DE102005053474B4

DE102005053474B4 - Koordinierte Motordrehmomentsteuerung

Info

Publication number: DE102005053474B4
Application number: DE102005053474A
Authority: DE
Inventors: Michael Ann Arbor Livshiz; Scott J. Fenton Chynoweth; Jeffrey M. Highland Kaiser; Richard H. Howell Clutz; Donovan L. Utica Dibble; Bahram Farmington Younessi
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: DE102005053474A1; CN1782352A; CN100432404C; US7021282B1

Abstract

Drehmomentsteuersystem zum Regulieren des Betriebs eines Motors (12), wobei das Drehmomentsteuersystem umfasst:
eine Drosselklappe (16), die den Luftdurchfluss in den Motor (12) reguliert;
neben der Drosselklappe (16) eine Vorrichtung (32, 34, 36, 54, 60), die eine Drehmomentabgabe des Motors (12) reguliert;
ein erstes Modul (216), das anhand eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP) und eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF) eine effektive Drosselklappenfläche (A_THR) bestimmt; und
ein zweites Modul (200), das anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl (RPM) einen Vorrichtungssollwert (D_X, D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV, D_IMTV) bestimmt; und
ein drittes Modul (218), das anhand der effektiven Drosselklappenfläche (A_THR) ein Drosselklappensteuersignal zur Steuerung der Drosselklappe (16) erzeugt und anhand des Vorrichtungssollwerts (D_X, D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV, D_IMTV) ein Vorrichtungssteuersignal zur Steuerung der Vorrichtung (32, 34, 36, 54, 60) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentsteuersystem und ein Verfahren zum Regulieren des Betriebs eines Motors.
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern, um Kolben anzutreiben, die ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Der Luftdurchfluss in den Motor wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe die Drosselklappenfläche ein, die den Luftdurchfluss in den Motor erhöht oder verringert. Wenn die Drosselklappenfläche zunimmt, nimmt der Luftdurchfluss in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder zu liefern. Es ist klar, dass das Erhöhen der Luft- und der Kraftstoffmenge zu den Zylindern die Drehmomentabgabe des Motors erhöht.
Es sind Motorsteuersysteme entwickelt worden, um die Motordrehmomentabgabe genau so zu steuern, dass ein gewünschtes Drehmoment erreicht wird. Allerdings steuern herkömmliche Motorsteuersysteme die Motordrehmomentabgabe nicht so genau wie gewünscht. Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersignale keine so schnelle Reaktion wie gewünscht, um Signale wie gewünscht zu steuern oder die Motordrehmomentsteuerung unter verschiedenen Vorrichtungen, die die Motordrehmomentabgabe beeinflussen, zu koordinieren.
Aus dem Artikel ”Die Steuerung der neuen BMW Valvetronic-Motoren” von J. Liebl et al., Motortechnische Zeitschrift 62 (2001, 7/8, S. 516 bis 527) ist eine Motorsteuerung bekannt, bei der die Laststeuerung nicht über eine Drosselklappe erfolgt sondern mittels einer variablen Ventilsteuerung, wobei sowohl der Ventilhub als auch der Zeitpunkt des Einlassschließens gesteuert wird.
GB 2 293 894 A beschreibt die Steuerung einer variablen Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Drosselklappenstellung.
Aus DE 10 2004 044 994 A1 ist ein Verfahren und System zur dynamischen Drehmomentsteuerung bekannt, wobei auf der Basis eines Drehmomentbefehls eine Zylinderluftfüllung bestimmt wird, die zur Abgabe eines angeforderten Drehmoments erforderlich ist.
EP 1 460 254 A1 betrifft ein Verfahren zur Zustandsbestimmung im Saugsystem einer Brennkraftmaschine.
US 6 761 146 B1 beschreibt ein Drehmomentsteuerungssystem, bei dem auf der Grundlage von drei Steuerschleifen ein gewünschter Luftmassendurchfluss beerechnet wird, auf dessen Grundlage ein Positionsbefehl für eine elektronische Drosselklappe erzeugt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehmomentsteuersystem und ein Verfahren zum Regulieren des Betriebs eines Motors zu schaffen, bei denen die Genauigkeit der Motordrehmomentabgabe bei schnellerer Reaktion verbessert ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Drehmomentsteuersystem gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13.
Dementsprechend schafft die Erfindung ein Drehmomentsteuersystem zum Regulieren des Betriebs eines Motors. Das Drehmomentsteuersystem enthält eine Drosselklappe, die den Luftdurchfluss in den Motor reguliert, und eine Vorrichtung, die eine Drehmomentabgabe des Motors reguliert. Ein erstes Modul bestimmt anhand eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP) und eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF) eine Drosselklappenfläche und ein zweites Modul bestimmt anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl einen gewünschten Vorrichtungssollwert. Ein drittes Modul erzeugt anhand der Drosselklappenfläche ein Drosselklappensteuersignal, das die Drosselklappe steuert, und anhand des Vorrichtungssollwerts ein Vorrichtungssteuersignal, das die Vorrichtung steuert.
In weiteren Merkmalen enthält die Vorrichtung einen Nocken-Phasenlageneinsteller, der einen Phasenwinkel einer Nockenwelle relativ zu einer Drehstellung des Motors reguliert. Die Nockenwelle enthält eine Einlassnockenwelle. Die Nockenwelle enthält eine Auslassnockenwelle.
In einem weiteren Merkmal enthält die Vorrichtung ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil), das einen Abgasdurchfluss in einen Einlassverteiler des Motors reguliert.
In einem weiteren Merkmal enthält die Vorrichtung ein Einlassverteilerventil, das ein Volumen des Einlassverteilers wahlweise aufteilt.
In einem weiteren Merkmal enthält die Vorrichtung einen Turbokompressor, der Druckluft an den Motor liefert.
In einem weiteren Merkmal enthält das Drehmomentsteuersystem ferner ein viertes Modul, das anhand der Motordrehzahl und einer Drehmomentanforderung den gewünschten MAP bestimmt.
In einem weiteren Merkmal enthält das Drehmomentsteuersystem ferner ein viertes Modul, das anhand der gewünschten APC den gewünschten MAF bestimmt.
In einem nochmals weiteren Merkmal enthält das Drehmomentsteuersystem ferner ein viertes Modul, das anhand der Drehmomentanforderung und eines Vorrichtungsplanungs-Rückkopplungssignals die gewünschte APC bestimmt.
In abermals weiteren Merkmalen wird die gewünschte APC anhand eines APC-Korrekturfaktors korrigiert. Der APC-Korrekturfaktor wird anhand einer Drehmomentanforderung und eines Drehmomentschätzwerts bestimmt.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt:
1 eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der Erfindung;
2 einen Ablaufplan der durch das koordinierte Drehmomentsteuersystem der Erfindung ausgeführten Schritte;
3 einen Blockschaltplan der Module, die die koordinierte Drehmomentsteuerung der Erfindung ausführen; und
4 einen Blockschaltplan einer alternativen Anordnung der Module aus 3, die die koordinierte Drehmomentsteuerung der Erfindung ausführen.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Aus Klarheitsgründen werden in den Zeichnungen zur Identifizierung ähnlicher Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Begriff Modul wird hier so verwendet, dass er sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung oder auf andere geeignete Komponenten, die die gewünschte Funktionalität bereitstellen, bezieht.
Nunmehr anhand von 1 enthält ein Motorsystem 10 einen Motor 12, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Durch eine Drosselklappe 16 wird Luft in einen Einlassverteiler 14 angesaugt. Die Drosselklappe 16 reguliert den Luftmassendurchfluss in den Einlassverteiler 14. Die Luft in dem Einlassverteiler 14 wird auf die Zylinder 18 verteilt. Obgleich ein einzelner Zylinder 18 veranschaulicht ist, ist klar, dass das koordinierte Drehmomentsteuersystem der Erfindung in Motoren realisiert werden kann, die mehrere Zylinder, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und 12 Zylinder, haben.
Eine (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt Kraftstoff ein, der mit der Luft kombiniert wird, während er durch einen Einlassschlitz in den Zylinder 18 angesaugt wird. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Einspritzvorrichtung sein, der ein elektronisches oder mechanisches Kraftstoffeinspritzsystem 20, eine Düse oder ein Schlitz eines Vergasers oder eines anderen Systems zum Mischen von Kraftstoff mit Einlassluft zugeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird so gesteuert, dass sie in jedem Zylinder 18 ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis) liefert.
Ein Einlassventil 22 öffnet und schließt wahlweise, um zu ermöglichen, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder 18 eintritt. Die Einlassventilstellung wird durch eine Einlassnockenwelle 24 reguliert. Ein (nicht gezeigter) Kolben komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18. Eine Zündkerze 26 löst die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, was den Kolben in dem Zylinder 18 antreibt. Der Kolben treibt wiederum eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle an, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Wenn ein Auslassventil 28 in einer offenen Stellung ist, wird das Verbrennungsabgas in dem Zylinder 18 aus einem Auslassschlitz gezogen. Die Auslassventilstellung wird durch eine Auslassnockenwelle 30 reguliert. Das Abgas wird in einem Abgassystem behandelt und an die Atmosphäre freigesetzt. Obgleich ein einziges Einlassventil 22 und ein einziges Auslassventil 28 veranschaulicht sind, ist klar, dass der Motor 12 mehrere Einlassventile 22 und Auslassventile 28 pro Zylinder 18 enthalten kann.
Das Motorsystem 10 kann einen Einlassnocken-Phasenlageneinsteller 32 und einen Auslassnocken-Phasenlageneinsteller 34 enthalten, die die Drehzeitgebung der Einlassnockenwelle 24 bzw. der Auslassnockenwelle 30 regulieren. Genauer kann die Zeitgebung oder der Phasenwinkel der Einlassnockenwelle 24 bzw. der Auslassnockenwelle 30 in Bezug aufeinander oder in Bezug auf eine Lage des Kolbens in dem Zylinder 18 oder in Bezug auf eine Kurbelwellenstellung nachgestellt oder vorgestellt werden. Auf diese Weise können die Stellungen des Einlassventils 22 und des Auslassventils 28 in Bezug aufeinander oder in Bezug auf einen Ort des Kolbens in dem Zylinder 18 reguliert werden. Dadurch, dass die Stellungen des Einlassventils 22 und des Auslassventils 28 reguliert werden, wird die Menge des in den Zylinder 18 aufgenommenen Luft/Kraftstoff-Gemischs und somit das Motordrehmoment reguliert.
Außerdem kann das Motorsystem 10 ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 36 enthalten. Das AGR-System 36 enthält ein AGR-Ventil, das den Abgasdurchfluss zurück in den Einlassverteiler 14 reguliert. Das AGR-System ist allgemein zur Regulierung von Emissionen realisiert. Allerdings beeinflusst die Abgasluftmasse, die in den Einlassverteiler 14 rückgeführt wird, außerdem die Motordrehmomentabgabe.
Ein Steuermodul 40 betreibt den Motor anhand der koordinierten Drehmomentsteuerungs-Vorgehensweise der Erfindung. Genauer erzeugt das Steuermodul 40 anhand der Motordrehmomentanforderung (T_REQ) sowie eines durch einen Drosselklappenstellungssensor (TPS) 42 erzeugten Drosselklappenstellungssignals ein Drosselklappensteuersignal. Die T_REQ wird anhand der Fahrereingabe 43 wie etwa einer Fahrpedalstellung erzeugt. Das Steuermodul 40 weist der Drosselklappe 16 eine stationäre Stellung zu, um eine effektive Drosselklappenfläche (A_THR) zu erreichen. Ein (nicht gezeigtes) Drosselklappenstellglied stellt anhand des Drosselklappensteuersignals die Drosselklappenstellung ein. Das Drosselklappenstellglied kann einen Elektromotor oder einen Schrittmotor enthalten, was eine begrenzte und/oder grobe Steuerung der Drosselklappenstellung liefert. Außerdem reguliert das Steuermodul 40 das Kraftstoffeinspritzsystem 20, die Nockenwellen-Phasenlageneinsteller 32, 34 und das AGR-System 36, um T_REQ zu erreichen.
Ein Einlasslufttemperatursensor (IAT-Sensor) 44 ist verantwortlich für eine Temperatur des Einlassluftdurchflusses und erzeugt ein Einlasslufttemperatursignal. Ein Luftmassendurchflusssensor (MAF-Sensor) 46 reagiert auf die Masse des Einlassluftdurchflusses und erzeugt ein MAF-Signal. Ein Verteilerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 48 reagiert auf den Druck in dem Einlassverteiler 14 und erzeugt ein MAP-Signal. Ein Motorkühlmitteltemperatursensor 50 reagiert auf eine Kühlmitteltemperatur und erzeugt ein Motortemperatursignal. Ein Motordrehzahlsensor 52 reagiert auf eine Drehzahl (d. h. RPM) des Motors 12 und erzeugt ein Motordrehzahlsignal. Jedes der durch die Sensoren erzeugten Signale wird durch das Steuermodul 40 empfangen.
Außerdem kann das Motorsystem 10 einen Turbokompressor oder Lader 54 enthalten, der durch den Motor 12 oder durch das Motorabgas angetrieben wird. Der Turbokompressor 54 komprimiert Luft, die aus dem Einlassverteiler 14 angesaugt wird. Insbesondere wird Luft in eine Zwischenkammer des Turbokompressors 54 angesaugt. Die Luft in der Zwischenkammer wird in einen (nicht gezeigten) Kompressor angesaugt und darin komprimiert. Die Druckluft fließt über ein Rohr 56 in den Einlassverteiler 14 zurück, um sie in den Zylindern 18 zu verbrennen. In dem Rohr 56 ist ein Umgehungsventil 58 angeordnet, das den Durchfluss der Druckluft zurück in den Einlassverteiler 14 reguliert.
Der Einlassverteiler 14 kann ein aktiver Einlassverteiler (AIM) mit mehreren Einlassluft-Sammelkammern sein. Der Einlassverteiler 14 kann von dem Typ mit diskreter Stellung oder von dem kontinuierlich veränderlichen Typ sein. Einlassverteiler mit diskreter Stellung enthalten mehrere Einlassluft-Sammelkammern, die durch ein Abstimmventil 60 geteilt sind, oder Konstruktionen mit kurzem/langem Läufer mit Sperrventilen. Kontinuierlich veränderliche Einlassverteiler enthalten Konstruktionen mit veränderlicher Läuferlänge. Obgleich 1 einen Einlassverteiler mit diskreter Stellung veranschaulicht, wird vorausgesehen, dass die Motorsteuerung der Erfindung auch in einem AIM vom kontinuierlich veränderlichen Typ realisiert werden kann. Eine Resonanzgeometriekonfiguration des Einlassverteilers 14 wird anhand der Betriebskategorien des Motors 10 so eingestellt, wie es ausführlicher in der US 2005/0161 013 A1 diskutiert ist. Die Resonanzgeometriekonfigurationen enthalten eine abgestimmte Konfiguration und eine verstimmte Konfiguration.
Das Einlassverteiler-Abstimmventil 60 teilt den Einlassverteiler wahlweise in eine erste und eine zweite Einlassluft-Sammelkammer (nicht gezeigt). Wenn das Abstimmventil 60 in einer offenen Stellung ist, wird die Fluidverbindung über den gesamten Einlassverteiler 14 freigegeben, wobei der Einlassverteiler 14 in einem verstimmten Zustand ist. Wenn das Abstimmventil 60 in einer geschlossenen Stellung ist, wird der Einlassverteiler 14 in eine erste und eine zweite Einlassluft-Sammelkammer getrennt, wobei die Fluidverbindung zwischen der ersten Einlassluftkammer und der zweiten Einlassluftkammer gehemmt ist und der Einlassverteiler 14 in einem abgestimmten Zustand ist. In dem abgestimmten Zustand ist der Liefergrad (V_EFF) bei gleichem MAP höher als in dem verstimmten Zustand. Im Ergebnis werden in dem abgestimmten Zustand mehr Luft und Kraftstoff zu dem Zylinder 20 zugegeben und in ihm gehalten als in dem verstimmten Zustand. Somit ist die Einlassverteilerabstimmung ein effektives Mittel, um die Leistungsdichte des Motors 10 bei Volllastbedingungen zu verbessern. Außerdem kann das Steuermodul 40 das Abstimmventil 60 regulieren, um T_REQ zu erreichen.
Das koordinierte Drehmomentsteuersystem der Erfindung reguliert anhand von A_THR die Motordrehmomentabgabe und anhand der bei dem Motor 12 realisierten Vorrichtungen einen oder mehrere Vorrichtungssollwerte (D_X). Die beispielhaften Vorrichtungen enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, den Einlassnocken-Phasenlageneinsteller 32, den Auslassnocken-Phasenlageneinsteller 34, das AGR-System 36, den Turbokompressor 54 und das Einlassverteiler-Abstimmventil 60. Die Vorrichtungssollwerte enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, einen Einlassphasenlageneinsteller-Sollwert (D_IPHSR), einen Auslassphasenlageneinsteller-Sollwert (D_EPHSR), einen AGR-Sollwert (D_AGR), einen Umgehungsventil-Sollwert (D_BPV) und einen Einlassverteiler-Abstimmventil-Sollwert (D_IMTV). Die Drosselklappe 16 wird anhand von A_THR reguliert und eine oder mehrere der Vorrichtungen werden anhand ihrer jeweiligen Vorrichtungssollwerte (d. h. D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV und D_IMTV) reguliert, um T_REQ zu erreichen.
A_THR wird anhand eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF_DES) und eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP_DES) bestimmt. MAF_DES wird anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC_DES) bestimmt und ist durch die folgenden Beziehungen charakterisiert: APC_DES = T –1 / APC(T_REQ, S, I, E, AF, OT, N); und
wobei:

S: die Zündeinstellung;
I: der Einlassnockenphasenwinkel;
E: der Auslassnockenphasenwinkel;
AF: das Luft/Kraftstoff-Verhältnis;
OT: die Öltemperatur; und
N: die Anzahl der Zylinder ist.

MAP_DES wird anhand der RPM bestimmt und T_REQ ist durch die folgende Gleichung charakterisiert: MAP_DES = T –1 / MAP((T_REQ + f(ΔT)), S, I, E, AF, OT, N) wobei ΔT die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehmomentschätzwert ist. Die Berechnung von MAF_DES, APC_DES und MAP_DES ist ausführlicher in der US 6840215 B1 diskutiert. Der Vorrichtungssollwert (D_X) wird anhand der Motordrehzahl und von APC_DES bestimmt. Im Allgemeinen kann D_X aus einer Nachschlagetabelle bestimmt oder anhand der Motordrehzahl und von APC_DES berechnet werden.
Anhand von 2 wird des Motordrehmomentsteuersystem nun ausführlicher diskutiert. In Schritt 100 bestimmt die Steuerung, ob der Motor 12 läuft. Falls der Motor 12 nicht läuft, wird die Steuerung abgeschlossen. Falls der Motor 12 läuft, erzeugt die Steuerung in Schritt 102 anhand der Fahrereingabe 43 T_REQ. In Schritt 104 misst die Steuerung die momentane RPM und den momentanen MAP. In Schritt 106 bestimmt die Steuerung anhand von T_REQ und RPM MAP_DES. In Schritt 108 bestimmt die Steuerung anhand von T_REQ und D_X APC_DES.
In Schritt 110 bestimmt die Steuerung einen Drehmomentschätzwert (TEST). Wie ausführlich im US 6704638 B2 diskutiert ist, dessen Offenbarung hier explizit durch Literaturhinweis eingefügt ist, wird T_EST anhand der RPM, der Zündung und eines Verdünnungsschätzwerts unter Verwendung einer Drehmomentschätzfunktion des stationären Zustands bestimmt. In Schritt 112 berechnet die Steuerung anhand von T_REQ und T_EST eine Luft-Pro-Zylinder-Korrektur (APC_CORR). In Schritt 114 korrigiert die Steuerung anhand der APC_CORR APC_DES.
In Schritt 116 bestimmt die Steuerung anhand des korrigierten APC_DES MAF_DES. In Schritt 118 wird anhand von MAP_DES und MAF_DES A_THR bestimmt. In Schritt 120 bestimmt die Steuerung anhand der RPM und von APC_DES D_X (z. B. D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV und D_IMTV). In Schritt 122 betreibt die Steuerung anhand von A_THR und D_X den Motor und wird zu Schritt 100 zurückgeschleift.
Anhand von 3 werden nun beispielhafte Module diskutiert, die die koordinierte Drehmomentsteuerung der Erfindung ausführen. Die Module enthalten ein Vorrichtungsplanungsmodul 200, ein T_EST-Berechnungsmodul 202, ein MAP_DES-Berechnungsmodul 204, ein APC_DES-Berechnungsmodul 210, ein Korrekturmodul 212, ein MAF_DES-Berechnungsmodul 214, ein A_THR-Berechnungsmodul 216 und ein Motorsteuermodul 218.
Das Vorrichtungsplanungsmodul 200 bestimmt anhand von APC_DES und der RPM D_X. D_X wird über ein Filter 220 (z. B. über ein Tiefpassfilter) an das MAP_DES-Berechnungsmodul 204 und an das APC_DES-Berechnungsmodul 210 geliefert. Das MAP_DES-Berechnungsmodul 204 berechnet anhand von D_X, der RPM und von T_REQ MAP_DES. MAP_DES wird an das A_THR-Berechnungsmodul 216 geliefert. Das APC_DES-Berechnungsmodul 210 berechnet anhand von T_REQ und D_X APC_DES.
Das T_EST-Berechnungsmodul 202 berechnet TEST und liefert es an ein Summierglied 222. Das Summierglied 222 liefert eine Differenz zwischen T_REQ und T_EST, die an das Korrekturmodul 212 geliefert wird. Durch das Korrekturmodul 212 wird APC_CORR bestimmt und an ein Summierglied 224 geliefert. Das Summierglied 224 liefert anhand der Summe von APC_DES und APC_CORR das korrigierte APC_DES und liefert das korrigierte APC_DES an das MAF_DES-Berechnungsmodul 214 sowie über ein Filter 226 (z. B. über ein Tiefpassfilter) an das Vorrichtungsplanungsmodul 200.
Das MAF_DES-Berechnungsmodul 214 berechnet anhand des korrigierten APC_DES MAF_DES und liefert MAF_DES an das A_THR-Berechnungsmodul 216. A_THR und D_X werden an das Motorsteuermodul 218 geliefert, das anhand dessen Steuersignale erzeugt. Ein Steuersignal betätigt die Drosselklappe, um A_THR zu erreichen, und ein weiteres Steuersignal oder weitere Steuersignale betätigen die Vorrichtung oder die Vorrichtungen (z. B. den Einlassnocken-Phasenlageneinsteller 32, den Auslassnocken-Phasenlageneinsteller 34, das AGR-System 36 und das Einlassverteiler-Abstimmventil 60), um T_REQ zu erreichen.
In 4 ist nun eine alternative Konfiguration der beispielhaften Module aus 3 veranschaulicht. Die alternative Konfiguration korrigiert T_REQ anhand von T_EST. Genauer bestimmt das Korrekturmodul 212 anhand von T_EST einen Drehmomentkorrekturfaktor (T_CORR). Ein Summierglied 225 liefert anhand von T_REQ und von T_CORR ein korrigiertes T_REQ. Das korrigierte T_REQ wird an das MAP_DES-Berechnungsmodul 204 und an das APC_DES-Berechnungsmodul 210 geliefert. Auf diese Weise wird das APC_DES von dem APC_DES-Berechnungsmodul ohne Korrektur direkt an das MAF_DES-Berechnungsmodul 214 geliefert. Der Rest der Module funktioniert wie oben anhand von 3 beschrieben.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Drehmomentsteuersystem zum Regulieren des Betriebs eines Motors, das eine Drosselklappe, die einen Luftdurchfluss in den Motor reguliert, und eine Vorrichtung, die eine Drehmomentabgabe des Motors reguliert, enthält. Ein erstes Modul bestimmt anhand eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP) und eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF) eine Drosselklappenfläche und ein zweites Modul bestimmt anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl einen Vorrichtungssollwert. Ein drittes Modul erzeugt anhand der Drosselklappenfläche ein Drosselklappensteuersignal, um die Drosselklappe zu steuern, und erzeugt anhand des Vorrichtungssollwerts ein Vorrichtungssteuersignal, um die Vorrichtung zu steuern.

Claims

Drehmomentsteuersystem zum Regulieren des Betriebs eines Motors (12), wobei das Drehmomentsteuersystem umfasst: eine Drosselklappe (16), die den Luftdurchfluss in den Motor (12) reguliert; neben der Drosselklappe (16) eine Vorrichtung (32, 34, 36, 54, 60), die eine Drehmomentabgabe des Motors (12) reguliert; ein erstes Modul (216), das anhand eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP) und eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF) eine effektive Drosselklappenfläche (A_THR) bestimmt; und ein zweites Modul (200), das anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl (RPM) einen Vorrichtungssollwert (D_X, D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV, D_IMTV) bestimmt; und ein drittes Modul (218), das anhand der effektiven Drosselklappenfläche (A_THR) ein Drosselklappensteuersignal zur Steuerung der Drosselklappe (16) erzeugt und anhand des Vorrichtungssollwerts (D_X, D_IPHSR, D_EPHSR, D_AGR, D_BPV, D_IMTV) ein Vorrichtungssteuersignal zur Steuerung der Vorrichtung (32, 34, 36, 54, 60) erzeugt.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Nocken-Phasenlageneinsteller (32, 34) enthält, der einen Phasenwinkel einer Nockenwelle (24, 30) relativ zu einer Drehstellung des Motors (12) reguliert.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle eine Einlassnockenwelle (24) enthält.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle eine Auslassnockenwelle (30) enthält.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) enthält, das einen Abgasdurchfluss in einen Einlassverteiler (14) des Motors (12) reguliert.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Einlassverteilerventil (60) enthält, das ein Volumen eines Einlassverteilers (14) wahlweise aufteilt.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Turbokompressor (54) enthält, der Druckluft an den Motor (12) liefert.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein viertes Modul (204), das anhand der Motordrehzahl und einer Drehmomentanforderung den gewünschten MAP bestimmt.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein viertes Modul (214), das anhand der gewünschten APC den gewünschten MAF bestimmt.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein viertes Modul (210), das anhand der Drehmomentanforderung und eines Vorrichtungsplanungs-Rückkopplungssignals die gewünschte APC bestimmt.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte APC anhand eines APC-Korrekturfaktors korrigiert wird.
Drehmomentsteuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der APC-Korrekturfaktor anhand einer Drehmomentanforderung und eines Drehmomentschätzwerts bestimmt wird.
Verfahren zum Regulieren des Betriebs eines Motors anhand eines koordinierten Drehmomentsteuersystems, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer effektiven Drosselklappenfläche anhand eines gewünschten Verteilerabsolutdrucks (MAP) und eines gewünschten Verteilerluftdurchflusses (MAF); Bestimmen eines Vorrichtungssollwerts anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl (RPM); Erzeugen eines Drosselklappensteuersignals anhand der effektiven Drosselklappenfläche; Erzeugen eines Vorrichtungssteuersignals anhand des Vorrichtungssollwerts; Regulieren einer Drosselklappe anhand des Drosselklappensteuersignals, um den Luftdurchfluss in den Motor einzustellen; und Regulieren einer neben der Drosselklappe vorgesehenen Vorrichtung anhand des Vorrichtungssteuersignals, um eine Drehmomentabgabe des Motors einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Bestimmen eines Nockenphasenlagen-Sollwerts anhand einer gewünschten Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl; Erzeugen eines Nockenphasenlagen-Steuersignals anhand des Nockenphasenlagen-Sollwerts; Regulieren eines Nocken-Phasenlageneinstellers anhand des Nockenphasenlagen-Steuersignals, um eine Drehmomentabgabe des Motors einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken-Phasenlageneinsteller einen Phasenwinkel einer Nockenwelle relativ zu einer Drehstellung des Motors reguliert.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle eine Einlassnockenwelle enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle eine Auslassnockenwelle enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) enthält, das einen Abgasdurchfluss in einen Einlassverteiler des Motors reguliert.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Einlassverteilerventil enthält, das ein Volumen des Einlassverteilers wahlweise aufteilt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Turbokompressor enthält, der Druckluft an den Motor liefert.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Bestimmen des gewünschten MAP anhand der Motordrehzahl und einer Drehmomentanforderung.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Bestimmen des gewünschten MAF anhand der gewünschten APC.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Bestimmen der gewünschten APC anhand der Drehmomentanforderung und eines Vorrichtungsplanungs-Rückkopplungssignals.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte APC anhand eines APC-Korrekturfaktors korrigiert wird.