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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Motoren mit aktivem Kraftstoffmanagement und insbesondere die Verringerung eines Drehmoments niedriger Ordnung in Motoren, die eine Zylinderdeaktivierung verwenden.
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HINTERGRUND
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Um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, können Motoren ein aktives Kraftstoffmanagement verwenden, wenn die Motoren Bedingungen mit geringerer Last ausgesetzt sind. In dem Fall eines Mehrzylindermotors (z.B. eines Reihen-Vierzylindermotors) wird ein Teil der Zylinder „deaktiviert“, wobei Kraftstoff bei geringen Lasten nicht in die deaktivierten Zylinder eingespritzt wird. Während einer Zylinderdeaktivierung bleiben sowohl Einlass- als auch Auslassventile unter Verwendung eines Ventil-Deaktivierungsmechanismus geschlossen. In einigen Fällen ist der Betriebsbereich für ein aktives Kraftstoffmanagement („AFM“) unter Verwendung einer Zylinderdeaktivierung durch Schwingungen und Drehmomentschwankungen beschränkt, die auftreten können, während die deaktivierten Zylinder bewegt werden (d.h. nicht zünden). Daher kann ein verringerter Betriebsbereich (der beispielsweise auf sehr geringe Motorlasten begrenzt ist) für das AFM die Kraftstoffwirtschaftlichkeit für einen Motor verringern, der ansonsten von einer Zylinderdeaktivierung profitieren kann.
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Die
DE 102 33 284 A1 beschreibt einen Verbrennungsmotor, der einen ersten Satz von Zylindern, einen zweiten Satz von Zylindern, eine Kraftstoffzufuhrleitung und eine Luftzufuhrleitung für jeden Zylinder des ersten und des zweiten Satzes der Zylinder und einen Controller umfasst, der kommunikativ mit der Zusatzgaszufuhrleitung gekoppelt ist. Der Controller ist ausgebildet, um ein Verfahren auszuführen, welches umfasst, dass eine Kraftstoffströmung in den ersten Satz der Zylinder gestoppt wird, um den ersten Satzes der Zylinder zu deaktivieren, dass die Einspritzung von Kraftstoff in den zweiten Satz der Zylinder fortgesetzt wird, um Leistung zu liefern, während der erste Satz der Zylinder deaktiviert ist, und dass ein Gas in den ersten Satz der Zylinder injiziert wird, wenn sich ein jeweiliger des ersten Satzes der Zylinder bei einem unteren Totpunkt befindet, wobei das injizierte Gas den Zylinderdruck in jedem Zylinder des ersten Satzes erhöht.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem Schwingungen und Drehmomentschwankungen verringert sind, wenn Zylinder des Motors deaktiviert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Verbrennungsmotor umfasst einen ersten Satz von Zylindern, einen zweiten Satz von Zylindern, eine Kraftstoffzufuhrleitung und eine Luftzufuhrleitung für jeden Zylinder des ersten und des zweiten Satzes der Zylinder, eine Zusatzgaszufuhrleitung für jeden Zylinder des ersten Satzes der Zylinder und einen Controller, der kommunikativ mit der Zusatzgaszufuhrleitung gekoppelt ist, wobei der Controller ausgebildet ist, um ein Verfahren auszuführen. Das Verfahren umfasst, dass eine Kraftstoffströmung in den ersten Satz der Zylinder gestoppt wird, wobei das Stoppen eine Deaktivierung des ersten Satzes der Zylinder bewirkt, dass die Einspritzung von Kraftstoff in den zweiten Satz der Zylinder fortgesetzt wird, um Leistung zu liefern, während der erste Satz der Zylinder deaktiviert ist, und dass ein Gas mittels der Zuatzgaszufuhrleitungen in den ersten Satz der Zylinder injiziert wird, wenn sich ein jeweiliger des ersten Satzes der Zylinder bei einem unteren Totpunkt befindet, wobei das injizierte Gas einen Zylinderdruck in jedem von dem ersten Satz der mehreren Zylinder erhöht, welcher eine Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung während des Betriebs des Motors verringert, während der erste Satz der mehreren Zylinder deaktiviert ist.
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Figurenliste
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen lediglich beispielhaft in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, von denen:
- 1 ein schematisches Diagramm eines Motorsystems gemäß einer Ausführungsform ist;
- 2 ein schematisches Diagramm eines Motorsystems gemäß einer anderen Ausführungsform ist;
- 3 eine Graphik eines Motorsystems gemäß einer Ausführungsform ist, welches ein aktives Kraftstoffmanagement und einen erhöhten Druck deaktivierter Zylinder verwendet, um die Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung zu verringern;
- 4 eine Graphik eines Motorsystems gemäß einer Ausführungsform ist, welches ein aktives Kraftstoffmanagement mit einer verringerten Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung verwendet;
- 5 eine Graphik eines Motorsystems gemäß einer Ausführungsform ist, welches ein aktives Kraftstoffmanagement mit einer verringerten Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung verwendet; und
- 6 und 7 Diagramme beispielhafter Kurbelwellen mit modifizierten Zündwinkeln gemäß einer Ausführungsform sind, um die Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung weiter zu verringern.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke Controller und Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Bei Ausführungsformen kann ein Controller oder ein Modul einen oder mehrere Untercontroller oder ein oder mehrere Untermodule umfassen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist 1 ein schematisches Diagramm eines Abschnitts eines Verbrennungsmotorsystems (IC-Motorsystems) 100. Das IC-Motorsystem 100 umfasst einen Verbrennungsmotor (IC-Motor) 102 und einen Controller 104. Gemäß einer Ausführungsform ist der IC-Motor 102 ein Dieselmotor. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der IC-Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung. Gemäß Ausführungsformen ist der IC-Motor 102 ein Viertaktmotor. Der IC-Motor 102 weist einen Kolben 106 auf, der in einem Zylinder 108 angeordnet ist. Zu Erleichterung des Verständnisses ist ein einzelner Zylinder 108 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass der IC-Motor 102 mehrere Kolben 106 aufweisen kann, die in mehreren Zylindern 108 angeordnet sind, wobei jeder der Zylinder 108 eine Kombination von Verbrennungsluft und Kraftstoff mittels der dargestellten Anordnung aufnimmt. Der IC-Motor 102 kann mehrere Zylinder 108 aufweisen, wie beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Zylinder, die auf eine geeignete Weise angeordnet sind, wie beispielsweise in einer Reihe, als „V-“ oder als Boxerkonfiguration. Gemäß Ausführungsformen gelten das dargestellte Motorsystem und das dargestellte Verfahren für einen Reihen-Vierzylindermotor, der während eines Kraftstoffsparmodus einen, zwei oder drei Zylinder deaktiviert. Gemäß einer anderen Ausführungsform gelten das dargestellte Motorsystem und das dargestellte Verfahren für einen Sechszylindermotor (mit Reihen-, V- oder Boxerkonfiguration), welcher zwei oder vier Zylinder während des Kraftstoffsparmodus deaktiviert. Es versteht sich, dass das dargestellte System und das dargestellte Verfahren für verschiedene Motorkonfigurationen gelten, die eine Zylinderdeaktivierung zur Kraftstoffeinsparung verwenden.
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Während des Betriebs des IC-Motors 102 wird ein Verbrennungsluft/Kraftstoffgemisch verbrannt, was zu einer Hubbewegung der Kolben 106 in den Zylindern 108 führt. Die Hubbewegung der Kolben 106 dreht eine Kurbelwelle 107, die in einem Kurbelgehäuse 130 angeordnet ist, um eine Antriebsleistung an einen Fahrzeugantriebsstrang (nicht gezeigt) oder an einen Generator oder an eine andere stationäre Aufnahmeeinrichtung für eine solche Leistung (nicht gezeigt) in dem Fall einer stationären Anwendung des IC-Motors 102 zu liefern.
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Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird aus einer Luftströmung 116, die über einen Lufteinlass 114 aufgenommen wird, und mittels einer Kraftstoffzufuhr 113 gebildet, wie beispielsweise einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Ein Ventil 110 ist in dem Lufteinlass 114 angeordnet, um die Fluidströmung und die Fluidverbindung der Luft zwischen dem Lufteinlass 114 und dem Zylinder 108 zu steuern. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen werden die Position des Ventils 110 und die entsprechende Luftströmung 116 durch einen Aktuator 112 gesteuert, der mit dem Controller 104 in signaltechnischer Verbindung steht und durch diesen gesteuert wird. Nach der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs strömt ein Abgas 124 über einen Auslassdurchgang 122 aus dem Zylinder. Ein Auslassventil 118 ist mit einem Aktuator 120 gekoppelt, um die Fluidströmung und -verbindung zwischen dem Zylinder 108 und dem Auslassdurchgang 122 zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform steht der Controller 104 mit dem Aktuator 120 in Verbindung, um die Bewegung des Aktuators 120 zu steuern. Der Controller 104 nimmt Informationen, welche den Betrieb des IC-Motors 102 betreffen, von Sensoren 128a - 128n auf, wie beispielsweise eine Temperatur (des Einlasssystems, des Auslasssystems, eines Motorkühlmittels, der Umgebung usw.), einen Druck und Abgasströmungsraten, und er verwendet die Informationen, um den Motorbetrieb zu überwachen und einzustellen. Zusätzlich steuert der Controller 104 die Fluidströmung aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 113 in den Zylinder 108. Der Controller 104 steht auch mit einem Sensor 126 in signaltechnischer Verbindung, welcher ausgebildet sein kann, um eine Vielzahl von Zylinderparametern zu überwachen, wie beispielsweise einen Druck oder eine Temperatur.
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Eine Zusatzluftzufuhr 150 liefert Luft oder ein anderes geeignetes Gas über Zusatzleitungen 152 an die Zylinder 108. Ein Ventil 156 steuert die Strömung der Luft aus der Zusatzluftzufuhr 150 in die Zylinder 108. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Position des Ventils 156 durch den Controller 104 gesteuert, wodurch eine Zusatzluftströmung 158 gesteuert wird. Ein Sensor 154 steht mit dem Controller 104 in Verbindung und liefert ein Signal, das dem Zylinderdruck entspricht, an den Controller 104, von welchem der Zylinderdruck verwendet wird, um Drehmomentschwankungen und Schwingungen in dem Motor zu steuern. Es ist einzusehen, dass bei IC-Motorsystemen 100 mit mehreren Zylindern 108 jeder der mehreren Zylinder, die während des Betriebs mit verringertem Kraftstoff deaktiviert werden können, entsprechende Zusatzleitungen 152, Ventile 156, Zusatzluftzufuhren 150 und Sensoren 154 aufweisen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform verringert das IC-Motorsystem 100 den Kraftstoffverbrauch, indem ein erster Satz von Zylindern 108 deaktiviert wird, während die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in einem zweiten Satz von Zylindern 108 fortgesetzt wird. Die deaktivierten Zylinder nehmen während des aktiven Kraftstoffmanagements keinen Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 113 auf. Während in dem Modus mit verringertem Kraftstoffverbrauch gearbeitet wird, können die deaktivierten Zylinder aufgrund einer Drehmomentschwankung erster Ordnung eine signifikante Schwingung in dem IC-Motorsystem 10 bewirken. Dementsprechend injizieren Ausführungsformen des Motorsystems die Zusatzluftströmung 158, um einen Druck in dem deaktivierten Zylinder 108 zu erhöhen, wobei der erhöhte Zylinderdruck die Amplitude der Drehmomentschwankungen erster Ordnung verringert. Somit liefern die Zusatzluftzufuhr 150 und die Zusatzleitung 152 die Zusatzluftströmung 158 an den Zylinder 108, während die Kraftstoffzufuhr und die Luftzufuhr von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 113 bzw. von dem Lufteinlass 114 getrennt sind. Wie es hierin diskutiert wird, kann die Luft eine Kombination anderer Gase und Luft umfassen. Ferner kann, wie es hierin diskutiert wird, ein Gas in den deaktivierten Zylinder injiziert werden, wobei das Gas Luft oder ein beliebiges Gas oder eine gasförmige Zusammensetzung umfassen kann, um den Kompressionsdruck in den Zylindern zu erhöhen, wie beispielsweise Luft, Abgas, ein reaktionsträges Gas oder Kombinationen von diesen. Gemäß Ausführungsformen ist ein aktives Kraftstoffmanagement für das IC-Motorsystem 100 vorgesehen, während ebenso Motorschwingungen verringert werden, indem die Drehmomentschwankung erster Ordnung verringert wird, wenn ein erster Satz der Zylinder deaktiviert ist. Gemäß einer Ausführungsform reduziert eine verringerte Schwingung den Verschleiß des Fahrzeugs, während das Fahrgefühl verbessert wird.
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2 ist ein schematisches Diagramm eines Teils eines Motorsystems 200 gemäß einer Ausführungsform. Das Motorsystem 200 umfasst einen Motor 202 und einen Controller 204. Der Motor 202 weist Zylinder 206, 208, 210 und 212 auf. Das Motorsystem umfasst auch eine Zusatzluftzufuhr 214, die Luft über Leitungen 216 und 218 zu Zylindern 208 bzw. 210 leitet, wenn das Motorsystem 200 einen Kraftstoffsparmodus einschaltet. Gemäß Ausführungsformen verwendet der Kraftstoffsparmodus einen Prozess eines aktiven Kraftstoffmanagements, der die Zylinder 208 und 210 deaktiviert, während die Verbrennung in Zylindern 206 und 212 fortgesetzt wird. Strömungssteuereinrichtungen, wie beispielsweise Ventile 220 und 220, sind ausgebildet, um eine Luftströmung und den Druck in den Zylindern 210 bzw. 208 zu steuern. Wie vorstehend diskutiert wurde, kann die Zusatzluftzufuhr 214 Luft in die Zylinder 208 und 210 injizieren, wenn sich die Zylinder am unteren Totpunkt (BDC) befinden, um einen Gesamtzylinderdruck in den deaktivierten Zylindern zu erhöhen. Der erhöhte Druck in den Zylindern 208 und 210 verringert die Amplitude einer Drehmomentschwankung erster Ordnung, die durch das Motorsystem 200 erfahren wird, und verringert dadurch eine Schwingung und einen daraus resultierenden Verschleiß. Ferner verbessert die verringerte Schwingung das Fahrgefühl während des Fahrzeugbetriebs im Kraftstoffsparmodus.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der erhöhte Druck während des Kraftstoffsparmodus den deaktivierten Zylindern zugeführt, indem diese injizierte Luft aus der Zusatzluftzufuhr aufnehmen, während Luftströmungsventile und Kraftstoffströmungsventile, die während der Verbrennung verwendet werden, geschlossen bleiben. Die Zusatzluftleitungen können an einer beliebigen geeigneten Position angeordnet sein, um Luft in die Zylinder zu injizieren, wie beispielsweise in der Nähe des Motorkopfs oder in diesem. Gemäß Ausführungsformen steuert der Controller den Druck der deaktivierten Zylinder basierend auf verschiedenen Motorbetriebsparametern, wie beispielsweise der Motorlast und der Motordrehzahl. Gemäß einer Ausführungsform steuert der Controller den Zylinderdruck in Zusatzluftzufuhrleitungen, die mit dem ersten Satz der mehreren Zylinder fluidtechnisch verbunden sind, basierend auf einem Druck am unteren Totpunkt. Ferner steuert der Controller die Luft, die in die deaktivierten Zylinder injiziert wird, basierend auf einer Luftmenge, die an Kolbenringen in den deaktivierten Zylindern vorbei austritt, um die ausgetretene Luft zu kompensieren. Gemäß Ausführungsformen leistet der erhöhte Druck in den deaktivierten Zylindern Widerstand gegen eine Bewegung der Kolben in den deaktivierten Zylindern, um die Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung während des Kraftstoffsparmodus zu verringern.
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3 ist eine beispielhafte Graphik 300 eines Motorsystems, das ein aktives Kraftstoffmanagement mit einer verringerten Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung verwendet. Ausführungsformen des Motorsystems, das in der Graphik dargestellt ist, sind vorstehend bezogen auf 1 - 2 beschrieben. Die Graphik 300 umfasst eine x-Achse, die einen Kurbelwinkel 302 (in Grad) für einen ersten Zylinder des Motors darstellt (z.B. für den ersten zündenden Zylinder in einem Reihen-Vierzylindermotor), welcher während des Kraftstoffsparmodus (AFM) zündet, und eine y-Achse, die einen gemessenen Druck 304 (in bar) darstellt. Für den beispielhaften Vierzylindermotor weist ein zweiter Zylinder, der aktiviert ist, einen Kurbelwinkel auf, der um 180 Grad von demjenigen des ersten Zylinders verschieden ist. Ein Druck ist für die Zylinder, die zünden oder verbrennen, und auch für die Zylinder aufgetragen, die deaktiviert sind. Gemäß einer Ausführungsform stellt die Graphik 300 Zylinderdrücke für einen Vierzylindermotor im Kraftstoffsparmodus dar, bei dem zwei der Zylinder deaktiviert sind. Die Graphik zeigt eine Druckdifferenz für ein Motorsystem mit injizierter Luft und ein System ohne injizierte Luft zum Verringern der Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung. Eine Kurve 308 repräsentiert einen Zylinderdruck eines ersten Zylinders, der während des Kraftstoffsparmodus zündet. Eine Kurve 306 repräsentiert einen Zylinderdruck eines vierten Zylinders (wobei die Zylinder gemäß ihrer Anordnung in dem Block bezeichnet werden; beispielsweise ist ein dritter Zylinder einem zweiten und einem vierten Zylinder benachbart), der während des Kraftstoffsparmodus zündet. Wie es dargestellt ist, zündet der erste Zylinder in der Nähe eines Kurbelwinkels von 0 Grad, während der vierte Zylinder in der Nähe eines Kurbelwinkels von 360 Grad zündet, wobei jeder der Zündwinkel bezüglich 360 und 0 Grad um einen ausgewählten Betrag verschoben ist.
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Während sich das Motorsystem in dem Kraftstoffsparmodus befindet, repräsentiert eine Kurve 310 die Zylinderdrücke in dem zweiten und dritten Zylinder ohne Injektion zusätzlicher Luft in die deaktivierten Zylinder. Wie es dargestellt ist, weisen die Drücke in den deaktivierten Zylindern eine Spitze von weniger als 3 bar auf, und sie können tatsächlich an bestimmten Punkten während des Motorzyklus einen leichten Unterdruck aufweisen. Eine Kurve 312 repräsentiert die Zylinderdrücke des zweiten und dritten Zylinders mit Injektion zusätzlicher Luft, wobei die Zylinderdrücke einen Spitzenwert von ungefähr 21 bar aufweisen. Der Spitzendruckwert für den zweiten und dritten Zylinder liefert einen erhöhten Kompressionsdruck in den deaktiverten Zylindern, um eine Amplitude von Drehmomentschwankungen in dem Motorsystem zu verringern.
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4 ist eine beispielhafte Graphik 400 eines Motorsystems, das ein aktives Kraftstoffmanagement mit einer verringerten Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung verwendet. Ausführungsformen des Motorsystems, das in der Graphik dargestellt ist, sind vorstehend bezogen auf 1 - 2 beschrieben. Die Graphik 400 umfasst eine x-Achse, die einen Druckmultiplikatorwert 402 darstellt, und eine y-Achse, die eine Amplitude 404 für die Drehmomentschwankung erster Ordnung (in Newtonmetern) darstellt. Die Amplitude der Drehmomentschwankung erster Ordnung ist für die Zylinder, die während des Kraftstoffsparmodus deaktiviert sind, bei mehreren Druckwerten, die durch den Druckmultiplikator 402 repräsentiert werden, für die deaktivierten Zylinder aufgetragen. Die Kurve 406 repräsentiert die Amplitude der Drehmomentschwankungen erster Ordnung für die deaktivierten Zylinder, wenn die Kurbelwinkel der Zündung für den Motor gleichmäßig sind, wie beispielsweise dann, wenn die Winkel zwischen den Zylinderzündungen 180-180-180-180 (für einen Vierzylindermotor) sind. Die Kurve 408 repräsentiert die Amplitude der Drehmomentschwankung erster Ordnung für die deaktivierten Zylinder, wenn die Kurbelwinkel der Zündung für den Motor verschoben sind, beispielsweise dann, wenn die Winkel zwischen den Zylinderzündungen 165-195-165-195 (für einen Vierzylindermotor) sind. Verschobene Kurbelwinkel der Zündung werden nachstehend unter Bezugnahme auf 5 weiter diskutiert. Gemäß einer Ausführungsform repräsentiert der Druckmultiplikator von Eins die Daten für die Amplitude der Drehmomentschwankung erster Ordnung ohne Injektion von Luft in die deaktivierten Zylinder. Die Kurven 406 und 408 stellen beide dar, dass die Drehmomentamplitude verringert wird, wenn der Druckmultiplikatorwert von Eins bis ungefähr Sechs oder Sieben zunimmt. Der Druckmultiplikatorwert kann durch die Luft gesteuert werden, die in die deaktivierten Zylinder am unteren Totpunkt injiziert wird, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Kurve 406 bewirkt die Injektion von Luft in die deaktivierten Zylinder eine Verringerung der Amplitude des Drehmoments erster Ordnung um zumindest 50 % bei einem Druckmultiplikator von ungefähr 6,6 im Vergleich zu einem Motorbetrieb bei einem Druckmultiplikator von ungefähr Eins (ohne die Injektion von Luft). Die Amplitude des Drehmoments erster Ordnung kann von ungefähr 165 Nm bei einem Druckmultiplikatorwert von Eins auf ungefähr 70 Nm bei einem Druckmultiplikator von 6,6 verringert werden. Gemäß einer Ausführungsform der Kurve 408 bewirkt die Injektion von Luft in die deaktivierten Zylinder eine Verringerung der Amplitude des Drehmoments erster Ordnung um zumindest 70 % bei einem Druckmultiplikator von ungefähr 6,9 im Vergleich zu einem Motorbetrieb bei einem Druckmultiplikator von ungefähr Eins (ohne die Injektion von Luft). Die Amplitude des Drehmoments erster Ordnung kann von ungefähr 165 Nm bei einem Druckmultiplikatorwert von Eins auf ungefähr 38 Nm bei einem Druckmultiplikatorwert von 6,9 verringert werden. Daher liefert die Injektion von zusätzlicher Luft in die deaktivierten Zylinder eine verringerte Amplitude für die Drehmomentschwankungen erster Ordnung, wobei die verschobenen Zündwinkel eine zusätzliche Verringerung der Drehmomentschwankungen erster Ordnung schaffen können.
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5 ist eine beispielhafte Graphik 500 eines Motorsystems, das ein aktives Kraftstoffmanagement mit einer verringerten Amplitude von Drehmomentschwankungen erster Ordnung verwendet. Ausführungsformen des Motorsystems, das in der Graphik dargestellt ist, sind vorstehend bezogen auf 1 - 2 beschrieben. Die beispielhafte Graphik 500 zeigt eine Phasenanpassung von Harmonischen, damit sich diese gegenseitig auslöschen, um die Amplitude von Drehmomentschwankungen zu verringern. Die Graphik 500 stellt einen Winkel 502 für die Amplitude erster Ordnung der Drehmomentschwankung, welcher durch eine x-Achse repräsentiert wird, und einen Betrag 504 des Drehmoments erster Ordnung dar, der durch eine y-Achse repräsentiert wird. Eine Kurve 506 stellt den Betrag des Drehmoments erster Ordnung für deaktivierte Zylinder (die auch als „angetriebene Zylinder“ bezeichnet werden) während des Motorzyklus dar. Eine Kurve 508 stellt den Betrag des Drehmoments erster Ordnung für zündende Zylinder während des Motorzyklus dar.
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Die Druckinjektion zum Verringern der Drehmomentschwankung wird wie vorstehend beschrieben ausgeführt, um die Amplitude der Kurve 506 (für die deaktivierten Zylinder) auf im Wesentlichen die gleiche wie die Amplitude der Kurve 508 zu erhöhen. Da die Drehmomentschwankungen erster Ordnung für die Kurven 506 und 508 im Wesentlichen entgegengesetzt verlaufen, wird eine gewisse Auslöschung für die Drehmomentschwankungen erster Ordnung der zündenden Zylinder 508 durch die Drehmomentschwankungen erster Ordnung für die deaktivierten Zylinder 506 ermöglicht. Eine Kurve 510 stellt den resultierenden Betrag des kombinierten Drehmoments erster Ordnung für die deaktivierten und zündenden Zylinder des Motors während des Motorzyklus dar. Der resultierende Betrag erster Ordnung wird zumindest teilweise durch eine Phasendifferenz 512 zwischen den Drehmomenten erster Ordnung für die zündenden und deaktivierten Zylinder gewirkt und ist proportional zu dieser. Dementsprechend kann das Anpassen eines Kurbelwinkels für die Motorzylinder eine Amplitude einer Drehmomentschwankung erster Ordnung verringern, indem der Betrag der resultierenden Kurve 510 verringert wird. Das Anpassen des Kurbelwinkels verringert die Phasendifferenz 512, um eine erhöhte Auslöschung des Drehmoments zwischen den zündenden und den deaktivierten Zylindern (Kurven 506, 508) während eines Kraftstoffsparmodus zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Zündintervall der deaktivierten Zylinder und der zündenden Zylinder angepasst, indem die Kurbelwinkel verändert oder angepasst werden, um eine Amplitude der Drehmomentschwankungen erster Ordnung während eines Kraftstoffsparmodus weiter zu verringern. Gemäß Ausführungsformen weisen die aufeinanderfolgend zündenden Zylinder unterschiedliche Kurbelwinkel auf einer modifizierten Kurbelwelle auf. Gemäß einer Ausführungsform eines Reihen-Vierzylindermotors ist die Zündreihenfolge 1-3-4-2. Für einen beispielhaften Reihen-Vierzylindermotor lautet das entsprechende Zündintervall für eine angepasste Kurbelwelle 165-195-165-195 (Grad), wobei aufeinanderfolgend zündende Zylinder unterschiedliche Kurbelwinkel aufweisen. Dementsprechend wird die Amplitude der Drehmomentschwankungen erster Ordnung während eines Kraftstoffsparmodus verringert, indem die Phasendifferenz 512 verringert wird, was erreicht wird, indem die Kurbelwinkel manipuliert werden, um die angetriebenen Drehmomentphasen bezüglich der zündenden Drehmomentphasen vollständig außer Phase zu bringen (d.h. mit einer Verschiebung von 180 Grad). Gemäß Ausführungsformen ist das Anpassen der Kurbelwinkel vorteilhaft, wenn der Motor in dem Kraftstoffsparmodus arbeitet, wobei die angepassten Kurbelwinkel Amplituden des Drehmoments erster Ordnung während des regulären Motorbetriebs (d.h. mit einer Zündung aller Zylinder) einführen können. Dementsprechend müssen die Kurbelwinkelanpassung und die entsprechende Phasenverschiebung des Betrags des Drehmoments erster Ordnung für die deaktivierten Zylinder für beide Betriebsmodi ausgeglichen werden (d.h. für den Kraftstoffsparbetrieb und den regulären Betrieb).
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6 und 7 sind Diagramme beispielhafter Kurbelwellen mit modifizierten Zündwinkeln, um die Amplitude der Drehmomentschwankungen erster Ordnung weiter zu verringern, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist. 6 ist eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Kurbelwelle für einen Reihen-Vierzylindermotor, wobei die Zündwinkel zwischen den Zylindern dargestellt sind. Ein Zündwinkel oder eine Zündposition eines ersten Zylinders 600 ist dem Zündwinkel oder der Zündposition eines zweiten Zylinders 602 benachbart. Ein Zündwinkel eines dritten Zylinders 604 ist zwischen einem Zündwinkel eines vierten Zylinders 606 und dem Zündwinkel des zweiten Zylinders 602 angeordnet. 7 ist eine Draufsicht der beispielhaften Kurbelwelle von 6. Die Zündposition 700 ist eine Position für eine Zündung des zweiten und dritten Zylinders vor der Anpassung des Zündwinkels, wie sie vorstehend beschrieben ist (z.B., wenn die Zündwinkel 180-180-180-180 sind). Der Winkel 702 ist die Anpassung des ursprünglichen Zündwinkels, die durch die gezeigte modifizierte Kurbelwelle geschaffen wird, wobei die modifizierte Kurbelwelle eine weitere Verringerung der Amplitude der Drehmomentschwankung erster Ordnung aufweist. Gemäß Ausführungsformen entspricht der Winkel 702 dem Phasenwinkel 512, wobei der modifizierte Kurbelwinkel eine erhöhte Auslöschung zwischen den Drehmomentschwankungen erster Ordnung der zündenden Zylinder 508 und den Drehmomentschwankungen erster Ordnung für die deaktivierten Zylinder 506 ermöglicht.
