (DCCO) operating mode. Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors mit einer Mehrzahl an Zylindern, wobei jeder Zylinder zugeordnete Ventile aufweist und ausgelegt ist, um in einer Abfolge von Arbeitszyklen betrieben zu werden, wobei jeder Arbeitszyklus eine zugeordnete Zündungsgelegenheit aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anleiten des Skip-Fire-Betriebs des Motors, bei dem einige Arbeitszyklen gezündete Arbeitszyklen sind, die mit Kraftstoff versorgt und gezündet werden, und andere Arbeitszyklen abgeschaltete Arbeitszyklen sind, die nicht gezündet werden; während der Motor auf Skip-Fire-Weise innerhalb eines ersten Betriebsbereichs betrieben wird, Anleiten von Ventilbetätigung, so dass die abgeschalteten Arbeitszyklen, die während des Skip-Fire-Betriebs innerhalb des ersten Betriebsbereichs auftreten, als Luftfedern fungieren; und während der Motor auf Skip-Fire-Weise innerhalb eines zweiten Betriebsbereichs, der sich vom ersten Betriebsbereich unterscheidet, betrieben wird, Anleiten der Ventilbetätigung, so dass die abgeschalteten Arbeitszyklen, die während des Betriebs innerhalb des zweiten Betriebsbereichs auftreten, als Niederdruck-Auslassfeder fungieren.A method of controlling an internal combustion engine having a plurality of cylinders, each cylinder having associated valves and configured to operate in a sequence of duty cycles, each duty cycle having an associated ignition opportunity, the method comprising: Directing skip fire operation of the engine where some duty cycles are fired duty cycles that are fueled and ignited and other duty cycles are off duty cycles that are not firing; instructing valve actuation while the engine is operating in a skip-fire manner within a first operating range so that the off-duty cycles occurring during the skip-fire operating within the first operating range act as air springs; and while the engine is being operated in a skip-fire manner within a second operating range that is different from the first operating range, directing the valve actuation so that the switched off operating cycles that occur during operation within the second operating range function as a low-pressure outlet spring. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der erste Betriebsbereich wenigstens teilweise auf einer Zylinderlast basiert.Procedure according to Claim 23 , wherein the first operating range is based at least in part on a cylinder load. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der erste Betriebsbereich ein Bereich eines Zylinderlast-Kennfelds unterhalb einer Luftfeder-Schwellenlinie ist.Procedure according to Claim 23 , wherein the first operating range is a range of a cylinder load map below an air spring threshold line. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 23-25, wobei der erste Betriebsbereich niedrigere Zylinderlasten als der zweite Betriebsbereich einschließt.Method according to any of the Claims 23 - 25 , wherein the first operating range includes lower cylinder loads than the second operating range. Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer Kurbelwelle, einem Einlasskrümmer und einer Mehrzahl an Arbeitskammern, wobei das Verfahren während des Betriebs des Motors Folgendes umfasst: Deaktivieren aller Arbeitskammern als Reaktion auf eine „Kein Motordrehmoment“-Anforderung, so dass alle Arbeitskammern während nachfolgender Arbeitszyklen abgeschaltet werden und keine Luft durch die Arbeitskammern gepumpt wird, wenn sich die Kurbelwelle dreht; und Betreiben von jeder der Mehrzahl an Arbeitskammern mit einer Gasfeder der Art Luftfeder oder Hochdruck-Auslassfeder während wenigstens eines Arbeitszyklus der abgeschalteten Arbeitszyklen.A method of operating an engine having a crankshaft, an intake manifold, and a plurality of working chambers, the method comprising during operation of the engine: Disabling all of the work chambers in response to a "no engine torque" request so that all of the work chambers are shut down during subsequent work cycles and no air is pumped through the work chambers as the crankshaft rotates; and Operating each of the plurality of work chambers with a gas spring of the air spring or high pressure exhaust spring type during at least one work cycle of the switched off work cycles. Motorregelung, die ausgelegt ist, um den Betrieb eines Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche zu regeln.Engine control that is designed to match the operation of an internal combustion engine with any of the preceding claims. Materielles computerlesbares Speichermedium, auf dem programmierte Anweisungen angeordnet sind, um den Betrieb eines Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einem beliebigen der Ansprüche 1-27 anzuleiten.Material computer readable storage medium on which programmed instructions are arranged to operate an internal combustion engine in accordance with any of the Claims 1 - 27 to guide. Motorregelung, die ausgelegt ist, um einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl an Zylindern in einer Skip-Fire-Weise zu betreiben, die Folgendes umfasst; einen Fire/Skip-Abfolgegenerator, wobei der Fire/Skip-Abfolgegenerator eine Abfolge von Skip/Fire-Entscheidungen erzeugt und für jede Skip-Entscheidung eine Art von Gasfeder festlegt, die der Abschaltung zugeordnet ist.Engine control configured to operate an internal combustion engine having a plurality of cylinders in a skip-fire manner, comprising: a fire / skip sequence generator, the fire / skip sequence generator generating a sequence of skip / fire decisions and defining a type of gas spring for each skip decision that is associated with the shutdown. Motorregelung nach Anspruch 30, wobei die Art der Gasfeder aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Niederdruck-Auslassfeder, einer Hochdruck-Auslassfeder und einer Luftfeder besteht.Engine control after Claim 30 , the type of gas spring being selected from a group consisting of a low pressure outlet spring, a high pressure outlet spring and an air spring. Motorregelung nach einem beliebigen der Ansprüche 30-31, wobei die Art der ausgewählten Gasfeder wenigstens teilweise auf dem Optimieren des Kraftstoffwirkungsgrads basiert.Motor control according to any of the Claims 30 - 31 , wherein the type of gas spring selected is based at least in part on optimizing fuel efficiency. Motorregelung nach einem beliebigen der Ansprüche 30-32, wobei die Art der ausgewählten Gasfeder wenigstens teilweise auf dem Reduzieren von NVH auf einen annehmbaren Pegel basiert.Motor control according to any of the Claims 30 - 32 wherein the type of gas spring selected is based at least in part on reducing NVH to an acceptable level. Motorregelung nach einem beliebigen der Ansprüche 30-33, wobei die Art der Gasfeder von Abschaltungsgelegenheit zu Abschaltungsgelegenheit ausgewählt wird.Motor control according to any of the Claims 30 - 33 , with the type of gas spring being selected from disconnection opportunity to disconnection opportunity. Motorregelung nach einem beliebigen der Ansprüche 30-34, wobei der Fire/Skip-Abfolgegenerator für jede Zündung festlegt, ob die Zündung eine hohe Ausgangsleistung oder eine niedrige Ausgangsleistung aufweist.Motor control according to any of the Claims 30 - 34 , the fire / skip sequence generator determining for each firing whether the firing has a high output or a low output. Motorregelung nach einem beliebigen der Ansprüche 30-35, wobei der Fire/Skip-Abfolgegenerator einen kurzfristigen Optimierungsalgorithmus verwendet, um eine Fire/Skip-Abfolge und die Art der Gasfeder, die abgeschalteten Arbeitszyklen in der Fire/Skip-Abfolge zugeordnet ist, festzulegen.Motor control according to any of the Claims 30 - 35 , wherein the fire / skip sequence generator uses a short-term optimization algorithm to determine a fire / skip sequence and the type of gas spring associated with off-duty cycles in the fire / skip sequence. Motorregelung nach Anspruch 36, wobei der kurzfristige Optimierungsalgorithmus bei den Optimierungskriterien Kraftstoffausnutzung und NVH, die der Fire/Skip-Abfolge zugeordnet werden, einschließt.Engine control after Claim 36 , where the short-term optimization algorithm includes the fuel efficiency and NVH optimization criteria that are assigned to the fire / skip sequence. Motorregelung nach Anspruch 30, wobei als Reaktion auf eine Anforderung für kein Drehmoment vom Verbrennungsmotor der Fire/Skip-Abfolgegenerator eine Reihe von aufeinander folgenden Abschaltungen erzeugt und wenigstens einige dieser Abschaltungen eine Hochdruck-Auslassfeder oder eine Luftfeder verwenden.Engine control after Claim 30 wherein, in response to a no torque request from the internal combustion engine, the fire / skip sequence generator generates a series of successive shutdowns and at least some of these shutdowns use a high pressure exhaust spring or an air spring. Computerlesbares Speichermedium, das ausführbaren Computercode einschließt, das in einer materiellen Form ausgeführt ist und geeignet ist, einen Verbrennungsmotor in einer Skip-Fire-Weise, die kraftstoffeffizient ist und annehmbare Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsmerkmale (NVH) aufweist, zu betreiben, wobei das computerlesbare Medium Folgendes einschließt: ausführbaren Computercode zum Erzeugen einer Fire/Skip-Abfolge zum Bereitstellen eines gewünschten Drehmoments, wobei die Fire/Skip-Abfolge die Art der Gasfeder einschließt, die abgeschalteten Zündungsgelegenheiten zugeordnet ist.A computer readable storage medium that includes executable computer code that is embodied in a physical form and is capable of operating an internal combustion engine in a skip-fire manner that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) characteristics, wherein the computer readable medium includes: Executable computer code to generate a fire / skip sequence to provide a desired torque, the fire / skip sequence including the type of gas spring associated with the ignited opportunity. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 39, wobei die Gasfeder aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Niederdruck-Auslassfeder, einer Hochdruck-Auslassfeder und einer Luftfeder besteht.Computer-readable storage medium Claim 39 , wherein the gas spring is selected from a group consisting of a low pressure exhaust spring, a high pressure exhaust spring and an air spring.
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