DE202018006865U1 - Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung in einem Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

System zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, einem Elektromotor/Generator und einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor eine Kurbelwelle, einen Ansaugkrümmer und eine Mehrzahl von Arbeitskammern aufweist, und wobei der Verbrennungsmotor und der Elektromotor/Generator mechanisch so gekoppelt sind, dass sie sich gemeinsam drehen, wobei das System Folgendes aufweist:
Mittel, um, während das Fahrzeug in Betrieb ist und die Kurbelwelle sich dreht, in Reaktion auf eine Motordrehmomentanforderung, die von dem Elektromotor/Generator geliefert werden kann, alle Arbeitskammern zu deaktivieren, so dass keine der Arbeitskammern gezündet wird und keine Luft durch die Arbeitskammern gepumpt wird, während sich die Kurbelwelle dreht; und
Mittel zur Verwendung des Elektromotors/Generatorszum Liefern des angeforderten Drehmoments während eines Zeitraums, in dem alle Arbeitskammern deaktiviert sind, wodurch bewirkt wird, dass die Kurbelwelle sich weiter dreht, während alle Arbeitskammern deaktiviert sind, wodurch die Kurbelwelle dazu konfiguriert ist, sich über eine Mehrzahl von Motorzyklen weiterzudrehen, während alle Arbeitskammern deaktiviert sind und der Elektromotor/Generator das angeforderte Drehmoment liefert.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/584,686 , eingereicht am 2. Mai 2017 (TULAP048X1), und der US-Patentanmeldung Nr. 15/847,481 , eingereicht am 19. Dezember 2017 (TULAP048X2), die hier beide in ihrer Gesamtheit durch Verweis für alle Zwecke aufgenommen werden.
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Steuerstrategien zur Unterstützung der Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung beim Betrieb eines Verbrennungsmotors.
  • Hintergrund
  • Bei der Konstruktion von Verbrennungsmotoren ist die Einsparung von Kraftstoff ein wichtiges Kriterium. Eine kraftstoffsparende Technik, die bei Kraftfahrzeugmotoren häufig zum Einsatz kommt, wird als Geschwindigkeitsverringerungs-Kraftstoffabschaltung bezeichnet (deceleration fuel cut-off; DFCO - manchmal auch als Geschwindigkeitsverringerungs-Kraftstoffunterbrechung, deceleration fuelshut-off; DFSO, bezeichnet). Dieser Betriebsmodus wird in der Regel bei der Geschwindigkeitsverringerung eines Verbrennungsmotors/Fahrzeugs verwendet, wenn keine Drehmomentanforderung vorliegt (z.B. wenn das Gaspedal nicht betätigt wird). Während der DFCO wird kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt, so dass sich die Kraftstoffeinsparung entsprechend verbessert.
  • Obwohl mit der Geschwindigkeitsverringerungs-Kraftstoffabschaltung die Kraftstoffeffizienz verbessert wird, hat sie mehrere Einschränkungen. Vor allem arbeiten die Einlass- und Auslassventile weiter und pumpen Luft durch die Zylinder, obwohl kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Luft durch die Zylinder zu pumpen, hat mehrere potentielle Nachteile. So haben die meisten Kraftfahrzeugmotoren Emissionssteuersysteme (z.B. Katalysatoren), die für die Handhabung großer Mengen unverbrannter Luft nicht gut geeignet sind. Ein Betrieb im Geschwindigkeitsverringerungs-Kraftstoffabschaltungsmodus über längere Zeiträume kann daher zu inakzeptablen Emissionsniveaus führen. Daher ist der Betrieb im DFCO-Modus in der Regel nicht über längere Zeiträume zulässig und führt häufig zu ungünstigen Emissionseigenschaften. Außerdem ist Arbeit erforderlich, um Luft durch die Zylinder zu pumpen, was die Kraftstoffeinsparung begrenzt.
  • Die Kraftstoffeinsparung, mit der die DFCO verbunden ist, lässt sich grundsätzlich weiter verbessern, indem die Zylinder deaktiviert werden, so dass keine Luft durch die Zylinder gepumpt wird, wenn kein Kraftstoff zugeführt wird, anstatt einfach die Kraftstoffzufuhr abzuschalten. Dieser Ansatz der Zylinderdeaktivierung kann als Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung (deceleration cylinder cutoff; DCCO) statt als DFCO bezeichnet werden. Die Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung bietet sowohl eine verbesserte Kraftstoffeinsparung als auch verbesserte Emissionseigenschaften. Die Verbesserung der Kraftstoffeinsparung wird zum Teil durch die Reduzierung von Verlusten erreicht, die durch das Pumpen von Luft durch die Zylinder entstehen. Noch weiter kann die Kraftstoffeinsparung verbessert werden, indem ein Betrieb im DCCO-Modus für längere Zeiträume als im DFCO-Modus erfolgt, da die Sauerstoffsättigung eines Abgaskatalysators weniger problematisch ist. Die Verbesserung der Emissionen entsteht dadurch, dass bei DCCO keine großen Luftmengen durch die Zylinder in die Abgasanlage gepumpt werden.
  • Obwohl die Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung das Potential erheblicher Verbesserungen bei der Kraftstoffeinsparung und den Emissionswerten bietet, ist sie mit einer Reihe von Problemen verbunden, die ihrer gewerblichen Einführung bisher entgegenstanden. Tatsächlich ist der Anmelderin keine Anwendung von DCCO in der gewerblichen Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Es wären also verbesserte Motorsteuerstrategien wünschenswert, die den Einsatz der Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung erleichtern. Die vorliegende Anmeldung beschreibt Techniken und Steuerstrategien, mit denen der Einsatz der Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung erleichtert wird.
  • Kurzdarstellung
  • Es werden Verfahren beschrieben, mit denen ein Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor/Generator aufweist, Übergänge in den und aus dem Zustand der Zylinderabschaltung ausführen kann. Das Hybridfahrzeug kann so konfiguriert sein, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor direkt gekoppelt sind und ihre Drehmomentabgaben nicht unabhängig voneinander die Antriebskraft zum Antrieb eines Fahrzeugs liefern können. In einem Aspekt werden alle Arbeitskammern eines Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine Kein-Drehmoment-Anforderung deaktiviert, so dass keine der Arbeitskammern gezündet wird und keine Luft durch die Arbeitskammern gepumpt wird, während sich die Kurbelwelle dreht. Nach der Deaktivierung aller Arbeitskammern kann der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang des Fahrzeugs entkoppelt werden, so dass die Fahrzeugbewegung und die Kurbelwellendrehung nicht mehr mechanisch gekoppelt sind. Die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit kann dann unter eine Schaltdrehzahl fallen. In einigen Ausführungsformen wird ein Anhalten der Kurbelwelle zugelassen, während das Fahrzeug in Bewegung bleibt. In anderen Ausführungsformen kann der Elektromotor/Generator die Drehung der Kurbelwelle mit einer gewünschten Drehgeschwindigkeit steuern, etwa mit einer Leerlaufdrehzahl oder einer Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors.
  • In einem weiteren Aspekt wird der Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung gestartet. Wenn der Verbrennungsmotorangehalten wird, werden einige oder alle Arbeitskammern des Verbrennungsmotors deaktiviert, während der Elektromotor/Generator ein Drehmoment zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liefert. Kraftstoffzufuhr und Zündung setzen ein, wenn die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit einer Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht oder diese überschreitet. In einigen Fällen wird ein Ansaugkrümmer, der ein Luftreservoir für die Luftaufnahme des Verbrennungsmotors bietet, auf einen reduzierten Druck gepumpt, bevor einer der Arbeitskammern Kraftstoff zugeführt wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung und ihre Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
    • 1 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Implementierung einer Zylinderabschaltung gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ein Flussdiagramm, das ein nicht einschränkendes Verfahren für den Übergang aus einem DCCO-Modus in einen Betriebsmodus zeigt.
    • 3 ein Flussdiagramm, das ein nicht einschränkendes Verfahren für den Übergang aus einem DCCO-Modus in einen Leerlaufmodus zeigt;
    • 4 ein Funktionsblockdiagramm einer Zündüberspringungs-Steuereinrichtung und Motorsteuereinrichtung, die mit einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Zündüberspringungssteuerung enthält, verwendbar sind;
    • 5 einen repräsentativen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs;
    • 6 ein repräsentatives Zeitdiagramm für den Übergang in den DCCO-Modus und aus diesem heraus;
    • 7 ein Funktionsblockdiagramm einer Zündüberspringungs-Steuereinrichtung und Motorsteuereinrichtung, die mit einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, welche eine Zündüberspringungssteuerung enthält;
    • 8 eine Nachschlagetabelle, die eine Anzahl von Pump-Arbeitszyklen für verschiedene Werte des Ansaugkrümmerdrucks gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel der vorliegenden Erfindung angibt;
    • 9A - 9D Veränderungen verschiedener Motorparameter während eines Übergangs von der Drehmomenterzeugung in die DCCO und in den Leerlauf gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung.
  • In den Zeichnungen werden manchmal gleiche Bezugsziffern verwendet, um gleiche Strukturelemente zu bezeichnen. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die Darstellung in den Figuren diagrammartig und nicht maßstabsgetreu ist.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Es wird eine Reihe von Steuerstrategien zur Unterstützung der Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung im Betrieb eines Verbrennungsmotors beschrieben.
  • Wie im Abschnitt „Hintergrund“ angedeutet, stellen sich bei der Umsetzung einer Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung mehrere Probleme. Eines davon hängt mit dem Druck im Ansaugkrümmer zusammen. Insbesondere wird keine Luft aus dem Ansaugkrümmer entnommen, wenn alle Zylinder abgeschaltet sind. Gleichzeitig führen Leckagen im Bereich der Drosselklappe und des Ansaugsystems dazu, dass sich der Krümmer in Richtung des barometrischen Drucks füllt. Wenn die Zylinder wieder in Eingriff genommen werden, liefert daher möglicherweise jeder Zylinderein höheres Drehmoment als gewünscht, was zu ungünstigen NVH-Eigenschaften (Geräusch, Vibrationen und Rauheit) führen kann. Eine Möglichkeit, den NVH-Effekten entgegenzuwirken, besteht in einer vorübergehenden Zündverzögerung, die die Motorleistung so weit reduziert, dass die NVH-Probleme entschärft werden. Obwohl dieser Ansatz funktionieren kann, hat er den Nachteil, dass während der Zündgelegenheiten, in denen die Zündverzögerung verwendet wird, Kraftstoff verschwendet wird.
  • In einem Aspekt schlägt die Anmelderin daher einen anderen Ansatz vor, der zur Minderung von NVH-Problemen beim Übergang aus einem DCCO-Modus (Zylinderabschaltung) in einen Betriebsmodus beitragen kann. Insbesondere werden beim Übergang aus einem DCCO-Modus (Zylinderabschaltung) in einen Betriebsmodus einige oder alle Zylinder kurz aktiviert, um Luft zu pumpen, bevor sie mit Kraftstoff versorgt und gezündet werden. Mit dem Pumpen von Luft durch die Zylinder kann der Krümmerdruck auf ein gewünschtes Niveau gesenkt werden, bevor der angestrebte Betrieb eingeleitet wird. Dies kann als Übergang aus einem DCCO-Modus (Zylinderabschaltung) in einen DFCO-Modus (Kraftstoffabschaltung) betrachtet werden, bevor in einen Zylinderzündmodus übergegangen wird. Die Reduzierung des Krümmerdrucks vor der Wiederaufnahme der Zündungen kann zu einerVerbesserung der mit dem Übergang verbundenen NVH-Eigenschaften beitragen, während gleichzeitig die Notwendigkeit weniger sparsamer Techniken, wie etwa der Zündverzögerung, reduziert wird und manchmal auch entfällt.
  • Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm aus 1 wird nun ein Verfahren zur Implementierung von DCCO beschrieben. Zunächst bestimmt während des Betriebs eines Verbrennungsmotors die Motorsteuereinrichtung (z.B. ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM), eine Motorsteuereinheit (ECU) usw.), dass eine Zylinderabschaltung auf Basis der aktuellen Betriebsbedingungen angemessen ist, wie durch die Felder 110, 112 dargestellt. Ein häufiges Szenario, das zu der Bestimmung einer Zylinderabschaltung als angemessen führt, ist das Freigeben des Gaspedals durch den Fahrer (manchmal als Gaspedal-„Tip-out“ bezeichnet), das häufig vorkommt, wenn der Fahrer die Geschwindigkeit verringern möchte (dieser Anwendungsfall hat zur Verwendung des Begriffs „Geschwindigkeitsverringerungs“-Zylinderabschaltung - DCCO - geführt). Obwohl der häufigste Auslöser für den Eintritt in einen Zylinder-Abschaltmodus die Geschwindigkeitsverringerung ist, kann die Zylinderabschaltung (als DCCO bezeichnet) auch unter verschiedenen anderen Umständen sinnvoll sein, z.B.: (a) wenn das Gaspedal während der Bergabfahrt freigegeben wird, unabhängig davon, ob das Fahrzeug beschleunigt oder sich verlangsamt; (b) beim Schalten des Getriebes oder anderen vorübergehenden Ereignissen, bei denen eine vorübergehende Reduzierung des Netto-Motordrehmoments wünschenswert sein kann; usw. Allgemein kann der Konstrukteur der Motorsteuerung beliebigviele Regeln festlegen, die die Umstände definieren, unter denen DCCO für angemessen erachtet wird oder nicht.
  • Die meisten Szenarien, in denen DCCO angemessen ist, entsprechen Umständen, in denen kein Motordrehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs erforderlich ist. Das Flussdiagramm in 1 beginnt daher bei 110, wo zunächst bestimmt wird, dass kein Motordrehmoment erforderlich ist. Wenn kein Drehmoment erforderlich ist, bestimmt die Logik in Schritt 112, ob die Betriebsbedingungen für den Eintritt in einen DCCO-Modus geeignet sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass es eine Anzahl von Betriebszuständen ohne Motordrehmoment geben kann, in denen ein Wechseln in den DCCO-Modus möglicherweise nicht wünschenswert ist. Bei den meisten Nicht-Hybridmotoren ist es zum Beispiel wünschenswert, die Kurbelwelle während des Fahrzeugbetriebs bei einer bestimmten Mindestdrehzahl (z.B. einer Leerlaufdrehzahl) zu halten. Die Regeln für den Betrieb des Verbrennungsmotors können daher vorschreiben, dass nur dann in einen DCCO-Modus eingetreten wird, wenn sich die Kurbelwelle mit Drehzahlen oberhalb eines festgelegten DCCO-Eingangsschwellenwerts dreht, so dass der Eintritt in den DCCO-Modus verhindert wird, wenn der Verbrennungsmotor mit Leerlauf- oder nahezu mit Leerlaufdrehzahl arbeitet. Ebenso kann in vielen Anwendungen keine vollständige Entkopplung der Kurbelwelle vom Antrieb möglich sein. Die Regeln für den Betrieb des Verbrennungsmotors können daher vorgeben, dass kein Eintritt in den DCCO-Modus erfolgen darf, wenn das Fahrzeug angehalten ist oder sich langsam bewegt - z.B. mit einer Geschwindigkeit, die unter einer Schwellen-Fahrzeuggeschwindigkeit für den Eintritt in den DCCO-Modus liegt; diese kann abhängig vom Gang oder anderen Betriebsbedingungen variieren. In einem anderen Beispiel ist eine DCCO möglicherweise unangemessen, wenn ein Motorbremsen erwünscht ist, was der Fall sein kann, wenn der Fahrer bremst und/oder in einem niedrigeren Gang fährt. Als weiteres Beispiel kann eine DCCO während der Durchführung bestimmter Diagnosetests unangemessen sein. Der DCCO-Betrieb kann auch bei bestimmten Arten von Traktionskontrollereignissen unerwünscht (oder ausdrücklich erwünscht) sein usw. Es wird darauf hingewiesen, dass dies nur einige Beispiele sind und es vielfältige Umstände gibt, unter denen die DCCO als angemessen oder unangebracht angesehen werden kann. Die tatsächlichen Regeln, die festlegen, wann der DCCO-Betrieb angemessen ist und wann nicht, können je nach Implementierung stark variieren und liegen ganz im Ermessen des Konstrukteurs der Motorsteuerung.
  • Im Flussdiagramm ist die Bestimmung von „kein Motordrehmoment“ und „DCCO-Eintritt“ in Form getrennter Schritte dargestellt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass diese Entscheidungen nicht unbedingt getrennt erfolgen müssen. Vielmehr kann die Höhe des Drehmoments, das zu bestimmter Zeit erforderlich ist, einfach Teil der Regeln sein, die bestimmen, wann der DCCO-Betrieb für angemessen erachtet wird.
  • Wenn der Eintritt in einen DCCO-Modus für angemessen erachtet wird, werden alle Zylinder deaktiviert, wie durch das Feld 114 dargestellt. Ist der DCCO-Motorbetrieb zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht angemessen, so erfolgt kein Eintritt in den DCCO-Modus, und der Verbrennungsmotor kann auf herkömmliche Weise gesteuert werden, wie durch Feld 116 dargestellt.
  • Wenn in den DCCO-Modus eingetreten wird, können die Zylinder auf verschiedene Weise deaktiviert werden. In einigen Fällen wird jeder der Zylinder nach der Entscheidung, in den DCCO-Modus zu wechseln, im nächsten steuerbaren Arbeitszyklus deaktiviert (d.h. mit sofortiger Wirkung). Unter anderen Umständen kann es wünschenswert sein, den Zündanteil rampenartig eher allmählich auf DCCO herunterzufahren, indem einige Arbeitszyklen gezündet und andere Arbeitszyklen übersprungen werden. Der Ansatz eines rampenartigen Herunterfahrens mit Zündüberspringungen funktioniert gut, wenn der Verbrennungsmotor aus einem Zündüberspringungsmodus in einen DCCO-Modus übergeht. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Ansatz des rampenartigen Herunterfahrens mitZündüberspringungen auch verwendbar ist zur Erleichterung des Übergangs in die DCCO aus dem „normalen“ Betrieb eines Verbrennungsmotors mit allen Zylindern oder des Übergangs in die DCCO aus einem Modus mit variablem Hubraum, wobei ein reduzierter Hubraum verwendet wird (z.B. beim Betrieb mit vier von acht Zylindern usw.).
  • Wenn ein allmählicher Übergang genutzt wird, kann der Zündanteil allmählich reduziert werden, bis ein Schwellen-Zündanteil erreicht ist, bei dem alle Zylinder deaktiviert werden können. Zum Beispiel wird davon ausgegangen, dass Zündanteil-Schwellenwerte im Bereich von 0,12 bis 0,4 für die meisten Anwendungen mit rampenartiger Veränderung gut funktionieren. Während der allmählichen Reduzierung werden die Arbeitskammern, die übersprungenen Arbeitszyklen zugeordnetsind, bevorzugt während der übersprungenen Arbeitszyklen deaktiviert - dies ist allerdings keine Voraussetzung. Arbeitet der Verbrennungsmotor in einem Zündüberspringungsmodus mit einem Zündanteil unterhalb des Zündanteil-Schwellenwerts, wenn die Entscheidung zum Eintritt in den DCCO-Modus getroffen wird, so können alle Zylinder in ihren nächsten jeweiligen Arbeitszyklen deaktiviert werden.
  • Manchmal kann es wünschenswert sein, die Kurbelwelle vom Getriebe oder von einem anderen Abschnitt des Antriebs zu entkoppeln. Beim Eintritt in den DCCO-Modus kann die Antriebsstrang-Steuereinrichtung daher optional eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC) oder einen anderen Kupplungs- oder Antriebsschlupfregelmechanismus anweisen, die Kurbelwelle zumindest teilweise vom Getriebe abzukoppeln, um die Kopplung zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl zu reduzieren, wie durch Feld 118 dargestellt. Das mögliche Ausmaß der Entkopplung variiert tendenziell mit dem/den spezifischen in den Antriebsstrang eingebauten Antriebsschlupfregelmechanismus / -mechanismen. Es gibt eine Anzahl von Betriebsbedingungen, unter denen es wünschenswert sein kann, den Verbrennungsmotor mechanisch vom Antrieb abzukoppeln. Eine Entkopplung ist beispielsweise wünschenswert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null beträgt, die Motordrehzahl jedoch nicht. Auch bei der Geschwindigkeitsverringerung kann es wünschenswert sein, den Verbrennungsmotor vom Antrieb abzukoppeln, insbesondere wenn eine Bremse verwendet wird. Auch in anderen Situationen, z.B. beim Schalten des Getriebes, ist es häufig von Vorteil, den Verbrennungsmotor vom Antrieb abzukoppeln.
  • Ein Kennzeichen der DCCO (Zylinderabschaltung) ist, dass der Verbrennungsmotor durch die Reduzierung von Pumpverlusten einen geringeren Widerstand aufweist als bei der DFCO (Kraftstoffabschaltung). In der Praxis ist der Unterschied ganz erheblich und lässt sich leicht feststellen, wenn der Verbrennungsmotor effektiv vom Getriebe entkoppelt ist. Wenn zugelassen, würden DFCO-Pumpverluste dazu führen, dass viele Verbrennungsmotoren in einem Zeitraum in der Größenordnung von ein oder höchstens zwei Sekunden zum Stillstand kämen, während derselbe Motor bei der DCCO (Zylinderabschaltung) fünf- bis zehnmal so lange braucht, um zum Stillstand zu kommen. Da die DFCO den Verbrennungsmotor relativ schnell zum Stillstand bringt, ist es üblich, den Antriebsstrang während der DFCO eingeschaltet zu lassen, weshalb derVerbrennungsmotortendenziell mitdem Fahrzeug langsamer wird und die mit der DFCO verbundenen Pumpverluste zur Motorbremsung beitragen. Wenn dagegen die DCCO verwendet wird, kann derVerbrennungsmotorsoweit vom Getriebe entkoppelt werden, wie es die Komponenten des Antriebsstrangs zulassen (z.B. eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC), ein Doppelkupplungsgetriebe usw.). Unter bestimmten Betriebsbedingungen erlaubt dies in der Praxis eine Verwendung der DCCO über viel längere Zeiträume als bei der DFCO.
  • Der Verbrennungsmotor bleibt im DCCO-Modus, bis die ECU bestimmt, dass es Zeit ist, den DCCO-Modus zu verlassen. Die beiden häufigsten Auslöser für das Verlassen des DCCO-Modus sind tendenziell der Empfang einer Drehmomentanforderung oder die Geschwindigkeitsverringerung des Verbrennungsmotors auf eine Drehzahl, bei der der Leerlaufbetrieb für angemessen erachtet wird. Eine weitere Reduzierung der Motordrehzahl kann zu einem unerwünschten Motorabwürgen führen, daher wird der Verbrennungsmotor in den Leerlaufbetrieb versetzt, um ein Abwürgen zu vermeiden. Häufig wird eine Drehmomentanforderung durch das Heruntertreten des Gaspedals ausgelöst (im Folgenden auch als Gaspedal-Durchtreten bezeichnet). Es kann jedoch auch verschiedene andere Szenarien geben, die ein Drehmoment unabhängig vom Gaspedal-Durchtreten erfordern. Szenarien dieser Art können zum Beispiel auftreten, wenn Zubehörteile wie eine Klimaanlage usw. ein Drehmoment erfordern Fahrzeugklimaanlagen werden häufig durch Einkoppeln einer Klimakupplung in den Antriebsstrang des Fahrzeugs aktiviert, wodurch eine zusätzliche Drehmomentlast auf den Verbrennungsmotor gelegt wird.
  • Wenn im DCCO-Betriebsmodus eine Zubehör-Drehmomentanforderung empfangen wird, wird in einer Ausführungsform diese Anforderung verweigert, bis der DCCO-Betrieb abgeschlossen ist. Ein wesentlicher Vorteil, wenn das Einkoppeln eines Zubehörteils wie etwa einer Klimaanlage während der DCCO verhindert wird, besteht darin, dass der Drehmomentbedarf für den Verbrennungsmotor während des DCCO-Zeitraums weiterhin null ist. Die Klimaanlage kann eingekoppelt werden, sobald sich der Verbrennungsmotor nicht mehr im DCCO-Modus befindet, ohne dass der Komfort der Fahrzeuginsassen beeinträchtigt wird. Dadurch bleibt die Motordrehzahl erhalten, ohne dass der Motor vorzeitig aus dem DCCO-Modus herausgeschaltet wird. Ein wesentlicher Vorteil des fortgesetzten DCCO-Betriebs ist, dass die Kraftstoffeinsparung verbessert werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform kann eine Anforderung eines DrehmomentsfürZubehörteile, z.B. das Einkoppeln der Klimaanlage, zur Folge haben, dass der DCCO-Modus beendet wird. In dieser Ausführungsform kann der tatsächliche Anstieg der Motorlast, z.B. das Einkoppeln der Klimakupplung, etwas verzögert werden, um Zeit für einen glatten Übergang aus dem DCCO-Modus mit den hier beschriebenen Verfahren vorzusehen. Durch entsprechendes Einstellen der Motorparametervordem Einkoppeln der Klimaanlage kann eine unerwünschte Änderung des Bremsmoments vermieden werden. Alternativ kann in einigen Ausführungsformen der Drehmomentwandler des Fahrzeugs in Erwartung einer Zusatzlast oder zeitgleich mit deren Hinzufügung gesperrt werden. In diesem Fall unterstützt die Bewegungsenergie des Fahrzeugs den Antrieb der Zusatzlast, so dass die Motordrehzahl im DCCO-Modus beibehalten werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Anforderung einer Drehmomentlast für Zubehörteile dazu führen, dass ein Zeitgeber eingestellt wird, der den DCCO-Betrieb nach einem festen Zeitraum, z.B. 10 oder 20 Sekunden, beendet. Da die meisten Betriebszeiten im DCCO-Modus kürzer als 10 oder 20 Sekunden sind, kann der DCCO-Betrieb bei dieser Ausführung im Allgemeinen ohne vorzeitige Beendigung fortgesetzt werden. Diese Ausführungsform kann z.B. bei einer längeren Bergabfahrt nützlich sein, bei der es für die Fahrzeuginsassen unangenehm werden kann, wenn die Klimaanlage für längere Zeit ausgeschaltet bleibt.
  • Wenn eine Anforderung für ein erhöhtes Drehmoment empfangen wird (wie in Feld 120 angegeben), geht der Verbrennungsmotor in einen Betriebsmodus über, in dem das gewünschte Drehmoment abgegeben wird, wie durch Feld 122 dargestellt. Andernfalls geht der Verbrennungsmotor in einen Leerlaufmodus über, wie durch Feld 127 dargestellt, wenn die Motordrehzahl unter einen DCCO-Schwellenwert sinkt oder auf andere Weise ein Eintreten des Verbrennungsmotors in einen Leerlaufmodus ausgelöst wird (wie durch Feld 125 angegeben).
  • Wie oben erläutert, wird keine Luft aus dem Ansaugkrümmer entnommen, wenn alle Zylinder abgeschaltet sind. Gleichzeitig führen Leckagen im Bereich der Drosselklappe und des Ansaugsystems dazu, dass sich der Krümmer in Richtung des barometrischen Drucks füllt. Wenn die Zylinder wieder in Eingriff genommen werden, liefert daher möglicherweise jeder Zylinder ein höheres Drehmoment als gewünscht, was zu ungünstigen NVH-Eigenschaften (Geräusch, Vibrationen und Rauheit) führen kann. Besonders problematisch ist dies beim Übergang des Verbrennungsmotors in einen Leerlaufmodus oder einen anderen Modus, in dem relativ wenig Leistung erforderlich ist. So ist beispielsweise beim Übergang aus dem DCCO-Modus in einen Leerlaufmodus oft eine Reduzierung des Krümmerdrucks auf einen Zieldruck wünschenswert, der für die Einleitung des Leerlaufbetriebs besser geeignet ist. Dies kann erreicht werden, indem die Einlass- und Auslassventile während eines Satzes von Arbeitszyklen geöffnet werden, so dass Luft aus dem Ansaugkrümmer gesaugt und unverbrannt durch den Auspuff abgeführt wird. Dies wird hier manchmal als DFCO-Arbeitszustand bezeichnet, weil dabei vorgesehen ist, Luft durch die Zylinder zu pumpen, ohne dass Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird, wie es typischerweise beim DFCO-Betrieb geschieht.
  • Der tatsächliche Soll-Luftdruck zum Einleiten des Leerlaufbetriebs variiert je nach den Konstruktionszielen und -erfordernissen für den jeweiligen Verbrennungsmotor. Beispielsweise sind bei vielen Anwendungen Soll-Krümmerdrücke im Bereich von etwa 0,3 bis 0,4 bar für den Übergang zum Leerlauf angemessen.
  • Die Anzahl der DFCO-Arbeitszyklen, die zum Reduzieren des Drucks im Ansaugkrümmer auf einen bestimmten Zieldruck erforderlich wären, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, u.a. vom Anfangsdruck und Solldruck des Ansaugkrümmers, von der Größe des Ansaugkrümmers im Verhältnis zu den Zylindern und von der Leckluftrate an der Drosselklappe. Die Größe des Ansaugkrümmers und der Zylinder ist bekannt, die Leckluftmenge an der Drosselklappe kann leicht geschätzt werden, und der aktuelle Ansaugkrümmerdruck kann aus einem Ansaugkrümmerdrucksensor erhalten werden. Die Anzahl der Arbeitszyklen, die zum Reduzieren des Krümmerdrucks auf einen bestimmten Zieldruck erforderlich sind, kann daher jederzeit leicht bestimmt werden. Die Motorsteuereinrichtung kann dann die Zylinder zum Pumpen von Luft für die entsprechende Anzahl von Arbeitszyklen aktivieren.
  • Übergänge in andere Betriebszustände als den Leerlauf können ungefähr auf die gleiche Weise gehandhabt werden, nur dass der Soll-Krümmerdruck auf Basis der Drehmomentanforderung und möglicherweise verschiedener aktueller Betriebsbedingungen (z.B. Motordrehzahl, Gang usw.) unterschiedlich sein kann. Wenn höhere Krümmerdrücke gewünscht werden, ist zum Erreichen des gewünschten Krümmerdrucks weniger DFCO-Pumpen erforderlich.
  • Obwohl die tatsächliche Anzahl der Arbeitszyklen variiert, die zur Verringerung des Krümmerdrucks durch Pumpen auf das gewünschte Niveau erforderlich sind, liegen typische Werte in der Größenordnung von 1 bis 4 Motorzyklen und bevorzugt 1 bis 2 Motorzyklen. (Bei einem Viertaktmotor entspricht jeder Motorzyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle). Die Reduzierung des Krümmerdrucks kann also in der Regel recht schnell erfolgen (z.B. innerhalb von 0,1 oder 0,2 Sekunden), auch wenn ein Verbrennungsmotor sich Leerlaufdrehzahlen nähert. In vielen Betriebssituationen reicht eine solche Reaktion vollkommen aus.
  • Manchmal ist möglicherweise eine schnellere Reaktion auf eine Drehmomentanforderung erwünscht, und es kann wünschenswert sein, mit der Abgabe von Drehmoment zu beginnen, bevor der Krümmerdruck mit reinem DFCO auf ein gewünschtes Niveau reduziert werden kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten, um eine schnellere Reaktion zu erreichen. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor bei der ersten Anforderung eines Drehmoments zunächst in einem Zündüberspringungs-Modus betrieben werden, bei dem während übersprungener Arbeitszyklen Luft durch die Zylinder gepumpt wird, anstatt die übersprungenen Zylinder zu deaktivieren. In anderen Fällen kann ein Übergangsmodus verwendet werden, bei dem einige Zylinder zünden, einige deaktiviert sind und einige Luft pumpen. Dies hat den Vorteil, dass eine schnelle Reaktion ermöglicht wird, indem früher mit dem Zünden begonnen wird, und den Nutzen, dass das Gesamtniveau des zum Katalysator gepumpten Sauerstoffs reduziert wird, indem nicht durch alle nicht-zündenden Zylinder gleichzeitig gepumpt wird. Die tatsächlichen Entscheidungen über Zündung/Deaktivierung/Pumpen hängen vom Niveau und der Dringlichkeit der Drehmomentanforderung ab.
  • Durch die Erfüllung der anfänglichen Drehmomentanforderung durch den Zündüberspringungsbetrieb werden tendenziell der anfängliche Drehmomentimpuls und die entsprechende Rauheit des Übergangs reduziert, und das Pumpen von Luft während der übersprungenen Arbeitszyklen unterstützt die schnelle Reduzierung des Krümmerdrucks. Ähnliche Vorteile lassen sich alternativ erzielen, indem ein fester Satz von Zylindern aktiviert und gezündet wird, während durch einen zweiten Satz von Zylindern Luft gepumpt wird (was als Betrieb des zweiten Satzes von Zylindern in einem DFCO-Modus ansehbar ist).
  • Wenn gewünscht, kann die Drehmomentabgabe der gezündeten Zylinder durch Zündverzögerung oder andere herkömmliche Techniken zur Drehmomentreduzierung weiter vermindert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der DCCO-Modus in Hybridfahrzeugen verwendbar ist, die sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor verwenden, um den Antriebsstrang mit Drehmomentzu versorgen. Im DCCO-Betriebsmodus kann mehr Drehmomentzum Laden einer Batterie verwendet werden, die den Elektromotor mit Leistung versorgen kann. Die Energie der Batterie kann auch zum Betreiben eines Zubehörteils, z.B. einer Klimaanlage, verwendet werden, so dass der Betrieb der Klimaanlage den Betrieb im DCCO-Modus nicht beeinträchtigt. Der DCCO-Betrieb kann auch in Fahrzeugen mit Start-Stopp-Fähigkeiten verwendet werden, bei denen also der Verbrennungsmotor während eines Antriebszyklus automatisch abgeschaltet wird. Im letzteren Fall kann der Betrieb im DCCO-Modus im Leerlauf oder bei niedrigeren Motordrehzahlen aufrechterhalten werden, da ein kontinuierlicher Motorbetrieb nicht mehr erforderlich ist.
  • 5 zeigt einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein DCCO-fähiger Verbrennungsmotor 10 ist fähig, ein Drehmoment auf eine Kurbelwelle 511 auszuüben, die mit einer Entkopplungsvorrichtung513, beispielsweise einer Kupplung, einer Doppelkupplung oder einem Drehmomentwandler, verbunden ist. Die Entkopplungsvorrichtung513 ermöglicht einen kontrollierten Schlupf zwischen dem Verbrennungsmotor 510 und einem Getriebeeingang 515. Der Getriebeeingang 515 führt Antriebskraft zum Getriebe 512, das die relativen Drehgeschwindigkeiten des Getriebeeingangs 515 zur Antriebswelle 516 variiert. Das Getriebe 512 kann eine Anzahl von Festrädern haben oder ein stufenloses Getriebe sein. Die Antriebswelle 516 wiederum treibt ausgewählte Räder 520 eines Fahrzeugs an. Ein Differential, in 5 nicht dargestellt, kann in den Antriebsstrang eingebaut sein, um unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten zwischen den Rädern zu ermöglichen. Ein Elektromotor/Generator 514 ist ebenfalls mit der Kurbelwelle gekoppelt und ist fähig, entweder elektrische Energie zu erzeugen (wobei effektiv Drehmoment von der Kurbelwelle 511 abgezogen wird) oder das Motordrehmoment zu ergänzen (wobei der Kurbelwelle 511 Drehmoment hinzugefügt wird). Der Elektromotor/Generator 514 kann über einen Riemen, eine Kette, Zahnräder oder jedes andere geeignete Mittel mechanisch mit der Kurbelwelle 511 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Elektromotor/Generator mit der Kurbelwelle integriert sein, so dass sowohl das Drehmoment des Verbrennungsmotors als auch das des Elektromotors/Generators auf eine gemeinsame Welle angewendet und von dieser abgezogen wird. Der Antriebsstrang kann in ein zum Personentransport geeignetes Hybridfahrzeug eingebaut sein, er kann aber auch in anderen Anwendungen vorgesehen sein, die Antriebskraft erfordern. Das Hybridfahrzeug kann über Stopp/Start-Fähigkeiten verfügen, so dass der Verbrennungsmotor automatisch abgeschaltet wird, wenn kein Bedarf an Drehmoment besteht, und automatisch wieder gestartet wird, wenn wieder ein Motordrehmoment erforderlich ist.
  • Wenn der Verbrennungsmotor ein überschüssiges Drehmoment erzeugt, führt das überschüssige Drehmoment dazu, dass der Elektromotor/Generator 514 Strom erzeugt, der nach einer Aufbereitung durch die Leistungselektronik 526 im Energiespeichermodul 522 gespeichert wird. Die Leistungselektronik 526 kann Schaltkreise enthalten, die die Ausgangsspannung des Energiespeichermoduls 522 in eine Spannung umwandeln, die für die Zufuhr von Strom zum Elektromotor/Generator 514 bzw. die Abnahme von Strom daraus geeignet ist. Diese Schaltkreise können Gleichspannungswandler zum Anpassen der Spannungen der verschiedenen elektrischen Systemkomponenten aufweisen. Das Energiespeichermodul 522 kann eine Batterie, einen Kondensator oder eine Kombination aus Batterie und Kondensator enthalten. Die Verwendung eines Kondensators zur Speicherung überschüssiger Energie führt zu einer erheblichen Verbesserung der Gesamt-Kraftstoffeinsparung des Fahrzeugs, da die mit dem Laden und Entladen herkömmlicher Batterien verbundenen Energieverluste weitgehend vermieden werden. Die Energiespeicherung mit Kondensatoren ist besonders vorteilhaft, wenn relativ häufige Speicher- und Abrufzyklen vorgesehen sind.
  • Der Elektromotor/Generator 514, die Leistungselektronik 526 und das Energiespeichermodul 522 sind Teil eines kinetischen Energierückgewinnungssystems (KERS), das die Speicherung von Energie, mit der die Fahrzeugbewegung verbunden ist, zur späteren Verwendung ermöglicht. Bei anderen Arten von KERS kann zum Speichern und Freisetzen der mit der Fahrzeugbewegung verbundenen kinetischen Energie ein Schwungrad oder ein komprimierbares Fluid verwendet werden. Jedes DCCO-Ereignis, bei dem der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist, d.h. bei dem die Zylinder deaktiviert sind, der Motor aber nicht unbedingt angehalten hat, und das Fahrzeug sich verlangsamt, ist potentiell eine Gelegenheit, überschüssige kinetische Energie im Energiespeichermodul 522 zu speichern.
  • Der in 5 gezeigte Antriebsstrang kann als Hybridkonfiguration des Typs P0 bezeichnet werden, bei der der Elektromotor/Generator auf der Seite des Verbrennungsmotors, die der Entkopplungsvorrichtung und dem Getriebe gegenüberliegt, mit der Kurbelwelle verbunden ist. Bei einer Konfiguration dieserArt können sich Elektromotor/Generator und Verbrennungsmotor gemeinsam drehen, wobei sie oft mechanisch mit einem Riemen verbunden sind, während sie durch die Entkopplungsvorrichtung mechanisch von den Rädern und dem Antriebsstrang getrennt sind. Der Elektromotor kann keine Antriebskraft für den Antrieb des Fahrzeugs liefern, ohne dass die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gedreht wird. Eine P0-Hybridkonfiguration kann als Teil eines Front-End-Zusatzantriebs (front end accessory drive; FEAD) implementiert sein, was eine kostengünstige Integration von Hybridfunktionen in ein Fahrzeugermöglicht. Eine P1-Hybridkonfiguration, bei der der Elektromotor/Generator auf der gleichen Seite des Verbrennungsmotors wie das Getriebe, aber vor der Entkopplungsvorrichtung mit der Kurbelwelle verbunden ist, hat auch die Eigenschaft, dass der Elektromotor/Generator und der Verbrennungsmotor sich unabhängig vom Antriebsstrang gemeinsam drehen können. Es wird darauf hingewiesen, dass zwischen dem Elektromotor/Generator und dem Verbrennungsmotor eine Kupplung oder ein anderer Entkopplungsmechanismus vorhanden sein kann, so dass sie sich nicht immer gemeinsam zu drehen brauchen. Bei den Hybridkonfigurationen P0 und P1 können der Elektromotor/Generator und der Verbrennungsmotor nicht unabhängig voneinander mit dem Antrieb in Eingriff stehen. Die Hybridkonfigurationen P0 und P1 stehen im Gegensatz zu anderen Hybridkonfigurationen, bei denen der Verbrennungsmotor und der Elektromotor direkt und unabhängig voneinander mit dem Antriebsstrang gekoppelt sein können. Obwohl die vorliegende Erfindung potentiell auf Hybridfahrzeuge aller Art anwendbar ist, ist sie dies besonders auf Hybride mit der Konfiguration P0 oder P1.
  • 6 zeigt ein vereinfachtes Schema eines repräsentativen Verhaltens verschiedener Motorparameter im Verhältnis zur Zeit während eines DCCO-Ereignisses, bei dem ein Hybridfahrzeug mit Start-Stopp-Fähigkeiten vollständig anhält. Zu Beginn wird angenommen, dass das Fahrzeug nur mit dem Verbrennungsmotor als Energiequelle betrieben wird. Das Fahrzeug fährt mit Autobahngeschwindigkeit, und sein Getriebe befindet sich im 6. Gang. Das DCCO-Ereignis beginnt zum Zeitpunkt t0, wenn der Kraftstoffverbrauch als Reaktion auf eine Anforderung eines Antriebsstrangdrehmoments von null abgeschaltet wird. Da weder der Verbrennungsmotor noch der Elektromotor/Generator ein Drehmoment erzeugt, nehmen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl aufgrund von Reibungsverlusten ab. In der in 6 gezeigten Ausführungsform wird die Entkopplungsvorrichtung in einem Zustand mit minimalem Schlupf gehalten, und Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit nehmen mit gleicher Geschwindigkeit ab. Der Elektromotor/Generator kann auch Energie speichern, die während des Verzögerungszeitraums aus der Bewegungsenergie des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs entnommen wird, wie durch den Wechsel der Drehmomentkurve des Elektromotors/Generators in Negative bei t0 gezeigt. Die Geschwindigkeitsverringerungsrate des Fahrzeugs kann gesteuert werden, indem das Niveau des von der Kurbelwelle abgenommenen Drehmoments verändert wird. Die Geschwindigkeitsverringerungsrate ist schneller, wenn mehr Drehmoment abgenommen wird, da ein größerer Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs in gespeicherte Energie umgewandelt wird. Der Anteil der gespeicherten Energie kann mit der angeforderten Geschwindigkeitsverringerungsrate variieren, so dass mit zunehmender Geschwindigkeitsverringerungsrate mehr Energie gespeichert wird, bis zu einem Maximalwert, der entweder durch die Gesamtspeicherkapazität des Energiespeichermoduls oder durch die Kapazität des Elektromotors/Generators und der Leistungselektronik zur Leistungsverarbeitung gesetzt ist. Wenn schnellere Geschwindigkeitsverringerungsraten gewünscht sind, können Bremsen eingesetzt werden.
  • Mit der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl schaltet das Getriebe herunter, um die Motordrehzahl bei oder über einer Schaltdrehzahl ω1 zu halten, die für die Erzeugung des Motordrehmoments geeignet ist, falls eine solche Anforderung gestellt wird. Diese Schalt-Motordrehzahl kann im Bereich von 1000 U/min liegen, obwohl die genaue Drehzahlje nach den Einzelheiten der Motorkonstruktion höher oder niedriger sein kann. Die Entkopplungsvorrichtung kann während dieser Schaltvorgänge kurzzeitig entkoppeln und den Schlupf zulassen. Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Motordrehzahl ω1, während sich das Getriebe im dritten Gang befindet. Zu diesem Zeitpunkt entkoppelt die Entkopplungsvorrichtung die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vom Getriebeeingang, so dass die Drehung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors/Generators nicht mehr mit der Fahrzeugbewegung gekoppelt ist. Die Fahrzeugverlangsamungsrate wird langsamer, da die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors und des Elektromotors/Generators das Fahrzeug nicht mehr verlangsamen.
  • Durch Reibungsverluste und durch das Entfernen des Drehmoments an der Kurbelwelle durch den Elektromotor/Generator sinkt die Motordrehzahl zum Zeitpunkt t2 auf null. Zum Zeitpunkt t2 muss das durch den Elektromotor/Generator von der Kurbelwelle abgezogene Drehmoment ebenfalls null betragen, da die Kurbelwelle nicht mehr in Bewegung ist. Das Fahrzeug bewegt sich weiter und kommt schließlich zum Zeitpunkt t3 zum Stillstand. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 ist der Verbrennungsmotor ausgeschaltet, und das Fahrzeug ist angehalten. Die Entkopplungsvorrichtung ist zwar in einem Zustand mit hohem Schlupf dargestellt, jedoch kann sie in einen Zustand mit niedrigem Schlupf übergehen, da Fahrzeug und Verbrennungsmotor die gleiche Geschwindigkeit von null aufweisen.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird erfolgt erneut eine Drehmomentanforderung. Da der Verbrennungsmotor angehalten ist, muss der Elektromotor/Generator den Verbrennungsmotor neu starten, damit er beginnen kann, ein Drehmoment zu liefern. Die Zylinder können deaktiviert werden, so dass keine Luft durch den Verbrennungsmotor gepumpt wird, wenn die Kurbelwelle sich zu drehen beginnt. Die Entkopplungsvorrichtung sollte sich in einem Zustand mit hohem Schlupf befinden, damit der Verbrennungsmotor starten kann, ohne dass Bedarf an einem zusätzlichen Drehmoment zum Bewegen des Fahrzeugs besteht. Da keine Luft gepumpt wird, sind die Pumpverluste beim Starten des Verbrennungsmotors vorteilhafterweise minimal bis nicht vorhanden. Der Elektromotor/Generator liefert ein positives Drehmoment an die Kurbelwelle, wodurch sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht, bis sie eine Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors, ωign, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt, t5, dreht sich der Verbrennungsmotor schnell genug, um eine stabile Verbrennungzu gewährleisten. Die Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors kann im Bereich von 300 U/min liegen. Zur Reduzierung von NVH können höhere Zündgeschwindigkeiten verwendet werden. Sobald die Verbrennung im Motor beginnt, kann das vom Elektromotor/Generator gelieferte Drehmoment auf null zurückgehen.
  • Zu diesem Zeitpunkt, t5, wird erneut Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt, und die Motordrehzahl erhöht sich aufgrund der durch die Kraftstoffverbrennungfreigesetzten Energie. Zum Zeitpunkt t6, der bei oder in der Nähe des Zeitpunkts liegt, zu dem der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl ωidle erreicht, kann die Entkopplungsvorrichtung beginnen, die Kurbelwelle mechanisch mit dem Getriebeeingang zu koppeln, um die Fahrzeugbewegung einzuleiten. Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung setzt, kann der Elektromotor beginnen, dem Antriebsstrang Drehmoment zuzuführen, um das Fahrzeug auf die richtige Geschwindigkeit zu bringen, bevor die Entkopplungsvorrichtung 513 wieder in Eingriff gebracht wird (es wird angemerkt, dass dieser Modus möglicherweise nicht für die Hybridkonfigurationen P0 und P1 gilt, bei denen die Drehzahl von Verbrennungsmotor und Elektromotor zwangsläufig übereinstimmen). Das Getriebe des Fahrzeugs kann sich im ersten Gang befinden, der das niedrigste Verhältnis von der Raddrehung zur Drehung des Verbrennungsmotors aufweist. Mit dem Ansteigen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Fahrzeuggeschwindigkeit kann das Getriebe einen oder mehrere Hochschaltvorgänge durchlaufen, so dass die Motordrehzahl im optimalen Betriebsbereich gehalten wird. In dem in 6 dargestellten Beispiel wird zum Zeitpunkte eine neue stationäre Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, wobei der Verbrennungsmotor sich im zweiten Gang befindet. Der Kraftstoffverbrauch ist hier niedriger als im Ausgangszustand vor t7, da die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist.
  • Während der DCCO steigt der absolute Druck im Ansaugkrümmer (MAP) im Wesentlichen auf Atmosphärendruck, da keine Luft aus dem Krümmer entfernt wird, indem sie durch den Verbrennungsmotor gepumpt wird. Wenn der Verbrennungsmotor bei t4 mit seinem Neustart beginnt, liegt der MAP also bei oder nahe dem Atmosphärendruck. Bei der herkömmlichen Motorsteuerung öffnen und schließen sich die Einlass- und Auslassventile in der Zeit zwischen t4 und t5. Diese gepumpte Luft kühlt den Katalysator und verändert das Oxidations-/Reduktions-Gleichgewicht im Katalysator. Um diese Probleme zu vermeiden, können die Einlass- und/oder Auslassventile während des Zeitraums zwischen t4 und t5 geschlossen bleiben, wenn der Elektromotor/Generator den Verbrennungsmotor auf die Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors ωign hochdreht. Auf diese Weise wird keine unverbrannte Luft durch den Verbrennungsmotor gepumpt, und das Oxidations-/Reduktions-Gleichgewicht des Katalysators wird während des Neustarts nicht verändert.
  • Um die Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors während des Neustarts weiter zu glätten, kann der Verbrennungsmotor zum Neustart eines Fahrzeugs mit Zündüberspringung betrieben werden, wie sie im US-Patent 9,387,849 beschrieben ist, das hier für alle Zwecke durch Verweis vollständig aufgenommen wird. In diesem Patent wird erläutert, wie ein Drehmomentstoß im Zusammenhang mit dem Neustart eines Verbrennungsmotors vermieden werden kann, wenn der Ansaugkrümmerdruck bei oder nahe dem Atmosphärendruck liegt. Der Neustart des Verbrennungsmotors kann entweder bei einem vollständig angehaltenen Fahrzeug und Verbrennungsmotor erfolgen, oder bei einem angehaltenen Verbrennungsmotor, während das Fahrzeug noch in Bewegung ist. In einigen Ausführungsformen sind die Ventile einiger übersprungener Zylinder während eines Neustarts möglicherweise nicht deaktiviert, so dass sie Luft durch den Verbrennungsmotor pumpen und den Druck im Ansaugkrümmer reduzieren, der ein Luftreservoir für die Luftaufnahme des Verbrennungsmotors bietet. Die Verringerung des Ansaugkrümmerdrucks durch Pumpen kann einen möglichen Drehmomentanstieg beim Neustart des Verbrennungsmotors reduzieren. Dies kann zwar einen gewissen Neuausgleich desOxidations-/Reduktions-Gleichgewichts im Katalysator erfordern, jedoch ist die zum Neuausgleich des Katalysators erforderliche Kraftstoffmenge in der Regel geringer als im Anschluss an einen Start ohne Zylinderdeaktivierung oder ein DFCO-Ereignis. Der Elektromotor/Generator kann auch Drehmoment entfernen, um einen möglichen Anstieg der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu Beginn der Zündung zu vermindern.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass es viele Varianten bezüglich des relativen Zeitpunkts und der Größe der in 6 dargestellten Parameter gibt. Beispielsweise könnte das Fahrzeug vor dem Anhalten des Verbrennungsmotors zum Stillstand kommen oder beide könnten im Wesentlichen zur gleichen Zeit anhalten. Wenn eine langsame Geschwindigkeitsverringerungsrate erwünscht ist, braucht der Elektromotor/Generator während des Zeitintervalls zwischen t0 und t2 keine Energie zu speichern. Auch die Form der Drehmomentkurve des Elektromotors/Generators kann je nach gewünschter Geschwindigkeitsverringerungsrate variieren. Der Elektromotor/Generator kann verwendet werden, um zur Versorgung des Fahrzeugs mit Antriebsenergie während des Startens, beim Beschleunigen oder während der Konstantfahrt beizutragen. Anstelle eines vollständigen Anhaltens des Verbrennungsmotors ist die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle steuerbar durch Hinzufügen von Drehmoment zur Kurbelwelle oder Abziehen von Drehmoment von derselben durch den Elektromotor/Generator. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor bei einer relativ niedrigen Drehzahl, wie der Motorzünd- oder Leerlaufdrehzahl, gehalten werden. Indem der Verbrennungsmotor auf diesen Drehzahlen gehalten wird, kann die Zeit reduziert werden, die erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung wieder Drehmoment liefert. Es wird darauf hingewiesen, dass die in 6 dargestellte Zeitskala nicht unbedingt einheitlich ist. Zum Beispiel kann die Zeit zwischen den Punkten t0 und t1 viele Sekunden betragen, während die Zeit zwischen den Punkten t4 und t6 in der Größenordnung von einer Sekunde oder weniger liegen kann.
  • Das Konzept der Zylinderdeaktivierung in einem Hybridfahrzeug kann breiter angewendet werden als nur während der Fahrzeugverlangsamung. Immer dann, wenn das angeforderte Drehmoment, das für den Antrieb des Fahrzeugs notwendig ist, innerhalb der Möglichkeiten des Elektromotors/Generators liegt, kann mit dem Elektromotor/Generator das gesamte erforderliche Drehmoment abgegeben werden. Solche Fälle können unter anderem eine Kriechfahrt in Vorwärtsrichtung oder das Beibehalten einer Konstantfahrtgeschwindigkeit sein. Während das Fahrzeug in Bewegung bleibt und die Kurbelwelle sich weiter dreht, wird in diesen Fällen keine Luft durch den Verbrennungsmotor gepumpt, so dass der Katalysator bei der Wiederaufnahme des Motorbetriebs keinen Neuausgleich des Oxidations-/Reduktions-Gleichgewichts erfordert.
  • Die Übergangssteuerungsregeln und -strategien, die für den Übergang aus einem DCCO-Modus in einen Modus mit normaler Drehmomentabgabe verwendet werden, können je nach Art der Drehmomentanforderung und den vom Motorkonstrukteur gewählten Kompromissen zwischen NVH und Leistung stark variieren. Einige repräsentative Übergangsstrategien werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme aus 2 erörtert.
  • Die Übergangsstrategie kann je nach Art der Drehmomentanforderung erheblich variieren. Wenn der Fahrer beispielsweise stark auf das Gaspedal drückt (hier manchmal als Durchtreten des Pedals bezeichnet), könnte davon ausgegangen werden, dass eine sofortige Drehmomentabgabe von höchster Wichtigkeit ist und vorübergehende NVH-Bedenken als weniger wichtig erachtet werden. Wenn also die Drehmomentanforderung in Reaktion auf das Durchtreten des Pedals erfolgt, kann die Steuereinrichtung alle Zylinder zum frühestmöglichen Zeitpunkt aktivieren und die Zylinder sofort mit voller (oder maximal verfügbarer) Leistung betreiben, wie in 2 durch die Felder 305 und 308 dargestellt. Darüber hinaus kann das Drehmoment aus dem Elektromotor ebenfalls als Reaktion auf das Durchtreten des Pedals angewandt werden.
  • Die Steuereinrichtung bestimmt außerdem einen gewünschten Ansaugkrümmerdruck, wie durch Feld 311 dargestellt. Der gewünschte Druck kann dann mit dem tatsächlichen (aktuellen) Krümmerdruck verglichen werden, wie durch Feld 314 dargestellt. Wegen des oben beschriebenen Problems von Leckagen an der Drosselklappe liegt der aktuelle Krümmerdruck sehr oft (aber nicht immer) über dem gewünschten Krümmerdruck. Liegt der aktuelle Krümmerdruck bei oder unter dem gewünschten Krümmerdruck, können die Zylinder entsprechend aktiviert werden, um das gewünschte Drehmoment abzugeben. Wenn die Motorsteuereinrichtung den Motorbetrieb mit Zündüberspringung unterstützt, kann das Drehmoment mithilfe der Zündüberspringungssteuerung oder eines Betriebes aller Zylinder abgegeben werden,je nachdem, was bei derArt der Drehmomentanforderung angemessen ist, wie durch Feld 317 dargestellt. Alternativ können einige der beschriebenen Übergangstechniken verwendet werden, wie durch den von Feld 320 nach unten führenden „Ja“-Zweig dargestellt, wenn der aktuelle Krümmerdruck über dem gewünschten Krümmerdruck liegt.
  • Wie oben beschrieben, kann der Krümmerdruck gesenkt werden, indem Luft durch einige oder alleZylinder gepumpt wird. NVH-Probleme können in der Regel vermindert werden, indem der Krümmerdruck vor dem Zünden von Zylindern auf das gewünschte Niveau gesenkt wird. Die Reduzierung des Krümmerdrucks durch das Pumpen von Luft durch die Zylinder abzuwarten, führtjedoch zwangsläufig zu einer Verzögerung bei der Drehmomentabgabe. Die Länge der Pumpverzögerung hängt sowohl von der aktuellen Motordrehzahl als auch von der Differenz zwischen dem aktuellen und dem gewünschten Krümmerdruck ab. In der Regel sind die Verzögerungen relativ kurz, so dass es unter vielen Umständen angemessen sein kann, die Drehmomentabgabe zu verzögern, bis der Krümmerdruck durch Pumpen von Luft durch einen oder mehrere Zylinder auf das Zielniveau gesenkt wurde, wie durch den vom Feld 320 nach unten führenden „Ja“-Zweig dargestellt. Unter anderen Umständen kann es wünschenswert sein, mit der Drehmomentabgabe so bald wie möglich zu beginnen. Unter solchen Umständen kann der Verbrennungsmotor in einem Zündüberspringungsmodus betrieben werden, um das gewünschte Drehmoment zu liefern, wobei während der übersprungenen Arbeitszyklen Luft durch die Zylinder gepumpt wird, bis der Krümmerdruck auf das gewünschte Niveau reduziert ist, wie durch Feld 323 dargestellt. Sobald der gewünschte Krümmerdruck erreicht ist (durch die Prüfung 326 dargestellt), kann das gewünschte Drehmoment mit jedem gewünschten Ansatz abgegeben werden, z.B. durch Betrieb mit allen Zylindern, Zündüberspringungsbetrieb oder Hubreduzierungsbetrieb, wie durch Feld 329 dargestellt. Wenn das gewünschte Drehmoment im Zündüberspringungsbetrieb erzeugt wird, werden die Zylinder bevorzugt während der übersprungenen Arbeitszyklen deaktiviert, sobald der gewünschte Krümmerdruck erreicht ist.
  • Wie ersichtlich, besteht ein Vorteil des Zündüberspringungsbetriebs während des Übergangs darin, dass das gewünschte Drehmomentniveau abgegeben werden kann, wobei keine kraftstoffineffizienten Techniken wie die Zündverzögerungzur Reduzierung der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors erforderlich sind oder wobei die Notwendigkeit ihrer Verwendung reduziert werden kann. Das Pumpen von Luft durch die Zylinder während übersprungener Arbeitszyklen hat den Vorteil, dass der Krümmerdruck schneller reduziert wird, als dies bei Verwendung der Zündüberspringung mit Zylinderdeaktivierung während übersprungener Arbeitszyklen der Fall wäre.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der beschriebene Ansatz der Zündüberspringung mit einem Pumpen von Luft gegebenenfalls mit anderen Strategien zur Drehmomentverwaltung verbunden werden kann, um NVH-Probleme weiter zu reduzieren. Beispielsweise kann zur weiteren Reduzierung von NVH-Problemen bei Verbrennungsmotoren, die einen variablen Ventilhub ermöglichen, der Ventilhub in Verbindung mit der Zündüberspringung / dem Pumpen von Luft modifiziert werden. Zur weiteren Verwaltung der Drehmomentabgabe kann in einem weiteren Beispiel gegebenenfalls auch eine Zündverzögerung eingesetzt werden. Wie also ersichtlich, ist die Zündüberspringung mit dem Pumpen von Luft ein Werkzeug, das in vielfältigen Anwendungen und in Verbindung mit vielfältigen anderen Drehmoment-Management-Strategien verwendbar ist, um zur Verminderung von NVH-Problemen beim Übergang aus dem DCCO-Betrieb beizutragen.
  • Obwohl in erster Linie ein Zündüberspringungsbetrieb beschrieben wird, wird darauf hingewiesen, dass ähnliche Vorteile auch mit einem Ansatz mit variabler Verdrängung erzielt werden können, bei dem während des Übergangs ein erster Satz von Zylindern betrieben (gezündet) wird und ein zweiter Satz von Zylindern Luft pumpt. In noch anderen Ausführungsformen kann ein erster Satz von Zylindern in einem Zündüberspringungsmodus (während des Übergangs) betrieben werden, während ein zweiter Satz von Zylindern während des Übergangs Luft pumpt. Das bedeutet, dass die Zylinder in dem Satz mit Zündüberspringung durch den Übergang selektiv gezündet und selektiv übersprungen werden können - mit oder ohne ein Pumpen von Luft durch die übersprungenen Zylinder in diesem Satz.
  • Wiederum mit Bezug auf Feld 320 kann manchmal die Drehmomentabgabe möglicherweise ausreichend verzögert werden, so dass der Druck im Ansaugkrümmer auf das gewünschte Niveau reduziert werden kann, indem Luftdurch einen oder mehrere der Zylinder gepumpt wird, bevor die Drehmomentabgabe beginnt, wie durch den von Feld 320 ausgehenden „Ja“-Zweig dargestellt. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung die Anzahl der Pumpzyklen bestimmen (in Feld 332 als „DFCO-Arbeitszyklen“ bezeichnet). Für die bestimmte Anzahl von Arbeitszyklen wird dann Luft durch einen oder mehrere Zylinder gepumpt, wie durch Feld 335 dargestellt, und der Verbrennungsmotor kann wie gewünscht betrieben werden, um das gewünschte Drehmoment zu liefern.
  • Obwohl das Flussdiagramm in 2 das DFCO-Pumpen und die Zündüberspringung mit einem Pumpen von Luft als getrennte Wege darstellt, wird darauf hingewiesen, dass unter anderen Umständen die beiden Ansätze zusammen (und/oder in Verbindung mit anderen Drehmoment-Verwaltungsschemata) in verschiedenen hybriden Ansätzen verwendet werden können. So kann es beispielsweise unter bestimmten Umständen wünschenswert sein, für einen kurzen Zeitraum (z.B. für einen Motorzyklus) Luft durch alle Zylinder zu pumpen und danach im Modus der Zündüberspringung mit einem Pumpen von Luft zu arbeiten, bis der Krümmerdruck auf das gewünschte Niveau reduziert wurde. Ein solcher Ansatz kann die Verzögerung bis zum Beginn der Drehmomentabgabe verkürzen und dabei im Vergleich zum sofortigen Übergang in den Modus der Zündüberspringung mit einem Pumpen von Luft möglicherweise bestimmte NVH-Effekte vermindern.
  • Wie dem Fachmann bekannt ist, kann das Pumpen großer Luftmengen durch einen Verbrennungsmotor den Katalysator sättigen, wodurch potentiell Emissionsprobleme entstehen. Daher kann unter bestimmten Umständen die Zahl der Luftpump-Arbeitszyklen, die während des Übergangs aus dem DCCO-Betrieb in den gewünschten Betriebszustand verwendet werden können, durch Emissionsprobleme begrenzt sein - ähnlich wie derzeit die Verwendung einer Kraftstoffabschaltung bzw. DFCO durch Emissionsprobleme begrenzt ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Einsatz von DCCO im Gegensatz zu DFCO in praktisch allen Fällen den Zeitraum verlängert, in dem kein Kraftstoff benötigt wird, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Der beschriebene Ansatz der Zündüberspringung mit dem Pumpen von Luft hat den zusätzlichen Vorteil, dass er die Anzahl der übersprungenen Arbeitszyklen reduziert, die zum Reduzieren des Ansaugkrümmerdrucks auf das gewünschte Niveau erforderlich sind, da in der Regel die Arbeitszyklen mit Zündung im Wesentlichen die gleiche Luftmenge verbrauchen wie die Luftpump-Arbeitszyklen.
  • In einigen der beschriebenen Ausführungsformen bestimmt die Steuereinrichtung im Voraus die Anzahl der Arbeitszyklen mit einem Pumpen von Luft (und/oder mit Zündung), die erforderlich sind, um den Krümmerdruck auf ein gewünschtes Niveau zu senken. Dies ist sehr praktisch, da die Dynamik von Füllung und Absenkung im Krümmer relativ leicht gekennzeichnet werden kann. Die angemessene Anzahl von Luftpump-Arbeitszyklen und/oder Übergangssequenz der Zündüberspringung mit dem Pumpen von Luft, die zurVerwendungfürjeden aktuellen und angestrebten Motorzustand geeignet ist, kann in einigen Ausführungsformen durch die Verwendung von Nachschlagetabellen ermittelt werden. In anderen Ausführungsformen kann die erforderliche Anzahl von Luftpump-Arbeitszyklen und/oder die Übergangssequenz für die Zündüberspringung mit dem Pumpen von Luft dynamisch zum Zeitpunkt eines Übergangs berechnet werden. In wieder anderen Ausführungsformen können vordefinierte Sequenzen zur Definition der geeigneten DFCO-Verzögerung oder der Übergangssequenz für die Zündüberspringung mit dem Pumpen von Luft verwendet werden.
  • Der Übergang aus dem DCCO- in den Leerlaufbetrieb kann oft als Spezialfall einer Drehmomentanforderung betrachtet werden. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein nicht einschränkendes Verfahren für den Übergang von DCCO in den Leerlauf darstellt. Wie bereits erläutert, gibt es eine Reihe verschiedener Auslöser, die einen Übergang von DCCO in den Leerlauf einleiten können. Ein üblicher Auslöser ist das Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors unter einen Schwellenwert für den DCCO-Austritt, wie in Feld 403 dargestellt. Ein weiterer Auslöser kann in einigen Ausführungsformen auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, wie durch Feld 406 dargestellt. In verschiedenen Implementierungen kann es auch eine Mehrzahl anderer Auslöser für den Leerlauf geben, wie durch Feld 409 dargestellt. Im Allgemeinen wird der DCCO-Betrieb fortgesetzt, bis ein Auslöser für den Übergang erreicht oder der Verbrennungsmotor abgestellt wird, wie durch Feld 411 dargestellt.
  • Wenn eine Anweisung zum Übergang in den Leerlauf erfolgt, hat die Steuereinrichtung in der Regel Zeit, den Ansaugkrümmer auf den gewünschten Leerlauf-Krümmerdruck abzupumpen, bevor eine Zylinderzündung beginnt. Daher bestimmt die Steuerlogik in der dargestellten Ausführungsform beim Auslösen eines Übergangs in den Leerlauf die Anzahl der Luftpump-Arbeitszyklen, die zum Senken des Krümmerdrucks auf den gewünschten Zieldruck erforderlich sind, wie durch Feld 415 dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um die Anzahl der Luftpump-Arbeitszyklen auf Basis von einem oder zwei einfachen Indizes zu definieren, beispielsweise dem aktuellen Krümmerdruck und/oder der Motordrehzahl. Die Zylinder werden dann aktiviert, um für die vorgesehene Anzahl von Arbeitszyklen Luft zu pumpen und so den Krümmerdruck auf den gewünschten Wert zu senken, wie durch Feld 418 dargestellt. Danach kann der Verbrennungsmotor in einen normalen Leerlaufbetrieb übergehen, wie durch Feld 421 dargestellt.
  • In anderen Ausführungsformen kann bei jeder Anweisung zum Übergang aus der DCCO in den Leerlauf eine Standard-Anzahl von Luftpump-Arbeitszyklen verwendet werden, wenn nicht bestimmte Kriterien erfüllt sind.
  • Wie oben erwähnt, hat die Anmelderin eine dynamische Zündüberspringungs-Motorsteuertechnik entwickelt, die zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Verbrennungsmotoren geeignet ist. Allgemein ist bei der Zündüberspringungs-Motorsteuerung vorgesehen, die Zündung bestimmter Zylinder bei ausgewählten Zündgelegenheiten selektiv zu überspringen. So kann beispielsweise ein bestimmter Zylinder bei einer Zündgelegenheit gezündet und dann bei der nächsten Zündgelegenheit übersprungen werden, um dann bei der nächsten Zündgelegenheit selektiv übersprungen oder gezündet zu werden. Der Zündüberspringungs-Motorbetrieb unterscheidet sich von der herkömmlichen Motorsteuerung mit variablem Hubraum, bei der ein fester Satz von Zylindern unter bestimmten Niedriglastbedingungen im Wesentlichen gleichzeitig deaktiviert wird und deaktiviert bleibt, solange der Verbrennungsmotor den gleichen Hubraum beibehält. Bei der herkömmlichen Steuerung mit variablem Hubraum ist die Sequenz der Zündung bestimmter Zylinder immer bei jedem Motorzyklus genau gleich, solange der Verbrennungsmotor im gleichen Hubraummodus bleibt, während dies im Zündüberspringungsbetrieb oft nicht der Fall ist. Beispielsweise können bei einem Acht-Zylinder-Motor mit variablem Hubraum die Hälfte der Zylinder (d.h. vier Zylinder) deaktiviert werden, so dass er nur mit den übrigen vier Zylindern betrieben wird. Gewerblich verfügbare Verbrennungsmotoren mit variablem Hubraum unterstützen in der Regel nur zwei oder höchstens drei feste Hubräume.
  • Der Zündüberspringungs-Motorbetrieb erleichtert allgemein eine feinere Steuerung des effektiven Motorhubraums, als dies bei einem herkömmlichen Ansatz mit variablem Hubraum möglich ist, da der Zündüberspringungsbetrieb zumindest einige effektive Hubräume aufweist, bei denen nicht unbedingt bei jedem Motorzyklus der- oder dieselben Zylinder gezündet und übersprungen werden. Beispielsweise würde ein Zünden jedes dritten Zylinders in einem Vier-Zylinder-Motor einen effektiven Hubraum von 1/3 des vollen Motorhubraums ergeben, also Hubraum-Anteil, der durch einfaches Deaktivieren eines Satzes von Zylindern nicht erreicht werden kann.
  • Bei der dynamischen Zündüberspringung kann die Entscheidung über das Zünden pro einzelner Zündgelegenheit getroffen werden, im Gegensatz zur einfachen Verwendung vordefinierter Zündmuster. Repräsentative dynamische Zündüberspringungs-Steuereinrichtungen sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 8,099,224 und 9,086,020 beschrieben, die beide durch Verweis hierin aufgenommen werden.
  • Beim Betrieb im Zündüberspringungsmodus werden die Zylinder allgemein während der übersprungenen Arbeitszyklen deaktiviert, um Pumpverluste zu reduzieren; wie bereits erwähnt, kann jedoch in bestimmten Fällen in einem übersprungenen Arbeitszyklus Luft gepumpt werden. Verbrennungsmotoren, die für den Betrieb in einem dynamischen Zündüberspringungsmodus konfiguriert sind, weisen daher bevorzugt über Hardware auf, die zur Deaktivierung eines jeden der Zylinder geeignet ist. Diese Hardware zur Zylinderdeaktivierung kann zur Unterstützung der beschriebenen Geschwindigkeitsverringerungs-Zylinderabschaltung verwendet werden.
  • Verschiedene Zündüberspringungs-Steuereinrichtungen wurden von der Anmelderin bereits beschrieben. Eine Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10, die zur Implementierung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in 4 funktionsmäßig dargestellt. Die dargestellte Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 weist Folgendes auf: einen Drehmoment-Berechnungseinrichtung 20, eine Zündanteil-Bestimmungseinheit 40, eine Übergangseinstelleinheit 45, eine Zündzeitpunkt-Bestimmungseinheit 50 und ein Antriebsstrangparameter-Einstellmodul 60. Die Drehmoment-Berechnungseinrichtung 20 kann ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment über einen Gaspedalstellungs- (APP-) Sensor 80 erhalten. Zu Illustrationszwecken ist die Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 getrennt von der Motorsteuereinheit (ECU) 70 dargestellt, die die eigentliche Motoreinstellung koordiniert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass in vielen Ausführungsformen die Funktionalität der Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 in die ECU 70 aufgenommen sein kann. Tatsächlich wird mit einer Aufnahme der Zündüberspringungs-Steuereinrichtung in eine ECU oder eine Antriebsstrang-Steuereinheit als gängiger Implementierung gerechnet.
  • Die oben mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Steuerverfahren sind dazu eingerichtet, von der ECU gesteuert zu werden. DieZündüberspringungs-Übergängeund der Zündüberspringungsbetrieb können durch die Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 gesteuert sein.
  • Ein Merkmal des DCCO-Betriebs ist, dass nur wenig Luft in den Ansaugkrümmer strömt, da möglicherweise die Drosselklappe geschlossen ist und alle Zylinder des Motors deaktiviert sind. Dieser Motorzustand bietet spezifische Bedingungen für die Durchführungvon Motordiagnosen. Insbesondere kann eine Luftleckage aufgrund von Unterbrechungen im Luftansaugsystem diagnostiziert werden, indem die Veränderungsrate des MAP überwacht wird, während die Drosselklappe geschlossen ist und alle Zylinder deaktiviert sind. Ein Anstieg der Veränderungsrate des MAP, d.h. ein schnelleres Füllen des Ansaugkrümmers als erwartet, ist ein Anzeichen für eine Leckage im Ansaugsystem. Wenn bestimmt wird, dass sich der Ansaugkrümmer schneller als erwartet füllt, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal gesendet werden.
  • Der DCCO-Modus bietet auch ein Diagnosefenster zur Überprüfung der korrekten Ventildeaktivierung. Der gesamte Gasstrom vom Verbrennungsmotor durch die Abgasanlage wird bei korrektem Betrieb des DCCO-Modus unterbrochen. Sollte ein Zylinder nicht deaktiviert werden, wird Luft in die Abgasanlage gepumpt. Überschüssiger Sauerstoff in der Abgasanlage im Zusammenhang mit der unverbrannten Luft, die durch einen Zylinder gepumpt wird, kann von einem Sauerstoffmonitor der Abgasanlage erkannt werden. Wenn solcher überschüssiger Sauerstoff im Abgassystem erkannt wird, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal übermittelt werden.
  • Eine weitere Diagnose, die im DCCO-Modus durchgeführt werden kann, ist die Prüfung der Auspuffanlage auf Leckagen. Bei einem Leck in der Abgasanlage würde der Sauerstoffsensor während der DCCO ein erhöhtes Sauerstoffniveau erfassen. Die Größenordnung des Anstiegs des Sauerstoffniveaus wäre wahrscheinlich geringer als diejenige im Zusammenhang mit einem Zylinder-Deaktivierungsfehler. Das Ereignis-Zeitsteuerungsverhalten wäre ebenfalls anders, da bei einem Leck in der Abgasanlage kontinuierlich Sauerstoff eingelassen würde, wogegen bei einem pumpenden Zylinder nur während des Ausstoßtaktes des Zylinders Sauerstoff in die Abgasanlage gelangen würde. Durch die Auswertung des zeitlichen Verhaltens des erfassten Sauerstoffgehalts im Verhältnis zu einem Basiswert kann also ein Leck in der Abgasanlage von einem Zylinder-Deaktivierungsfehler unterschieden werden. Wenn ein solches Abgasleck erkannt wird, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal übermittelt werden.
  • Die Erkennung eines dieser Fehler, einer Luftleckage in das Ansaugsystem, einer Luftleckage in das Abgassystem oder eines Zylinder-Deaktivierungsfehlers, kann dem Fahrer optional durch eine Anzeige signalisiert werden, so dass er auf das Problem aufmerksam wird und entsprechende Korrekturmaßnahmen ergreifen kann.
  • Verschiedene Zündüberspringungs-Steuereinrichtungen wurden von der Anmelderin bereits beschrieben. Eine Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10, die zur Implementierung einer weiteren, nicht-einschränkenden Ausführungsform geeignet ist, ist in 7 funktionsmäßig dargestellt. In dieser bestimmten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 10 dazu eingerichtet, den Betrieb eines Verbrennungsmotors 80 mit mehreren Arbeitskammern oder Zylindern 82 zu steuern. Wie in der Technik bekannt ist, ist ein Luftansaugkrümmer 84 vorgesehen, um den Arbeitskammern 82 des Verbrennungsmotors 80 während des Betriebs über die Luftzufuhr 88 Luft zuzuführen. Eine Drosselklappe 89 steuert den Luftstrom aus der Atmosphäre in den Ansaugkrümmer 84. Während des DCCO-Betriebs kann die Drosselklappe geschlossen sein, um eine Luftleckage in den Ansaugkrümmer zu minimieren. Der Ansaugkrümmer 84 enthält außerdem einen Drucksensor 86, der dazu vorgesehen ist, den tatsächlichen Luftdruck im Krümmer (MAP) zu messen und den gemessenen Druckwert an die Steuereinrichtung 10 zu liefern.
  • In bestimmten dargestellten Ausführungsformen hat der Verbrennungsmotor 80 acht Arbeitskammern 82. Die Anzahl der dargestellten Kammern ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Die verschiedenen Ausführungsformen und Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie sie hier vorgesehen sind, sind zusammenwirkend mit einem Verbrennungsmotor 80 mit einer beliebigen Anzahl von Arbeitskammern 82 verwendbar.
  • Die dargestellte Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 weist Folgendes auf: eine Drehmoment-Berechnungseinrichtung 20, eine Zündanteil-Bestimmungseinheit 40, eine Übergangseinstelleinheit 45, eine Zündzeitpunkt-Bestimmungseinheit 50 und ein Antriebsstrangparameter-Einstellmodul 60. Die Drehmoment-Berechnungseinrichtung 20 kann ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment über einen Gaspedalstellungs- (APP-) Sensor 80 erhalten. Zu Illustrationszwecken ist die Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 getrennt von der Motorsteuereinheit (ECU) 70 dargestellt, die die eigentliche Motoreinstellung koordiniert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass in vielen Ausführungsformen die Funktionalität der Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 in die ECU 70 aufgenommen sein kann. Tatsächlich wird mit einer Aufnahme der Zündüberspringungs-Steuereinrichtung in eine ECU oder eine Antriebsstrang-Steuereinheit als gängiger Implementierung gerechnet.
  • Die Steuerverfahren, die oben mit Bezug auf 1 - 3 beschrieben sind, sowie mit Bezug auf 7 und 9A- 9D, wie unten beschrieben, sind dazu eingerichtet, von der ECU geleitet zu werden. Die Zündüberspringungs-Übergänge und der Zündüberspringungsbetrieb können durch die Zündüberspringungs-Steuereinrichtung 10 gesteuert sein.
  • Ein Merkmal des DCCO-Betriebs ist, dass nur wenig Luft in den Ansaugkrümmer strömt, da möglicherweise die Drosselklappe 89 geschlossen ist und alle Zylinder des Motors deaktiviert sind. Dieser Motorzustand bietet spezifische Bedingungen für die Durchführung von Motordiagnosen. Insbesondere kann eine Luftleckage aufgrund von Unterbrechungen im Luftansaugsystem diagnostiziert werden, indem die Veränderungsrate des MAP überwacht wird, während die Drosselklappe geschlossen ist und alle Zylinder deaktiviert sind. Ein Anstieg der Veränderungsrate des MAP, d.h. ein schnelleres Füllen des Ansaugkrümmers als erwartet, ist ein Anzeichen für eine Leckage im Ansaugsystem. Wenn bestimmt wird, dass sich der Ansaugkrümmer schneller als erwartet füllt, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal gesendet werden.
  • Der DCCO-Modus bietet auch ein Diagnosefenster zur Überprüfung der korrekten Ventildeaktivierung. Der gesamte Gasstrom vom Verbrennungsmotor durch die Abgasanlage wird bei korrektem Betrieb des DCCO-Modus unterbrochen. Sollte ein Zylinder nicht deaktiviert werden, wird Luft in die Abgasanlage gepumpt. Überschüssiger Sauerstoff in der Abgasanlage im Zusammenhang mit der unverbrannten Luft, die durch einen Zylinder gepumpt wird, kann von einem Sauerstoffmonitor der Abgasanlage erkannt werden. Wenn solcher überschüssiger Sauerstoff im Abgassystem erkannt wird, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal übermittelt werden.
  • Eine weitere Diagnose, die im DCCO-Modus durchgeführt werden kann, ist die Prüfung der Auspuffanlage auf Leckagen. Bei einem Leck in der Abgasanlage würde der Sauerstoffsensor während der DCCO ein erhöhtes Sauerstoffniveau erfassen. Die Größenordnung des Anstiegs des Sauerstoffniveaus wäre wahrscheinlich geringer als diejenige im Zusammenhang mit einem Zylinder-Deaktivierungsfehler. Das Ereignis-Zeitsteuerungsverhalten wäre ebenfalls anders, da bei einem Leck in der Abgasanlage kontinuierlich Sauerstoff eingelassen würde, wogegen bei einem pumpenden Zylinder nur während des Ausstoßtaktes des Zylinders Sauerstoff in die Abgasanlage gelangen würde. Durch die Auswertung des zeitlichen Verhaltens des erfassten Sauerstoffgehalts im Verhältnis zu einem Basiswert kann also ein Leck in der Abgasanlage von einem Zylinder-Deaktivierungsfehler unterschieden werden. Wenn ein solches Abgasleck erkannt wird, kann an die Motorsteuereinrichtung, ein Motordiagnosemodul oder eine andere geeignete Vorrichtung ein Diagnosefehlercode oder ein anderes geeignetes Warnsignal übermittelt werden.
  • Die Erkennung eines dieser Fehler, einer Luftleckage in das Ansaugsystem, einer Luftleckage in das Abgassystem oder eines Zylinder-Deaktivierungsfehlers, kann dem Fahrer optional durch eine Anzeige signalisiert werden, so dass er auf das Problem aufmerksam wird und entsprechende Korrekturmaßnahmen ergreifen kann. Wie oben erläutert, wird während des DCCO-Betriebs keine Luft aus dem Krümmer 84 gepumpt. Infolgedessen steigt der Luftdruck oft in Richtung des barometrischen oder gleichwertig atmosphärischen Drucks an. Um das Problem einer großen Luftladung in den Zylindern bei einer nachfolgenden Drehmomentanforderung zu reduzieren, wird mit dem DFCO-Modus der Luftdruck im Krümmer 84 vor der Drehmomentabgabe durch Pumpen verringert. Diese Technik verbessert die NVH erheblich. Allerdings ergeben sich bei diesem Ansatz mehrere Probleme. Erstens kann zur Erneuerung des Katalysators im Abgassystem nach dem Pumpen der Luft im DFCO-Modus Kraftstoff erforderlich sein. Zweitens kann der Druck im Krümmer 84 so niedrig sein, dass kein Pumpen erforderlich ist, so dass der Zwischenbetrieb im DFCO-Modus eigentlich nicht erforderlich ist. Drittens wird die Erzeugung des Drehmoments verzögert, bis der DFCO-Modus abgeschlossen ist. Dies ist zwar oft kein Problem, aber wenn eine dringende Drehmomentanforderung abgesetzt wird, ist die Reaktionsfähigkeit des Verbrennungsmotors entscheidend. Viertens kann der Betrieb im DFCO-Modus bei niedrigem Krümmerdruck zu unerwünschten Motorbremsungen führen.
  • Wie in den verschiedenen nachstehenden Ausführungsformen beschrieben, hat die Anmelderin festgestellt, dass die Luftdruckmessung durch den Sensor 86 im Lufteinlasskrümmer 84 zur Bestimmung der Anzahl der Arbeitszyklen im DFCO-Modus verwendet werden kann, die erforderlich sind, um den Krümmerdruck auf einen Schwellenwert zu senken. Da die Dauer des Arbeitszyklus auf der bekannten Drehzahl des Verbrennungsmotors basiert, kann der Zeitpunkt für die Beendigung des DFCO-Betriebs bestimmt oder berechnet werden. Anders ausgedrückt: Der vom Sensor 86 gemessene Luftdruck im Krümmer 84 kann zur Definition der Dauer des DFCO-Betriebs und/oder zur Definition dessen, wann der DFCO-Betrieb zu beenden ist, in Form einer Anzahl von DFCO-Arbeitszyklen oder einer Zeit für den DFCO-Betrieb verwendet werden.
  • Mit Bezug auf 7 ist eine Nachschlagetabelle 500 dargestellt, die die die Anzahl der Pump-Arbeitszyklen zur Reduzierung unterschiedlicher absoluter Krümmerdruckwerte bis auf ein Schwellenniveau angibt. In dieser bestimmten Ausführungsform sind in der linken Spalte verschiedene Werte für den absoluten Ansaugkrümmerdruck („MAP“) in Zehn-kPa-Schritten von 40 bis 100 angegeben, während in der rechten Spalte die Anzahl der Pump-Arbeitszyklen angegeben ist, die zur Reduzierung des Drucks im Krümmer 84 auf den Schwellenwert erforderlich sind. In diesem speziellen Beispiel beträgt die angegebene Anzahl der Kammerpumpzyklen (0,0,6,8,10,12 bzw. 12) für kPa-Schritte von 40 bis 100. Anders ausgedrückt: Der „Schwellenwert“ liegt in diesem Beispiel bei 50 kPa, und bei MAP-Werten auf diesem Druckniveau oder darunter sind keine Kammerpump-Arbeitszyklen erforderlich. Dagegen sind bei MAP-Werten über 50 kPa mehrere Kammerpump-Arbeitszyklen erforderlich, um den Luftdruck im Krümmer 84 durch Pumpen auf den Schwellenwert oder auf ein anderes gewünschtes Druckniveau zu senken. In einer bestimmten Ausführungsform werden die Kammerpump-Arbeitszyklen durch den Betrieb der Arbeitskammern 82 oder Zylinder des Verbrennungsmotors 80 im DFCO-Modus realisiert. Es wird darauf hingewiesen, dass der DFCO-Betrieb nur eine Option ist und dass jeder Motorbetrieb verwendet werden kann, der zum Pumpen von Luft durch die Arbeitskammer(n) führt. Beispielsweise kann eine kleine Menge Kraftstoff spät im Arbeitszyklus eingespritzt werden, um die Aufrechterhaltung des Oxidations-/Reduktions-Gleichgewichts im Katalysator zu unterstützen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Werte für den speziellen Schwellendruck, die MAP-kPa-Werte und die Anzahl der Pump-Arbeitszyklen, die in der Tabelle 500 angegeben sind, lediglich Beispiele sind und nur zu Illustrationszwecken vorgelegt werden. In tatsächlich implementierten Ausführungsformen können die Anzahl der Kammerpump-Arbeitszyklen, die MAP-kPa-Werte und der kPa-Schwellenwert, die in der Tabelle angegeben sind, nach einer Reihe von Faktoren stark variieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Motorhubraum, die Zylindergröße und/oder die Anzahl der Zylinder, die Motorbetriebsbedingungen, die Umgebungsluftbedingungen, den Luftdruck usw. Zum Beispiel hängt der volumetrische Wirkungsgrad der Zylinder, der ein Indikator für den Wirkungsgrad ist, mit dem Luft gepumpt wird, von den Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile und der Motordrehzahl ab, und die Werte in Tabelle 500 können je nach Ventilsteuerzeiten und Motordrehzahl angepasst werden. Bei Verbrennungsmotoren mit nockengesteuerten Ventilen hängt die Ventilsteuerung vom Phasenwinkel der Nockenwelle ab.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Nachschlagetabelle 500 enthaltenen Informationen auch auf andere Weise ausgedrückt sein können. Anstatt den DFCO-Betrieb in Form einer Anzahl von DFCO-Pumpzyklen zu beschreiben, kann er zum Beispiel auch als Zeit oder Zeitraum des DFCO-Betriebs ausgedrückt werden. Die Anzahl der DFCO-Pumpzyklen kann anhand einer gemessenen Motordrehzahl in einen Zeitraum umgerechnet werden. Da sich die Motordrehzahl während des Zeitraums des DFCO-Betriebs wahrscheinlich ändert, kann ein Modell der Motordrehzahl während des DFCO-Betriebs verwendet werden, um die Gesamtdauer des DFCO-Betriebs zu bestimmen.
  • Die 9A- 9D zeigen ein vereinfachtes Schema des repräsentativen Verhaltens verschiedener Motorparameter im Verhältnis zur Zeit während Übergängen von der Drehmomenterzeugung zu einem DCCO-Ereignis und zu einem Leerlaufereignis.
  • Vordem Zeitpunk t0 wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug mit dem vom Verbrennungsmotor gelieferten Drehmoment arbeitet, das das Fahrzeug antreibt. Der MAP liegt auf einem Betriebsniveau MAPop unterhalb des Atmosphärendrucks.
  • Das DCCO-Ereignis beginnt zum Zeitpunkt t0, wenn der Kraftstoffverbrauch als Reaktion auf die Anforderung eines Antriebsstrangdrehmoments von null abgeschaltet wird. Infolgedessen wird der Luftstrom oder das Pumpen reduziert, wie in 9C gezeigt, und der Kraftstoffverbrauch wird reduziert, wie in 9D gezeigt.
  • Gleichzeitig mit dieser Null-Drehmoment-Anforderung werden die Räder des Fahrzeugs vom Verbrennungsmotor abgekoppelt, so dass sich beide unabhängig voneinander drehen können. Es wird darauf hingewiesen, dass die Räder des Fahrzeugs vom Verbrennungsmotor in diesem Beispiel abgekoppelt sind, dies jedoch nicht immer der Fall ist. Wenn das Fahrzeug beispielsweise zunächst mit hoher Geschwindigkeit und einem hohen Gang betrieben ist, können die Räder und der Verbrennungsmotor in Eingriff bleiben, bis sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf ein bestimmtes Niveau verlangsamt hat.
  • Da derVerbrennungsmotor kein Drehmoment erzeugt, sinkt aufgrund von Reibungsverlusten die Motordrehzahl (9A).
  • Wie in 9B dargestellt, steigt der MAP nach der Zeit t0 während des DCCO-Betriebs an und driftet in Richtung Atmosphärendruck. In diesem Fall ist das DCCO-Ereignis von ausreichender Dauer, so dass der MAP den atmosphärischen Druck MAPatm erreicht; dies ist jedoch nicht immer der Fall. Mit dem Abfallen der Motordrehzahl erreicht diese zum Zeitpunkt t1 den Wert ωmin, eine Mindestdrehzahl für den DCCO-Betrieb. Die Mindestdrehzahl für den DCCO-Betrieb ist etwas höher gewählt als die Leerlaufdrehzahl ωidle. Wenn die Leerlaufdrehzahl zum Beispiel 700 U/min beträgt, kann die Mindestdrehzahl für den DCCO-Betrieb 1000 U/min betragen.
  • Zum Zeitpunkt t1 bewirkt die Steuereinrichtung 10, dass der Verbrennungsmotor aus dem DCCO-Modus in den DFCO-Modus wechselt. Wie bereits beschrieben, kann die Steuereinrichtung 10 eine Anzahl von Pumpzyklen bestimmen, die erforderlich sind, um den MAP unter einen Schwellenwert zu senken, bevor dem Verbrennungsmotor Kraftstoff zugeführt und die Verbrennungsereignisse eingeleitet werden. Während der Durchführung dieser Pumpzyklen zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 fällt der MAP ab, wie in 9B dargestellt, während Luft durch den Verbrennungsmotor strömt oder gepumpt wird, wie in 9C dargestellt.
  • Zum Zeitpunkt t2 ist der MAP auf den MAP-Schwellenwert (MAPth) gesunken, und der DFCO-Betrieb endet. Der Kraftstofffluss wird eingeleitet, wie in 9D dargestellt, und die Verbrennung wird zumindest in einigen Arbeitskammern wieder aufgenommen, wobei ein Drehmoment erzeugt wird, um die Motordrehzahl auf einer Leerlaufdrehzahl ωidle zu halten. Wie in 9D dargestellt, kann es im Kraftstoffverbrauch einen Ausschlag nach oben geben, um das Oxidations-/Reduktions-Gleichgewicht im Katalysator wieder auszugleichen. Das MAP-Niveau kann weiter auf ein Niveau MAPidle sinken, wie in 9B dargestellt. Alternativ dazu kann MAPth im Wesentlichen gleich MAPidle sein, und der MAP-Wert kann im Wesentlichen konstant bleiben. Um den Übergang des Verbrennungsmotors in den Leerlauf weiter zu glätten, können bei Annäherung der Zeit an t2, wenn der DFCO-Betrieb beendet wird, deaktivierte Arbeitszyklen mit Pump-Arbeitszyklen durchsetzt werden. Dies ergibt eine allmählichere Motorverlangsamung, da die durch das Pumpen verursachte Motorverlangsamung mit abnehmendem MAP zunimmt. Das Muster der Pump-Arbeitszyklen und deaktivierten Arbeitszyklen kann in einer Nachschlagetabelle definiert sein oder dynamisch berechnet werden.
  • Obwohl nur einige spezifische Ausführungsformen und Übergangsstrategien ausführlich beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in vielen anderen Formen implementierbar ist, ohne den Gedanken oder Umfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Algorithmen können in programmierbarer Logik oder diskreter Logik mit Softwarecode implementiert sein, der auf einem Prozessor ausgeführt wird, welcher mit einer Motorsteuereinheit oder einem Antriebsstrang-Steuermodul oder einer anderen Verarbeitungseinheit verbunden ist. Der beschriebene Ansatz eignet sich besonders gut für Verbrennungsmotoren mit mehreren Arbeitskammern, obwohl derselbe Ansatz auch für einen Einzylindermotor verwendbar ist. Die vorliegenden Ausführungsformen als sind daher als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
  • Der hier verwendete Begriff Modul bezeichnet eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder als Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Die vorstehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass einander entsprechende Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Die vorliegenden Ausführungsformen als sind daher als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (6)

  1. System zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, einem Elektromotor/Generator und einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor eine Kurbelwelle, einen Ansaugkrümmer und eine Mehrzahl von Arbeitskammern aufweist, und wobei der Verbrennungsmotor und der Elektromotor/Generator mechanisch so gekoppelt sind, dass sie sich gemeinsam drehen, wobei das System Folgendes aufweist: Mittel, um, während das Fahrzeug in Betrieb ist und die Kurbelwelle sich dreht, in Reaktion auf eine Motordrehmomentanforderung, die von dem Elektromotor/Generator geliefert werden kann, alle Arbeitskammern zu deaktivieren, so dass keine der Arbeitskammern gezündet wird und keine Luft durch die Arbeitskammern gepumpt wird, während sich die Kurbelwelle dreht; und Mittel zur Verwendung des Elektromotors/Generatorszum Liefern des angeforderten Drehmoments während eines Zeitraums, in dem alle Arbeitskammern deaktiviert sind, wodurch bewirkt wird, dass die Kurbelwelle sich weiter dreht, während alle Arbeitskammern deaktiviert sind, wodurch die Kurbelwelle dazu konfiguriert ist, sich über eine Mehrzahl von Motorzyklen weiterzudrehen, während alle Arbeitskammern deaktiviert sind und der Elektromotor/Generator das angeforderte Drehmoment liefert.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsmotor außerdem mindestens eine Nockenwelle aufweist und jede Arbeitskammer mindestens ein nockenbetätigtes Einlassventil und mindestens ein nockenbetätigtes Auslassventil hat.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das angeforderte Drehmoment die Antriebskraft für eine Kriechfahrt des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung liefert.
  4. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das angeforderte Drehmoment die Fahrzeugbewegung bei Konstantfahrtgeschwindigkeit hält.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mechanische Kopplung des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor/Generator eine feste mechanische Kopplung ist, die aus der Gruppe aus einem Riemen, einer Kette, einer gemeinsamen Welle und Zahnrädern ausgewählt ist.
  6. System nach Anspruch 5, bei dem die mechanische Kopplungso konfiguriert ist, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor/Generator sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
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Date Code Title Description
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R207 Utility model specification
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years