DE102007037625B4

DE102007037625B4 - Verfahren zur Detektion stationärer und transienter Luftströmungszustände für Maschinen mit Nockenphasenversteller

Info

Publication number: DE102007037625B4
Application number: DE102007037625A
Authority: DE
Inventors: Ronald A. Davis; Gregory P. Matthews
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: US7319929B1; CN101139954A; DE102007037625A1; CN101139954B

Abstract

Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem, das eine Luftmassenströmung in einen Zylinder (20) einer Maschine (12) ermittelt, welche einen Nockenphasenversteller (26) aufweist, umfassend:
einen herkömmlichen Transient/Stationär-Detektor, der ein Signal (Standard SS-Flag) ausgibt, welches anzeigt, ob ein Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage eines Krümmerabsolutdrucks stationär oder transient ist,
ein erstes Modul, das ermittelt, ob ein Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage einer Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) stationär oder transient ist, und das ein Signal ausgibt, das anzeigt, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist; und
ein zweites Modul (316), das die Luftmassenströmung unter Verwendung eines Luftmassenstromsensorsignals oder einer Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung basierend darauf ermittelt, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist,
wobei das zweite Modul (316) das Signal (Standard-SS-Flag) des herkömmlichen Transient/Stationär-Detektors und das Signal des ersten Moduls verwendet, um zu ermitteln, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Maschinensysteme von Fahrzeugen und insbesondere ein Detektieren eines Zustands einer Luftströmung, die an einen Zylinder einer Maschine geliefert wird.
Maschinen verbrennen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (Luft/Kraftstoff), um einen Kolben in einem Zylinder anzutreiben. Die abwärts gerichtete Kraft des Kolbens erzeugt ein Drehmoment. Eine Drossel steuert eine Luftströmung, die an die Zylinder geliefert wird. Durch ein Ermitteln der Luftmenge, die von den Zylindern angesaugt wird, kann die Kraftstoffmasse berechnet werden und eine geeignete Luft/Kraftstoff-Mischung kann an die Zylinder geliefert werden, um das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das gewünschte Drehmoment zu erhalten.
Eine an die Zylinder gelieferte Luftströmung kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) gemessen werden. Der MAF-Sensor misst die Luftströmung über die Drossel. Während stationärer Luftströmungszustände stellt die über der Drossel gemessene Luftströmung eine genaue Schätzung der Frischluftströmung bereit, die an die Zylinder geliefert wird. Da der MAF-Sensor eine Luftströmung über die Drossel und nicht die Luft in die Zylinder misst, ist er während stationärer Zustände am genauesten und ist während transienter Zustande (z. B., wenn zusätzliche Luft über die Drossel strömen muss, um den Krümmerabsolutdruck (MAP) zu erhöhen, oder wenn die Luftmassenströmung verringert werden muss, um den MAP zu verringern) weniger genau.
Eine Luftströmung kann unter Verwendung einer Geschwindigkeits-Dichte-Berechnung geschätzt werden, welche typischerweise auf einem MAP, einer Maschinendrehzahl sowie auf einer Temperatur und einem Druck der Ansaugluft basiert. Die Geschwindigkeits-Dichte-Berechnung ist nur eine Näherung, die gültig ist, solange keiner der Parameter variiert, welche nicht explizit in der Berechnung berücksichtigt werden. Da die nicht berücksichtigten Parameter jedoch über eine Zeitspanne während eines Fahrens des Fahrzeugs variieren, sind die Geschwindigkeits-Dichte-Berechnungen nur für eine kurze Zeitspanne genau und müssen im Lauf der Zeit nachgestellt werden. Um die Genauigkeit der Geschwindigkeits-Dichte-Berechnungen während transienter Zustande beizubehalten, wird der MAF-Sensor während stationärer Zustände verwendet, um die Geschwindigkeits-Dichte-Berechnung zu korrigieren.
Bei Maschinen ohne eine variable Nockenwellenphasenverstellung (VCP von variable cam phasing) oder ohne einen variablen Nockenzeitpunkt (VCT von variable cam timing) tritt eine entsprechende Erhöhung oder Abnahme bei dem MAP auf, wenn sich die in den Zylinder eintretende Frischluftmasse ändert (d. h. transient ist). Dies zeigt an, dass die Luftmasse in dem Ansaugkrümmer entweder verdichtet oder verdünnt wird. Während derartiger transienter Zustände wird die Geschwindigkeits-Dichte-Berechnung verwendet, um die Luftmassenströmung zu ermitteln, welche in die Zylinder eintritt. Die Ermittlung, ob die Luftmassenströmung stationär oder transient ist, kann mit Mitteln durchgeführt werden, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,423,208 beschrieben sind, das dem Rechtsinhaber gehört und dessen Offenbarung durch Bezug hierin umfasst ist. Das Steuerungsmodul verwendet das zur Schätzung der Luftmassenströmung in den Zylinder geeignete Verfahren auf der Grundlage des Luftströmungszustands.
Bei Maschinen mit VCP oder VCT jedoch können Änderungen bei der Nockenstellung auftreten, ohne den MAP zu verändern, obwohl bewirkt wird, dass sich das Lesen des MAF-Sensors um einen großen Betrag verändert. Dies tritt auf, weil es das VCP- oder VCT-System ermöglicht, dass variierende Mengen an Abgasrückständen in den Ansaugkrümmer zurückgelangen, welche die Frischluftmasse in dem Krümmer ersetzen. Als ein Ergebnis strömt mehr oder weniger Luft durch die Drossel und die Luftströmung ist transient. Herkömmliche Detektionsverfahren für eine transiente/stationäre Luftströmung, wie das in US-Patent Nr. 5,423,208 offenbarte, nehmen keine Veränderung bei dem MAP wahr und ermitteln fälschlich, dass die Luftströmung stationär ist.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 033 250 A1 ist ein System zur Detektion stationärer und transienter Luftmassenströmungszustände für Maschinen mit Nockenphasenversteller beschrieben.
In der DE 10 2005 049 861 A1 ist eine Ventilcharakteristikschätzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit veränderbarer Ventilcharakteristik offenbart. Anhand einer erfassten Einlassluftmenge und eines erfassten Einlassluftdrucks wird die Ventilcharakteristik genau geschätzt.
Die DE 10 2005 045 925 A1 offenbart ein System zur Luftmassendurchflussschätzung in einer Brennkraftmaschine ohne Nockenphasenversteller anhand des Krümmerabsolutdrucks.
In der DE 10 2004 059 683 B3 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Ventilerhebungsverläufen offenbart, bei dem in einem stationären Betriebszustand eine Einspritzsteuerung adaptiert wird, um Ungenauigkeiten bei der Erfassung der Nockenwellenposition auszugleichen.
Die DE 10 2004 038 338 B3 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Phasenversteller. Das Einstellen eines gewünschten Luftmassenstroms erfolgt dabei, wenn möglich, durch Variieren der Phase zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle.
In der DE 102 27 063 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe und Einlassventilen mit variabler Ventilhubverstellung sowie ein Prüfverfahren offenbart. Wenn die Drosselklappe oder das Einlassventil ausfällt, kann die Brennkraftmaschine unter Verwendung der jeweils noch funktionsfähigen Stelleinrichtung Weiterbetrieben werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Luftmassenströmungszustand (stationär oder transient) bei einer Brennkraftmaschine mit Nockenphasenverstellern möglichst sicher zu erkennen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem bereit, das eine Luftmassenströmung in einen Zylinder einer Maschine ermittelt, die einen Nockenphasenversteller aufweist. Das System umfasst ein erstes Modul, das ermittelt, ob ein Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage einer Stellung des Nockenphasenverstellers stationär oder transient ist. Ein zweites Modul ermittelt die Luftmassenströmung unter Verwendung eines Luftmassenstromsensorsignals oder einer Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung auf der Grundlage davon, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Modul in Kombination mit einem herkömmlichen, auf einem Krümmerabsolutdruck basierenden Transient/Stationär-Detektor verwendet wird, um festzustellen, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst das System ferner ein drittes Modul, das die Stellung des Nockenphasenverstellers unter Verwendung eines linearen Modells erster Ordnung verarbeitet und einen aktualisierten Zwischenwert auf der Grundlage einer Stellung des Nockenphasenverstellers berechnet. Der einer Bewegung des Nockenphasenverstellers entsprechende Luftmassenströmungszustand wird auf der Grundlage des aktualisierten Zwischenwerts ermittelt. Der Luftmassenströmungszustand wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Zwischenwert und einem vorherigen Zwischenwert ermittelt.
Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das System ferner ein Filtermodul, das die Stellung des Nockenphasenverstellers filtert.
Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das System ferner ein Totzonenmodul, das die Stellung des Nockenphasenverstellers auf der Grundlage eines kalibrierten Versatzes nachstellt. Das System umfasst ferner ein Minimierungsmodul, das die Stellung des Nockenphasenverstellers auf Null minimiert, wenn die Nachstellung dazu führt, dass die Stellung des Nockenphasenverstellers kleiner als Null ist.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein Funktionsblockdiagramm einer Maschinensystemregelung ist, welche die erfindungsgemäße Luftströmungszustandsdetektionssteuerung verwendet;
2 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstelit, die von der erfindungsgemäßen Luftströmungszustandsdetektionssteuerung ausgeführt werden; und
3 ein Funktionsblockdiagramm beispielhafter Module ist, welche die erfindungsgemäße Luftströmungszustandsdetektionssteuerung ausführen.
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist rein beispielhafter Natur und keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen. Zu Klarheitszwecken werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. In diesem Kontext bezeichnet der Begriff Modul einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltungslogikschaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend ist ein Maschinensystem 10 schematisch dargestellt. Das Maschinensystem 10 umfasst eine Maschine 12, die ein Luft- und Kraftstoffgemisch (Luft/Kraftstoffgemisch) verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Luft wird durch eine Drossel 15 in einen Ansaugkrümmer 14 angesaugt. Die Drossel 15 regelt eine Luftmassenströmung (MAF) in den Ansaugkrümmer 14. Die Stellung der Drossel 15 wird auf der Grundlage eines Signals von einem Pedalstellungssensor 16 nachgestellt, das eine Stellung eines Gaspedals 17 anzeigt. Luft wird durch ein Einlassventil 18 in einen Zylinder 20 der Maschine angesaugt. Obwohl vier Zylinder 20 dargestellt sind, ist festzustellen, dass das Maschinensystem 10 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und 12 Zylinder umfassen kann, aber nicht darauf beschränkt ist.
Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und in dem Zylinder 20 verbrannt, um einen (nicht gezeigten) Kolben in dem Zylinder hin-und-herzutreiben, welcher eine Kurbelwelle 24 drehend antreibt. Durch ein Auslassventil 19 wird Abgas aus dem Zylinder und in einen Auslasskrümmer 25 ausgestoßen. Ein (nicht gezeigter) Kraftstoffinjektor injiziert den Kraftstoff, der mit der Luft kombiniert wird. Der Kraftstoffeinspritzer kann ein Einspritzer sein, der mit einem elektronischen oder mechanischen Kraftstoffzufuhrsystem oder einem anderen System zum Vermischen von Kraftstoff mit Ansaugluft verbunden ist. Die Menge an Kraftstoff, die durch den Kraftstoffeinspritzer injiziert wird, wird auf der Grundlage der Luftmassenströmung in den Zylinder 20 geregelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu liefern.
Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 18, 19 wird durch eine Einlassnockenwelle 22 bzw. eine Auslassnockenwelle 23 geregelt. Die Kurbelwelle 24 treibt die Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 23 unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Ketten/Riemen- und Riemenscheibensystems drehend an, um den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile 18, 19 bezüglich einer Kolbenstellung in dem Zylinder 20 zu regeln. Obwohl eine einzige Einlassnockenwelle 22 und eine einzige Auslassnockenwelle 23 dargestellt sind, ist abzusehen, dass doppelte Einlassnockenwellen und doppelte Auslassnockenwellen verwendet werden können.
Ein Einlassnockenwellenphasenversteller 26 und ein Auslassnockenwellenphasenversteller 27 variieren einen Betätigungszeitpunkt der Einlass- bzw. Auslassnockenwellen 22, 23, welche die Einlass- und Auslassventile 18, 19 mechanisch betätigen. Insbesondere kann die Drehstellung der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 23 relativ zu einer Stellung des Kolbens in dem Zylinder 20 vorverstellt und/oder verzögert werden, um den Betätigungszeitpunkt des Öffnens und/oder Schließens der Einlass- und/oder Auslassventile 18, 19 zu variieren. Auf diese Weise kann der Zeitpunkt und/oder der Hub der Einlass- und der Auslassventile 18, 19 mit Bezug zueinander und/oder mit Bezug auf eine Stellung des Kolbens in dem Zylinder 20 variiert werden.
Ein Nachstellen der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 23 unter Verwendung der Einlass- und/oder Auslassnockenwellenphasenversteller 26, 27 kann den MAP beeinflussen. Wenn beispielsweise die Nockenwellenphasenversteller 26, 27 nachgestellt werden, um eine an die Zylinder 20 gelieferte Luft zu erhöhen, strömen weniger Abgasrückstände in den Ansaugkrümmer 14 und verdrängen weniger Frischluftmasse. Als ein Ergebnis steigt die Masse verbrennbarer Luft an. Umgekehrt können die Einlass- und Auslassnockenwellenphasenversteller 26, 27 nachgestellt werden, um eine an die Zylinder 20 gelieferte Luft zu verringern, während die Abgasrückstände, die in den Ansaugkrümmer 14 eintreten, erhöht werden. Als ein Ergebnis tritt mehr Luftmasse in den Ansaugkrümmer 14 und damit in den Zylinder 20 ein.
Wenn die Einlass- und/oder Auslassnockenwellenphasenversteller 26, 27 in einer konstanten Stellung bleiben, bleibt der Betätigungszeitpunkt der Einlass- und Auslassventile 18, 19 konstant. Als ein Ergebnis tritt eine stationäre Luftströmung auf und eine konstante Luftmenge wird an die Zylinder 20 geliefert. Wenn die Einlass- und/oder Auslassnockenwellenphasenversteller jedoch nachgestellt werden, wird der Betätigungszeitpunkt entsprechend nachgestellt und die in den Zylinder 20 gelieferte Luftmenge steigt entweder an oder nimmt ab. Die resultierende plötzliche Änderung bei der Luftströmung wird typischerweise als ein Luftübergang (air transient) bezeichnet. Ein Luftübergang, der aus einer Änderung der Nockenwellenstellung resultiert, existiert typischerweise jedes Mal, wenn die Einlass- und/oder Auslassnockenwellenphasenversteller 26, 27 aus einer festen Stellung bewegt werden.
Das Maschinensystem 10 umfasst ferner einen Luftstromsensor 30, einen Maschinendrehzahlsensor 31, Stellungssensoren 32, 33 der Nockenwellenphasenversteller, einen Ansaugkrümmer-Lufttemperatursensor 34 und einen MAP-Sensor 35. Ein Steuerungsmodul 36 empfängt die von den verschiedenen Sensoren erzeugten Signale und regelt einen Betrieb des Maschinensystems 10 auf der Grundlage des erfindungsgemäßen Luftströmungszustandsdetektionssystems. Der Luftstromsensor 30 misst eine Luftmenge, die durch die Drossel 15 strömt, und der Maschinendrehzahlsensor 31 spricht auf die Drehzahl der Maschine 12 an. Der Ansaugkrümmertemperatursensor 34 misst eine Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer 14 und der MAP-Sensor 35 misst den MAP in dem Ansaugkrümmer 14.
Die Stellungssensoren 32, 33 der Nockenwellenphasenversteller sind mit dem Einlassnockenwellenphasenversteller 26 bzw. dem Auslassnockenwellenphasenversteller 27 gekoppelt und sprechen auf deren jeweilige Drehstellungen an. Wenn die Drehstellung der Einlass- und der Auslassnockenwellenphasenversteller 26, 27 nachgestellt wird, geben die Nockenwellenphasenverstellerdrehsensoren 32, 33 ein Stellungssignal an das Steuerungsmodul 36 aus. Die Stellungssignale können vor dem Empfang durch oder in dem Steuerungsmodul 36 unter Verwendung eines Verzögerungsfilters erster Ordnung gefiltert werden, um ein möglicherweise vorhandenes Hochfrequenzrauschen zu entfernen.
Luftströmungsübergänge können aufgrund von Änderungen auftreten, die ein herkömmlicher Luftströmungs-Transient/Stationär-Detektor detektieren kann, sowie von Änderungen bei der Stellung der Nockenwellenphasenversteller 26, 27, welche der herkömmliche Transient/Stationär-Detektor nicht detektiert. Entsprechend detektiert die erfindungsgemäße Luftströmungszustandsdetektionssteuerung auf der Grundlage eines Signals von einer herkömmlichen Transient/Stationär-Detektionssteuerung und ferner auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Nockenwellenphasenversteller 26, 27, ob sich die Luftmassenströmung in einem stationären oder einem transienten Zustand befindet. Darüber hinaus ermittelt das Steuerungsmodul 36 die Luftmassenströmung in die Zylinder 20 auf der Grundlage davon, ob die Luftmassenströmung als stationär oder transient angesehen wird.
Obwohl die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung eine stationäre Luftströmung und/oder eine transiente Luftströmung auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeiten des Einlassnockenwellenphasenverstellers 26 und/oder des Auslassnockenwellenphasenverstellers 27 detektiert, wird die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung allein auf der Drehgeschwindigkeit des Einlassnockenwellenphasenverstellers 26 basieren, die verwendet wird, um eine stationäre Luftströmung und/oder eine transiente Luftströmung zu detektieren.
Bei jedem Einlassreferenzimpuls, der auf dem Maschinendrehzahlsensorsignal basiert, ermittelt die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung die Einlassnockenwellenstellung (θ_ICAM) auf der Grundlage des Einlassnockenwellenstellungssensorsignals. θ_ICAM kann unter Verwendung eines Verzögerungsfilters erster Ordnung (z. B. y = ay + (1 – a)x) gefiltert werden. Eine geeignete Wahl des Filterkoeffizienten (a) ermöglicht ein erfolgreiches Abtasten so langsam wie jeder andere Einlassreferenzimpuls. Die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung subtrahiert einen kalibrierten Versatz (θ_THR) von der gefilterten θ_ICAM, um eine mit θ_ICAM verbundene Totzone (d. h. einen Nockenwellenphasenverstellereinstellwert, der MAF nicht beeinträchtigt) zu entfernen. Wenn die Differenz kleiner als 0 ist, wird θ_ICAM auf 0 gesetzt.
Die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung gibt θ_ICAM in ein Modell erster Ordnung ein, das durch die folgende Gleichung bereitgestellt wird: X(k + 1) = αX(k) + βθ_ICAM wobei X eine Zwischenvariable ist, k das aktuelle Ereignis ist und bei jedem Einlassreferenzereignis inkrementiert wird, und α und β zuvor ermittelte Modell- oder Filterkoeffizienten sind. α und β werden unter Verwendung verschiedener Optimierungstechniken ermittelt, so dass die folgende Beziehung minimiert wird: [X(k) – X(k – 1)] – MAP(k) – MAP(k – 1)] wobei MAP(k) – MAP(k – 1) die Änderung bei dem Ansaugkrümmerdruck nur aufgrund einer Änderung der Einlassnockenwellenstellung ist. Wenn die folgende Beziehung wahr ist: |X(k) – X(k – 1)| > Δ_THR ist die Luftmassenströmung transient und ein Transientflag wird gesetzt. Andernfalls ist die Luftmassenströmung stationär und ein Stationärflag wird gesetzt.
Wenn das Stationärflag gesetzt ist, arbeitet das Steuerungsmodul 36 in einer stationären Betriebsart und schätzt eine Zylinderluftmassenströmung auf der Grundlage des Luftstromsensors 30. Wenn das Transientflag gesetzt ist, schätzt das Steuerungsmodul 36 die Luftströmung auf der Grundlage des Geschwindigkeits-Dichte-Ansatzes gemäß der folgenden Gleichung:
wobei m_a die Luftmasse in dem Zylinder ist, R die universelle Gaskonstante ist, V_d das Hubraumvolumen der Maschine 12 ist, η_v die volumetrische Wirkungsgrad der Maschine 12 ist, T_i die Temperatur der in den Ansaugkrümmer 14 gelieferten Luft ist und P_m der Ansaugkrümmerdruck ist. Da R und V_d für eine gegebene Maschine Konstanten sind, kann das Volumen der Maschine 12 gemäß der folgenden Gleichung definiert werden:
Durch ein Einsetzen von V_e in die Gleichung (1) kann die Luftmasse in den Zylinder 20 gemäß der folgenden Gleichung definiert werden:
Nun auf 2 Bezug nehmend zeigt ein Flussdiagramm beispielhafte Schritte, die durch die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung ausgeführt werden. Bei Schritt 200 ermittelt die Steuerung θ_ICAM. Bei Schritt 202 filtert die Steuerung θ_ICAM, um ein gefiltertes θ_ICAM bereitzustellen. Bei Schritt 204 subtrahiert die Steuerung θ_THR von θ_ICAM, um die Totzone um die geparkte Stellung zu entfernen. Bei Schritt 206 ermittelt die Steuerung, ob θ_ICAM kleiner als Null ist. Wenn θ_ICAM kleiner als Null ist, fährt die Steuerung bei Schritt 208 fort. Wenn θ_ICAM nicht kleiner als Null ist, fährt die Steuerung bei Schritt 210 fort. Bei Schritt 208 setzt die Steuerung θ_ICAM auf Null.
Bei Schritt 210 aktualisiert die Steuerung die Zwischenvariable X(k + 1). Bei Schritt 212 ermittelt die Steuerung, ob der Absolutwert der Differenz zwischen X(k + 1) und X(k) größer als Δ_THR ist. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen X(k + 1) und X(k) größer als Δ_THR ist, fährt die Steuerung bei Schritt 214 fort. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen X(k + 1) und X(k) nicht größer als θ_THR ist, fährt die Steuerung bei Schritt 216 fort. Bei Schritt 214 setzt die Steuerung das Transientflag und schätzt bei Schritt 218 die Zylinderluftmassenströmung unter Verwendung des Geschwindigkeits-Dichte-Ansatzes. Bei Schritt 216 setzt die Steuerung das Stationärflag. Bei Schritt 219 ermittelt die Steuerung, ob die herkömmliche oder Standard-Transient/Stationär-Detektionssteuerung durch ein Setzen eines SS-Flags angezeigt hat, dass die Luftströmung stationär (SS) ist. Wenn das SS-Flag gesetzt ist, schätzt die Steuerung bei Schritt 220 die Zylinderluftmassenströmung unter Verwendung des MAF-Sensors 30. Wenn das SS-Flag nicht gesetzt ist, fährt die Steuerung bei Schritt 218 fort. Bei Schritt 222 setzt die Steuerung X(k) gleich X(k + 1) und die Steuerung endet.
Nun auf 3 Bezug nehmend werden beispielhafte Module, welche die Luftströmungszustandsdetektionssteuerung ausführen, genau beschrieben. Die beispielhaften Module umfassen ein Filtermodul 300, ein Totzonenmodul 302, ein θ_ICAM-Minimierungsmodul 304, ein X-Aktualisierungsmodul 306, einen Summierer 308, ein Absolutwertmodul 310, ein Vergleichermodul 312, ein Flag-Modul 314 und ein Zylinder-MAF-Schätzmodul 316. Das Filtermodul 300 bzw. das Totzonenmodul 302 filtern und entfernen den Totzonenwert von θ_ICAM.
Das θ_ICAM-Minimierungsmodul 304 sockelt den Minimalwert von θ_ICAM auf Null, wenn θ_ICAM nach der Totzonen-Entfernungsoperation kleiner als Null ist. Das X-Aktualisierungsmodul 306 ermittelt X(k + 1) auf der Grundlage von X(k), θ_ICAM und dem voranstehend genau beschriebenen linearen Modell erster Ordnung. Der Summierer 308 ermittelt die Differenz zwischen X(k + 1) und X(k) und das Absolutwertmodul 310 erzeugt den Absolutwert der Differenz.
Das Vergleichermodul 312 vergleicht den Absolutwert der Differenz mit Δ_THR und gibt ein erstes Signal (z. B. 1) aus, wenn die Differenz größer als Δ_THR ist, und gibt ein zweites Signal (z. B. 0) aus, wenn die Differenz kleiner als Δ_THR ist. Das Flagmodul 314 setzt das Stationär- oder Transientflag auf der Grundlage der Ausgabe des Vergleichermoduls 312. Das Zylinder-MAF-Modul 316 ermittelt die Zylinder-MAF auf der Grundlage entweder des MAF-Sensorsignals oder der Geschwindigkeits-Dichte-Berechnung in Abhängigkeit von der Ausgabe des Vergleichermoduls 312 und des Zustands des Standard-SS-Flags.
Zusammengefasst umfasst ein Luftströmungszustands-Ermittlungssystem, das eine Luftmassenströmung in einen Zylinder einer Maschine ermittelt, welche einen Nockenwellenphasenversteller aufweist, ein erstes Modul, das auf der Grundlage einer Stellung des Nockenwellenphasenverstellers ermittelt, ob ein Luftströmungszustand stationär oder transient ist. Ein zweites Modul ermittelt die Luftmassenströmung basierend darauf, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist, unter Verwendung eines Luftmassenstromsensorsignals oder einer Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung.

Claims

Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem, das eine Luftmassenströmung in einen Zylinder (20) einer Maschine (12) ermittelt, welche einen Nockenphasenversteller (26) aufweist, umfassend: einen herkömmlichen Transient/Stationär-Detektor, der ein Signal (Standard SS-Flag) ausgibt, welches anzeigt, ob ein Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage eines Krümmerabsolutdrucks stationär oder transient ist, ein erstes Modul, das ermittelt, ob ein Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage einer Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) stationär oder transient ist, und das ein Signal ausgibt, das anzeigt, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist; und ein zweites Modul (316), das die Luftmassenströmung unter Verwendung eines Luftmassenstromsensorsignals oder einer Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung basierend darauf ermittelt, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist, wobei das zweite Modul (316) das Signal (Standard-SS-Flag) des herkömmlichen Transient/Stationär-Detektors und das Signal des ersten Moduls verwendet, um zu ermitteln, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist.
Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein drittes Modul (306), welches die Stellung des Nockenphasenverstellers (26) unter Verwendung eines linearen Modells erster Ordnung verarbeitet und einen aktualisierten Zwischenwert (X(k + 1)) auf der Grundlage der Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) berechnet, wobei der Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage des aktualisierten Zwischenwerts (X(k + 1)) ermittelt wird.
Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Zwischenwert (X(k + 1)) und einem vorherigen Zwischenwert (X(k)) ermittelt wird.
Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Filtermodul (300), das die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) filtert.
Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Totzonenmodul (302), das die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) auf der Grundlage eines kalibrierten Versatzes (O_THR) nachstellt.
Luftmassenströmungszustands-Ermittlungssystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Minimierungsmodul (304), das die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) auf Null minimiert, wenn das Nachstellen zu einer Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) führt, die kleiner als Null ist.
Verfahren zur Ermittlung einer Luftmassenströmung in einen Zylinder (20) einer Maschine (12), die einen Nockenphasenversteller (26) aufweist, das umfasst, dass eine Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) überwacht wird; auf der Grundlage einer Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) und einer Ausgabe (Standard SS-Flag) eines herkömmlichen, auf einem Krümmerabsolutdruck basierenden Transient/Stationär-Detektors ermittelt wird, ob ein Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist; und die Luftmassenströmung unter Verwendung eines Luftmassenstromsensorsignals oder einer Geschwindigkeits-Dichte-Beziehung basierend darauf ermittelt wird, ob der Luftmassenströmungszustand stationär oder transient ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) unter Verwendung eines linearen Modells erster Ordnung verarbeitet wird; und ein aktualisierter Zwischenwert (X(k + 1)) auf der Grundlage der Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) berechnet wird, wobei der Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage des aktualisierten Zwischenwerts (X(k + 1)) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenströmungszustand auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Zwischenwert (X(k + 1)) und einem vorherigen Zwischenwert (X(k)) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) auf der Grundlage eines kalibrierten Versatzes (θ_THR) nachgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) auf Null minimiert wird, wenn das Nachstellen dazu führt, dass die Stellung (θ_ICAM) des Nockenphasenverstellers (26) kleiner als Null ist.