DE102006028096A1

DE102006028096A1 - Algorithmus zur Abschätzung der dynamischen Motorpumparbeit

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Publication number: DE102006028096A1
Application number: DE102006028096A
Authority: DE
Inventors: Douglas E. Hartland Trombley; Kenneth Brighton Buslepp; John M. Novi Gunselman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2026-06-20
Also published as: DE102006028096B4; US7127346B1

Abstract

Ein Motorsteuerungssystem, das einen Betrieb eines Motors reguliert, enthält ein Einlassventil, das einen Lufteinlass in einen Zylinder des Motors reguliert, und ein Auslassventil, das ein Ausströmen aus dem Zylinder reguliert. Ein Steuerungsmodul bestimmt ein Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils und berechnet, basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils, ein Einlasspumpdrehmoment. Das Steuerungsmodul bestimmt ein Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils und berechnet, basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils, ein Auslasspumpdrehmoment. Das Steuerungsmodul berechnet, basierend auf dem Einlasspumpdrehmoment und dem Auslasspumpdrehmoment, ein Nettopumpdrehmoment und reguliert auf der Basis des Nettopumpdrehmoments einen Motorbetrieb.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vom 23. Juni 2005 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/693246. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist mit Verweis hierin einbezogen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf eine Berechnung einer dynamischen Motorpumparbeit für eine drehmomentgestützte Motorsteuerung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft/Kraftstoffgemisch, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Konkreter wird Luft in Zylinder des Motors gesaugt und darin mit Kraftstoff vereinigt. Das Luft/Kraftstoffgemisch wird durch einen Kolben komprimiert und gezündet, um den Kolben innerhalb des Kolbens anzutreiben. Das Verbrennungsprodukt oder Abgas wird aus dem Zylinder ausgestoßen, und ein frisches Luft/Kraftstoffgemisch wird für eine folgende Verbrennung vorbereitet. Motorpumparbeit ist erforderlich, um das Ansaugen bzw. Einlassen und Ausströmen bzw. Auslassen anzutreiben, was die Drehmomentabgabe des Motors beein trächtigt. Daher muss Motorpumparbeit berücksichtigt werden, wenn ein Motorbetrieb reguliert wird.

Ein Ventiltrieb reguliert den Lufteinlass und -auslass zu und von den Zylindern. Herkömmliche Motoren weisen feste Ventiltriebe auf, wodurch ein Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen in Bezug auf jeweilige Kurbelwellenwinkel stattfinden. Herkömmliche Motorsteuerungssysteme beziehen folglich kalibrierte Nachschlagetabellen ein, die Informationen für den Motorbetrieb einschließlich, nicht aber darauf beschränkt, Motorpumparbeit liefern. Auf diese Weise kalibrieren Ingenieure Nachschlagetabellen für einen spezifischen Motortyp, und das Motorsteuerungssystem reguliert einen Betrieb des Motors basierend auf der Nachschlagetabelle. Modernere Motorsteuerungssysteme wurden jedoch zunehmend komplex. Beispielsweise können Motoren variable Hub- und Ventilverstellungsmechanismen enthalten, die ein Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel auf der Basis von Motorbetriebszuständen einstellen. Als Folge wurde eine Nachschlagekalibrierung für Motoren mit verstellbaren Ventiltrieben geschaffen, was die gesamten Systemkosten erhöht. Alternativ dazu wurden die Nachschlagetabellen vereinfacht. Dies vermindert jedoch die Genauigkeit eines Motorbetriebs.

ZUSAMMENFASSUNG DE ERFINDUNG

Dementsprechend liefert die vorliegende Erfindung ein Motorsteuerungssystem, das einen Betrieb eines Motors reguliert. Das Motorsteuerungssystem umfasst ein Einlassventil, das einen Lufteinlass in einen Zylinder des Motors reguliert, und ein Auslassventil, das einen Auslass aus dem Zylinder reguliert. Ein Steuerungsmodul bestimmt ein Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils und berechnet auf der Basis des Zylindervolumens beim Schließen des Einlassventils und des Zylindervolumens beim Öffnen des Einlassventils ein Einlasspumpdrehmoment. Das Steuerungsmodul bestimmt ein Zylindervolumen beim Schließen eines Auslassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen eines Auslassventils und berechnet auf der Basis des Zylindervolumens beim Schließen des Auslassventils und des Zylindervolumens beim Öffnen des Auslassventils ein Auslasspumpdrehmoment. Das Steuerungsmodul berechnet basierend auf dem Einlasspumpdrehmoment und dem Auslasspumpdrehmoment ein Nettopumpdrehmoment und reguliert auf der Basis des Nettopumpdrehmoments einen Motorbetrieb.

In anderen Ausführungen bestimmt das Steuerungsmodul einen Einlassschließwinkel der Kurbelwelle beim Schließen des Einlassventils. Das Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils wird auf der Basis des Einlassschließwinkels der Kurbelwelle bestimmt. Das Steuerungsmodul bestimmt einen Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle beim Öffnen des Einlassventils, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils basierend auf dem Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt wird. Eine Einlassnockenwelle reguliert ein Öffnen und Schließen des Einlassventils in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel, und ein Sensor überwacht einen Einlassnockenwellenwinkel. Das Steuerungsmodul bestimmt den Kurbelwellenwinkel auf der Basis des Einlassnockenwellenwinkels, und sowohl der Einlassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle werden auf der Basis des Kurbelwellenwinkels bestimmt.

In anderen Ausführungen bestimmt das Steuerungsmodul einen Auslassschließwinkel der Kurbelwelle beim Schließen des Auslassventils. Das Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils wird basierend auf ei nem Auslassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt. Das Steuerungsmodul bestimmt einen Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle beim Öffnen des Auslassventils. Das Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils wird basierend auf dem Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt. Eine Auslassnockenwelle reguliert ein Öffnen und Schließen des Auslassventils in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel, und ein Sensor überwacht einen Auslassnockenwellenwinkel. Das Steuerungsmodul bestimmt den Kurbelwellenwinkel basierend auf dem Auslassnockenwellenwinkel. Sowohl der Auslassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle werden auf der Basis des Kurbelwellenwinkels bestimmt.

In noch einer weiteren Ausführung enthält das Motorsteuerungssystem ferner einen Absolutladedrucksensor, der einen Absolutladedruck eines Ansaug- bzw. Einlasskrümmers des Motors überwacht. Das Einlasspumpdrehmoment wird auf der Basis des Absolutladedrucks berechnet.

In noch einer weiteren Ausführung bestimmt das Steuerungsmodul einen Ausström- bzw. Auslassdruck. Das Auslasspumpdrehmoment wird basierend auf dem Absolutdruck des Auslasskrümmers berechnet.

Weitere Bereiche einer Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden gelieferten detaillierten Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte sich verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, obgleich sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur zu Veranschaulichungszwecken und nicht zur Beschränkung des Umfangs der Erfindung gedacht sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:
1 ein Funktionsdiagramm eines Verbrennungsmotorsystems ist, das ein dynamisches Motorsteuerungssystem gemäß der Erfindung enthält;
2 ein Flussdiagramm ist, das Schritte veranschaulicht, die vom Motorsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden; und
3 ein Signalflussdiagramm ist, das eine Berechnung des Pumpdrehmoments veranschaulicht, die durch den Motorpumpalgorithmus ausgeführt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Nutzungen beschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugsziffern verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zweckbestimmt oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität liefern.
Bezug nehmend nun auf 1 ist ein Motorsystem 10 schematisch veranschaulicht und schließt einen Motor 12 ein. Der Motor 12 weist einen Ansaug- bzw. Einlasskrümmer 14, einen Abgas- bzw. Auslasskrümmer 16, mehrere Zylinder 18, eine Kurbelwelle 20 und einen (nicht dargestellten) Ventiltrieb auf. Luft strömt durch eine Drossel 22 in den Einlasskrümmer 14 und wird zu den Zylindern 18 verteilt. Ein Kraftstoffsystem 24 liefert Kraftstoff über (nicht dargestellte) Kraftstoffeinspritzer an die Zylinder 18. Das Kraftstoffsystem 24 reguliert ein Luft-Kraftstoffverhältnis der Zylinder 18. Das Luft/Kraftstoffgemisch wird innerhalb der Zylinder 18 verbrannt, um (nicht dargestellte) Kolben anzutreiben.
Die Kurbelwelle 20 wird durch die Kolben während eines Verbrennungsprozesses drehend angetrieben. Die Kurbelwelle 20 treibt über eine (nicht dargestellte) Steuerkette den Ventiltrieb drehend an. Der Ventiltrieb schließt eine Einlass- und Auslassnockenwelle 26 bzw. 28 ein, die (nicht dargestellte) Einlass- bzw. Auslassventile regulieren. Phasensteuereinrichtungen 27, 29 für die Einlass- und Auslassnockenwelle sind vorgesehen und manipulieren jeweils die Drehlage der Einlass- und Auslassnockenwellen 26, 28 in Bezug auf die Drehlage der Kurbelwelle 20. Konkreter ist die Einlassnockenwelle 26 insbesondere in HI- oder LO-Modi betreibbar, wobei die Öffnungs- und Schließwinkel der Einlassventile basierend auf dem Modus variieren. Im HI-Modus öffnen z.B. die Einlassventile, wenn die Kurbelwelle einen Winkel (z.B. 318°) erreicht, und schließen, wenn die Kurbelwelle einen anderen Winkel (z.B. 112°) liegt. In dem LO-Modus öffnen die Einlassventile, wenn die Kurbelwelle einen Winkel (z.B. 327°) erreicht, und schließen, wenn die Kurbelwelle bei einem anderen Winkel (z.B. 175°) liegt. Kurz gesagt werden das Öffnen und Schließen der Ein lassventile im LO-Modus in Bezug auf den HI-Modus verzögert. Der Nockenmodus wird basierend auf der Motordrehzahl und Motorlast ausgewählt. Der LO-Modus ist kraftstoffsparender und wird während Bedingungen mit niedriger Motordrehzahl und niedriger Last (z.B. Konstantfahrverbrauch) ausgewählt. Der HI-Modus wird während Bedingungen mit hoher Motordrehzahl und hoher Last (z.B. starke Beschleunigung) ausgewählt.
Ein Steuerungsmodul 30 reguliert einen Betrieb des Motors 12 basierend auf Betriebszuständen des Fahrzeugs. Ein Sensor 32 für einen Krümmer- bzw. Absolutladedruck (MAP) spricht auf den Druck innerhalb des Einlasskrümmers 14 an und erzeugt ein MAP-Signal für das Steuerungsmodul. Ein Sensor 34 für den Auslassdruck spricht auf den Druck innerhalb des Auslasskrümmers 16 oder Auslassgegendruck (P_EXH) an und erzeugt ein Auslassdrucksignal für das Steuerungsmodul. Alternativ dazu kann ein Auslassgegendruck durch das Steuerungsmodul auf der Basis eines Luftdrucksignals berechnet werden, das von einem (nicht dargestellten) Luftdrucksensor erzeugt wird.
Das Steuerungsmodul 30 reguliert einen Betrieb des Motors 12 basierend auf dem Motorsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung. Konkreter reguliert das Steuerungsmodul 30 den Motor, um eine gewünschte Drehmomentabgabe zu erzielen, die auf dem verfügbaren Drehmoment (T_AVAIL), um die Kurbelwelle anzutreiben, basiert. Das Drehmoment ist die Nettokraft, die in einem Zylinder in einem beliebigen Moment während eines Motorverbrennungszyklus wirkt. T_AVAIL des Motors ist gleich der Summe der momentanen Drehmomente der einzelnen Zylinder.
Ein nützlicheres relatives Motorleistungsmaß ist der mittlere effektive Druck (MEP), der bestimmt wird, indem die Arbeit pro Zyklus durch das pro Zyklus verdrängte Zylindervolumen geteilt wird. MEP ist definiert als ein konstanter Druck in den Zylindern, der, falls er während eines Expansionshubs des Motors, um Arbeit zu erzeugen, ausgeübt würde, die äquivalente Arbeit erzeugen würde. MEP wird als Arbeit pro Motorzyklus berechnet und kann durch die folgende Gleichung gekennzeichnet werden:
Brennkammerdrücke, die in den Zylindern während aller Phasen des Verbrennungszyklus eines Zylinders auftreten, werden gemittelt, um MEP zu erhalten. Konkreter schließt MEP einen Satz individueller MEPs ein, die einen angezeigten mittleren effektiven Druck (IMEP), einen reibungsbezogenen mittleren effektiven Druck (FMEP), einen auf den Motorbetrieb bezogenen mittleren Druck (MMEP) und einen auf den Pumpbetrieb bezogenen mittleren effektiven Druck (PMEP) einschließen.
Die Arbeit, die verfügbar ist, um die Kurbelwelle anzutreiben, kann in Form eines Brems-MEP (BMEP) definiert werden. BMEP kann aus der Summe von IMEP, PMEP und FMEP berechnet werden. IMEP entspricht der durch Verbrennung erzeugten Arbeit, die zur Verfügung steht, um auf einen Kolben zu wirken. Konkreter entspricht IMEP der über die 360° der Kompressions- und Expansionshube verfügbaren Arbeit. Ein Netto-MEP (NMEP) entspricht einer Nettoarbeit, die über die gesamten 720° des Motorzyklus zur Verfügung steht. NMEP ist die nützliche Nettoarbeit, die durch den Verbrennungs- und Luftstromprozess erzeugt wird, und ist gleich der Summe von IMEP und PMEP. FMEP entspricht der Arbeit, die von einem Motor über die gesamten 720° des Motorzyklus verbraucht wird. Konkreter schließt FMEP mechanische Reibung, Kurbelgehäuse pumpen, Ventilationsverlust (engl. windage), Öl und Wasserpumpenantrieb und parasitäre Verluste ein.
Wie oben diskutiert wurde, basiert BMEP zum Teil auf PMEP. PMEP entspricht der Arbeit, die von einem Kolben geleistet wird, um frische Ladung in einen Zylinder zu ziehen und verbrauchte Ladung aus einem Zylinder auszustoßen, und kann durch die folgende Gleichung gekennzeichnet werden:
wobei W_{p_720°} die Pumparbeit ist, die vom Motor geleistet wird. W_{p_720°} kann durch die folgende Gleichung gekennzeichnet werden;
wobei P der Druck innerhalb des Zylinders und V das Hubvolumen des Zylinders ist.
W_{p_720°} kann definiert werden als eine Summe einer Einlasspumparbeit und Auslasspumparbeit, wie in der folgenden Gleichung festgestellt wird:
wobei P_I der Ansaug- bzw. Einlassdruck ist, P_E der Ausström- bzw. Auslassdruck, dV_I/dt die Änderung im Ansaughubvolumen ist und dV_E/dt die Änderung im Ausströmhubvolumen ist.
Es kann angenommen werden, dass P_I über den Ansaughub ungefähr konstant ist und dass P_E über den Ausströmhub ungefähr konstant ist. Diese Annahmen liefern die folgende vereinfachte Gleichung: WP_720° ≅ PI(VIVC – VIVO) + PE(VEVC – PEVO)wobei V_IVC ein Hubvolumen des Zylinders zur Zeit eines Schließens des Einlassventils (IVC) ist, V_IVO ein Hubvolumen des Zylinders zur Zeit eines Öffnens des Einlassventils (IVO) ist, V_EVC ein Hubvolumen des Zylinders zur Zeit eines Schließens des Auslassventils (EVC) ist und V_EVO ein Hubvolumen des Zylinders zur Zeit eines Öffnens des Auslassventils (EVO) ist.
Ein Pumpdrehmoment (T_P) kann auf der Basis von PMEP bestimmt werden. Da T_P T_AVAIL beeinflusst, basiert der Betrieb des Motors zumindest teilweise auf T_P. T_P wird auf der Basis der folgenden Gleichung bestimmt:
In Form von W_{P_720°} ist T_P definiert als:
Durch Bestimmen von W_{p_720°} kann T_P bestimmt und in einer drehmomentgestützten Regulierung des Motors genutzt werden.
Bezug nehmend nun auf 2 veranschaulicht ein Flussdiagramm die Schritte, die vom Motorsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. In Schritt 200 bestimmt eine Steuerung den Nockenmodus (z.B. HI/LO). In Schritt 202 bestimmt eine Steuerung den Einlassnockenwinkel (θ_INTCAM). θ_INTCAM kann basierend auf einem in die Nockenphasensteuereinrichtung 27 integrierten Sensor bestimmt werden. Die Steuerung bestimmt den Kurbelwellenwinkel (θ_CRANK) basierend auf θ_INTCAM in Schritt 204. In Schritt 206 bestimmt die Steuerung das Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils (V_IVC) basierend auf θ_CRANK und einer Kurbelwellenwinkelkonstante beim Schließen. Die Kurbelwellenwinkelkonstante basiert auf dem Nockenmodus und ist entweder ein Kurbelwellenwinkel beim Schließen im HI-Modus (θ_CRNKHICL) (z.B. 112°) oder ein Nockenwellenwinkel beim Schließen in dem LO-Modus (θ_CRNKLOCL) (z.B. 175°).
In Schritt 208 bestimmt die Steuerung das Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils (V_IVO) basierend auf θ_CRANK und einer Kurbelwellenwinkelkonstante beim Öffnen. Die Kurbelwellenwinkelkonstante basiert auf dem Nockenmodus und ist entweder ein Kurbelwellenwinkel beim Öffnen im HI-Modus (θ_CRNKHIOP) (z.B. 318°) oder ein Kurbelwellenwinkel beim Öffnen im LO-Modus (θ_CRNKLOOP) (z.B. 327°). In Schritt 210 bestimmt die Steuerung basierend auf V_IVC und V_IVO eine Änderung des Zylindervolumens während des Ansaugens (dV_INT).
In Schritt 212 bestimmt die Steuerung den Auslassnockenwellenwinkel (θ_EXHCAM). θ_EXHCAM kann basierend auf einem Sensor bestimmt werden, der in die Nockenphasensteuereinrichtung 29 integriert ist. In Schritt 214 bestimmt die Steuerung auf der Basis von θ_EXHCAM θ_CRANK. Die Steuerung bestimmt das Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils (V_EVC) basierend auf θ_CRANK und einer Kurbelwellenwinkelkonstante beim Schließen (θ_CRNKCL) (z.B. 361°) in Schritt 216. In Schritt 218 bestimmt die Steuerung das Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils (V_EVO) basierend auf θ_CRANK und einer Kurbelwellenwinkelkonstante beim Öffnen (θ_CRNKOP) (z.B. 609°). In Schritt 220 bestimmt die Steuerung basierend auf V_EVC und V_IVO eine Änderung des Zylindervolumens während des Ausströmens (dV_EXH).
In Schritt 222 bestimmt die basierend auf dV_INT und MAP Steuerung ein Einlasspumpdrehmoment (T_PINT). Die Steuerung bestimmt basierend auf dV_EXH und P_EXH ein Auslasspumpdrehmoment (T_PEXH). Die Steuerung bestimmt auf der Basis von T_PINT und T_PEXH in Schritt 226 ein Nettopumpdrehmoment (T_PNET). In Schritt 228 wird basierend auf T_PNET der Motorbetrieb reguliert. Konkreter nutzt die Steuerung T_PNET, um T_AVAIL zu berechnen.
Bezug nehmend nun auf 3 veranschaulicht ein Signalflussdiagramm eine Berechnung von T_PNET. Die vorbestimmten Parameter (d.h. θ_CRNKHICL, und θ_CRNKLOCL), die die Schließwinkel der Einlassventile definieren, werden in ein Schaltmodul 300 eingegeben. Die vorbestimmten Parameter (d.h. θ_CRNKHIOP und θ_CRNKLOOP), die die Öffnungswinkel der Einlassventile definieren, werden in ein Schaltmodul 302 eingegeben. Ein Nockenmodussignal wird in beide Schaltmodule 300, 302 eingespeist. Das Schaltmodul 300 lässt basierend auf dem Nockenmodus θ_CRNKHICL oder θ_CRNKLOCL durch, und das Schaltmodul 302 lässt basierend auf dem Nockenmodus θ_CRNKHIOP oder θ_CRNKLOOP durch. Die Ausgabe des Schaltmoduls 300 wird an eine Summiereinrichtung 304 geliefert, und die Ausgabe der Schaltmoduls 302 wird an eine Summiereinrichtung 306 ausgegeben.
θ_INTCAM und eine Umwandlungskonstante (k) für den Nockenwellenwinkel werden in eine Multipliziereinrichtung 308 eingegeben. Die Multipliziereinrichtung bestimmt θ_CRANK auf der Basis von θ_INTCAM und k. An die Sum miereinrichtungen 304, 306 wird θ_CRANK geliefert. Die Summiereinrichtung 304 bestimmt einen Kurbelwellenwinkel beim Schließen eines Einlassventils (θ_CRNKINTCL) und gibt θ_CRNKINTCL an ein Umwandlungsmodul 310 aus. Das Umwandlungsmodul 310 bestimmt V_IVC basierend auf θ_CRNKINTCL. Das Umwandlungsmodul 310 gibt V_IVC an eine Summiereinrichtung 314 aus. Die Summiereinrichtung 306 bestimmt einen Kurbelwellenwinkel beim Öffnen eines Einlassventils (θ_CRNKINTOP) und gibt θ_CRNKINTOP an ein Umwandlungsmodul 312 aus. Das Umwandlungsmodul 312 bestimmt V_IVO basierend auf θ_CRNKINTOP. Das Umwandlungsmoduls 312 gibt V_IVO an die Summiereinrichtung 314 aus.
Die Summiereinrichtung 314 bestimmt dV_INT als die Differenz zwischen V_IVC und V_IVO. dV_INT wird an ein T_PINT berechnendes Modul 320 ausgegeben. Das T_PINT berechnende Modul bestimmt T_PINT basierend auf dV_INT, MAP und anderen Faktoren einschließlich, nicht aber darauf beschränkt, eines Motorhubraums, eines Einheitsumwandlungsfaktors und π. T_PINT wird an eine Summiereinrichtung 322 ausgegeben.
θ_EXHCAM und eine Umwandlungskonstante (k) für den Kurbelwellenwinkel werden in eine Multipliziereinrichtung 324 eingegeben. Die Multipliziereinrichtung bestimmt θ_CRANK basierend auf θ_EXHCAM und k. θ_CRANK wird an Summiereinrichtungen 326 und 328 geliefert. Die Summiereinrichtung 326 bestimmt einen Kurbelwellenwinkel beim Schließen eines Auslassventils (θ_CRNKEXHCL) basierend auf θ_CRANK und einem Kurbelwellenschließwinkel (θ_CRANKCL) und gibt θ_CRNKEXHCKL an ein Umwandlungsmodul 330 aus. Das Umwandlungsmodul 330 bestimmt V_EVC basierend auf θ_CRNKEXHCL. Das Umwandlungsmodul 330 gibt V_EVC an eine Summiereinrichtung 332 aus. Die Summiereinrichtung 328 bestimmt einen Kurbelwellenwinkel beim Öffnen eines Auslassventils (θ_CRNKEXHOP) basierend auf θ_CRANK und einem Kurbelwellenöffnungswinkel (θ_CRANKOP) und gibt θ_CRNKEXHOP an ein Umwandlungsmodul 334 aus. Das Umwandlungsmodul 334 bestimmt V_EVO basierend auf θ_CRNKEXHOP. Das Umwandlungsmodul 334 gibt V_EVO an die Summiereinrichtung 332 aus.
Die Summiereinrichtung 334 bestimmt dV_EXH als Differenz zwischen V_EVO und V_EVO. dV_EXH wird an ein T_PEXH berechnendes Modul 336 ausgegeben. Das T_PEXH berechnende Modul bestimmt T_PEXH basierend auf dV_EXH, P_EXH und anderen Faktoren einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, des Motorhubraums, eines Einheitsumwandlungsfaktors und π. T_PEXH wird an die Summiereinrichtung 322 abgegeben. Die Summiereinrichtung 322 bestimmt T_PNET basierend auf T_PINT und T_PEXH.
Der Fachmann kann nun aus der vorliegenden Beschreibung erkennen, dass die allgemeinen Lehren der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden können. Obgleich diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen davon beschrieben wurde, soll daher der wahre Umfang der Erfindung nicht beschränkt sein, da andere Modifikationen dem Fachmann beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche ersichtlich werden.

Claims

Motorsteuerungssystem, das einen Betrieb eines Motors reguliert, mit: einem Einlassventil, das einen Lufteinlass in einen Zylinder des Motors reguliert; einem Auslassventil, das ein Ausströmen aus dem Zylinder reguliert; und einem Steuerungsmodul, das ein Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils bestimmt, das basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils ein Einlasspumpdrehmoment bestimmt, das ein Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und ein Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils bestimmt, das basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils ein Auslasspumpdrehmoment berechnet, das basierend auf dem Einlasspumpdrehmoment und dem Auslasspumpdrehmoment ein Nettopumpdrehmoment berechnet und das auf der Basis des Nettopumpdrehmoments einen Motorbetrieb reguliert.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul einen Einlassschließwinkel der Kurbelwelle beim Schließen des Einlassventils bestimmt, wobei das Zylin dervolumen beim Schließen des Einlassventils basierend auf dem Einlassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt wird, und einen Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle beim Öffnen des Einlassventils bestimmt, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils basierend auf dem Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 2, ferner mit: einer Einlassnockenwelle, die ein Öffnen und Schließen des Einlassventils in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel reguliert; und einem Sensor, der einen Einlassnockenwellenwinkel überwacht; wobei das Steuerungsmodul basierend auf dem Einlassnockenwellenwinkel den Kurbelwellenwinkel bestimmt und wobei sowohl der Einlassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle auf der Basis des Kurbelwellenwinkels bestimmt werden.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul einen Auslassschließwinkel der Kurbelwelle beim Schließen des Auslassventils bestimmt, wobei das Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils basierend auf dem Auslassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt wird, und einen Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle beim Öffnen des Auslassventils bestimmt, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils auf der Basis des Auslassöffnungswinkels der Kurbelwelle bestimmt wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 4, ferner mit: einer Auslassnockenwelle, die ein Öffnen und Schließen des Auslassventils in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel reguliert; und einem Sensor, der einen Auslassnockenwellenwinkel überwacht; wobei das Steuerungsmodul basierend auf dem Auslassnockenwellenwinkel den Kurbelwellenwinkel bestimmt und wobei sowohl der Auslassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Auslassöffnungswinkel de Kurbelwelle auf der Basis des Kurbelwellenwinkels bestimmt werden.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, ferner mit: einem Sensor für den Absolutladedruck, der einen Absolutladedruck eines Einlasskrümmers des Motors überwacht, wobei das Einlasspumpdrehmoment basierend auf dem Absolutladedruck berechnet wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul einen Auslassdruck bestimmt, wobei das Auslasspumpdrehmoment auf der Basis des Absolutladedrucks berechnet wird.
Verfahren zum dynamischen Regulieren eines Betriebs eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten: Bestimmen eines Zylindervolumens beim Schließen eines Einlassventils; Bestimmen eines Zylindervolumens beim Öffnen des Einlassventils; Berechnen eines Einlasspumpdrehmoments basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils; Bestimmen eines Zylindervolumens beim Schließen eines Auslassventils; Bestimmen eines Zylindervolumens beim Öffnen des Auslassventils; Berechnen eines Auslasspumpdrehmoments basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils; Berechnen eines Nettopumpdrehmoments basierend auf dem Einlasspumpdrehmoment und dem Auslasspumpdrehmoment; und Regulieren des Motorbetriebs basierend auf dem Nettopumpdrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit den Schritten: Bestimmen eines Einlassschließwinkels der Kurbelwelle beim Schließen des Einlassventils, wobei das Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils basierend auf dem Einlassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt wird; und Bestimmen eines Einlassöffnungswinkels der Kurbelwelle beim Öffnen eines Einlassventils, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils basierend auf dem Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt: Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels basierend auf einem Einlassnockenwellenwinkel, wobei sowohl der Einlassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle basierend auf dem Kurbelwellenwinkel bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit den Schritten: Bestimmen eines Auslassschließwinkels der Kurbelwelle beim Schließen eines Auslassventils, wobei das Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils basierend auf dem Auslassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt wird; und Bestimmen eines Auslassöffnungswinkels der Kurbelwelle beim Öffnen des Auslassventils, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils basierend auf dem Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt: Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels basierend auf einem Auslassnockenwellenwinkel, wobei sowohl der Auslassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle basierend auf dem Kurbelwellenwinkel bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit den Schritten: Überwachen eines Absolutladedrucks eines Einlasskrümmers des Motors, wobei das Einlasspumpdrehmoment basierend auf dem Absolutladedruck berechnet wird; und Bestimmen eines Auslassdrucks, wobei das Auslasspumpdrehmoment basierend auf dem Absolutladedruck berechnet wird.
Verfahren zum dynamischen Regulieren eines Betriebs eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten: Überwachen eines Einlassnockenwellenwinkels; Bestimmen eines Zylindervolumens beim Schließen eines Einlassventils und eines Zylindervolumens beim Öffnen des Einlassventils auf der Basis des Einlassnockenwellenwinkels; Berechnen eines Einlasspumpdrehmoments basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils; Überwachen eines Auslassnockenwellenwinkels; Bestimmen eines Zylindervolumens beim Schließen eines Auslassventils und eines Zylindervolumens beim Öffnen des Auslassventils auf der Basis des Auslassnockenwellenwinkels; Berechnen eines Auslasspumpdrehmoments basierend auf dem Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils und dem Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils; Berechnen eines Nettopumpdrehmoments auf der Basis des Einlasspumpdrehmoments und des Auslasspumpdrehmoments; und Regulieren des Motorbetriebs auf der Basis des Nettopumpdrehmoments.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den Schritten: Bestimmen eines Einlassschließwinkels der Kurbelwelle beim Schließen des Einlassventils, wobei das Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils basierend auf dem Einlassschließwinkel der Kurbelwelle bestimmt wird; und Bestimmen eines Einlassöffnungswinkels der Kurbelwelle beim Öffnen des Einlassventils, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Einlassventils basierend auf dem Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit dem Schritt: Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels auf der Basis des Einlassnockenwellenwinkels, wobei sowohl der Einlassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Einlassöffnungswinkel der Kurbelwelle basierend auf dem Kurbelwellenwinkel bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den Schritten: Bestimmen eines Auslassschließwinkels der Kurbelwelle beim Schließen des Auslassventils, wobei das Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils auf der Basis des Auslassschließwinkels der Kurbelwelle bestimmt wird; und Bestimmen eines Auslassöffnungswinkels der Kurbelwelle beim Öffnen des Auslassventils, wobei das Zylindervolumen beim Öffnen des Auslassventils auf der Basis des Auslassöffnungswinkels der Kurbelwelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit dem Schritt: Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels basierend auf dem Auslassnockenwellenwinkel, wobei sowohl der Auslassschließwinkel der Kurbelwelle als auch der Auslassöffnungswinkel der Kurbelwelle basierend auf dem Kurbelwellenwinkel bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den Schritten: Überwachen eines Absolutladedrucks eines Einlasskrümmers des Motors, wobei das Einlasspumpdrehmoment basierend auf dem Absolutladedruck berechnet wird; und Bestimmen eines Auslassdrucks, wobei das Auslasspumpdrehmoment basierend auf dem Absolutladedruck berechnet wird.