DE102008033673B4

DE102008033673B4 - Motorsteuermodul und Verfahren zum Schätzen des Füllungsgrads für Motoren mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern

Info

Publication number: DE102008033673B4
Application number: DE102008033673.4A
Authority: DE
Inventors: Layne K. Wiggins; Kenneth P. Dudek; Jason Meyer; Yann G. Guezennec
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: US7472013B1; CN101382092B; DE102008033673A1; CN101382092A; US20090024296A1

Abstract

Motorsteuermodul, das umfasst: eine Tabelle, die auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Last, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller eines Motors in einer geparkten Stellung sind, einen Geparkt-Schätzwert für den Füllungsgrad erzeugt; und ein Berechnungsmodul, das unter Verwendung einer mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-Schätzwerts für den Füllungsgrad sowie der Motordrehzahl, der Last, der Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung und der Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung einen korrigierten Schätzwert für den Füllungsgrad berechnet, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller nicht in einer geparkten Stellung sind.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Motorsteuersysteme und insbesondere auf ein Motorsteuermodul und ein Verfahren zum Schätzen des Füllungsgrads für Motoren mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern.
Beispielhafte Verfahren zur Bestimmung des Füllgrads werden beispielsweise in den Druckschriften US 2002/0 133 286 A1 und US 6 363 316 B1 beschrieben. Demgegenüber setzen sich die Druckschriften DE 100 32 103 A1 und DE 10 2006 003 131 A1 sowie US 6 997 149 B1 mit der Zündzeitpunktsteuerung eines Verbrennungsmotors auseinander, wohingegen die US 6 308 671 B1 einen Ansatz zur Steigerung des Drehmoments durch Variation der Schließzeiten der Ein- und Auslassventile liefert.
HINTERGRUND
In einem selbstansaugenden Viertaktmotor ist die theoretische maximale Luftmenge, die jeder Zylinder während des Ansaugzyklus aufnehmen kann, gleich dem Hubvolumen des Zylinders. Da jeder Zylinder in jeder zweiten Umdrehung der Kurbelwelle einen Ansaugtakt hat, ist das theoretische maximale Volumen der während jeder Umdrehung der Kurbelwelle aufgenommenen Luft gleich der Hälfte des Hubraums. Die tatsächliche Luftmenge, die der Motor in Vergleich zum theoretischen Maximum aufnimmt, wird Füllungsgrad (VE) genannt.
Es gibt viele Faktoren, die den Betrag des Drehmoments, das ein Motor erzeugen kann, und die Drehzahl (RPM), bei der das maximale Drehmoment auftritt, bestimmen. Ein ausschlaggebender Faktor ist die Masse der Luft, die der Motor in die Zylinder aufnehmen kann. Es gibt eine starke Beziehung zwischen VE und dem maximalen Drehmoment. Im Allgemeinen fällt die RPM bei dem Spitzen-VE mit der RPM bei der Drehmomentspitze zusammen.
Für Motoren ohne Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller wird der VE unter Verwendung von Nachschlagetabellen berechnet. Wenn Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller hinzugefügt werden, können Nachschlagetabellen unhandlich sein. Zum Bewältigen der Komplexität des VE mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern können mathematische Beziehungen verwendet werden. Allerdings neigen mathematische Beziehungen dazu, den Kalibrierungsaufwand und die Kalibrierungszeit zu erhöhen. Außerdem kann die Genauigkeit verringert sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgaben zu Grunde, den VE eines Motors, der Ein- und Auslassnocken-Phasenlagensteller nutzt, auf möglichst einfache Weise möglichst genau bestimmen zu können.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Motorsteuermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
In weiteren Merkmalen kann ein Additionsmodul auf der Grundlage einer ersten mathematischen Beziehung einen Additionsterm erzeugen. Die erste mathematische Beziehung kann auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf einer Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ICAM-Stellung) und auf einer Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ECAM-Stellung) beruhen. Die erste mathematische Beziehung kann sein: f_add(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = b₁ICAM + b₂ECAM + b₃ICAM·ECAM + b₄ICAM² + b₅ECAM² + b₆ICAM·MAP + b₇ECAM·MAP + b₈RPM·ICAM + b₉RPM·ECAM + b₁₀RPM·MAP·ICAM·ECAM wobei b_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
In weiteren Merkmalen kann das Berechnungsmodul ein Multiplikationsmodul umfassen, das auf der Grundlage einer zweiten mathematischen Beziehung einen Multiplikationsterm erzeugt. Die zweite mathematische Beziehung kann auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf einer Einlassnocken-Phasenlagenstellung (ICAM) und auf einer Auslassnocken-Phasenlagenstellung (ECAM) beruhen. Die zweite mathematische Beziehung kann sein: f_mult(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = 1 + a₁ICAM + a₂ECAM + a₃ICAM·ECAM + a₄ICAM² + a₅ECAM² + a₆ICAM·MAP + a₇ECAM·MAP + a₈MAP²·ICAM·ECAM + a₉RPM·ICAM·ECAM + a₁₀RPM²·ICAM·ECAM wobei a_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
In weiteren Merkmalen kann das Berechnungsmodul ein VE-Berechnungsmodul umfassen, das unter Verwendung einer dritten mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-VE-Schätzwerts, des Additionsterms und des Multiplikationsterms den VE-Schätzwert berechnet. Die dritte mathematische Beziehung kann sein: VE = VE_parked × f_mult + f_add wobei der Additionsterm f_add ist und der Multiplikationsterm f_mult ist.
In weiteren Merkmalen kann das Motorsteuermodul auf der Grundlage von VE wenigstens einen Motorparameter einstellen. Das Motorsteuermodul kann den Zylinderluftmassenfluss und/oder das Drehmoment und/oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des VE-Schätzwerts berechnen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken.
1 ist ein Funktionsblockschaltplan eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 veranschaulicht ein Verfahren zum Berechnen des VE;
2A veranschaulicht ein beispielhaftes Steuermodul, das ein VE-Schätzmodul umfasst;
2B veranschaulicht ein beispielhaftes Steuermodul, das ein VE-Schätzmodul, ein Zylinder-MAF-Schätzmodul und ein L/K-Schätzmodul umfasst;
3 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften VE-Funktion mit Einlass- und Auslassnocken in geparkten Stellungen;
4 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften VE-Funktion, wenn der Einlassnocken vollständig nach früh verstellt und der Auslassnocken in seiner geparkten Stellung ist;
5 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften VE-Funktion, wenn der Einlassnocken geparkt und der Auslassnocken vollständig nach spät verstellt ist;
6 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Differenz zwischen einer typischen VE-Funktion, wenn der Einlassnocken vollständig nach früh verstellt und der Auslassnocken geparkt ist, und einer typischen VE-Funktion, wenn beide Nocken geparkt sind;
7 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Differenz zwischen einer typischen VE-Funktion, wenn der Auslassnocken vollständig nach spät verstellt und der Einlassnocken geparkt ist, und einer VE-Funktion, wenn beide Nocken geparkt sind; und
8 ist ein Histogramm von Fehlern zwischen tatsächlichen VE-Werten und dem geschätzten VE gemäß der vorliegenden Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Aus Klarheitsgründen sind in den Zeichnungen zum Bezeichnen ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Die vorliegende Offenbarung verwendet ein Tabellennachschlagen, um den VE mit den Nocken-Phasenlagenstellern in der ”Park”-Stellung zu bestimmen. Daraufhin wird eine mathematische Funktion verwendet, um die Wirkungen der Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller darzustellen. Diese mathematische Funktion kann auf der Motordrehzahl, auf der Last, auf der Einlassnockenwellenstellung, auf der Auslassnockenwellenstellung und/oder auf anderen erfassten oder modellierten Variablen beruhen. Da die mathematische Funktion nur die Wirkungen der Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller darzustellen braucht, ist die Kalibrierung leichter und genauer.
Die Echtzeitschätzung des VE in einem Motorsteuermodul stellt die richtige Zylinderluftmassenschätzung für den Motor sicher. Die Zylinderluftmassenschätzung stellt die richtige Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung während der Verbrennung sicher und kann verwendet werden, um Emissions- und Antriebsverhaltensanforderungen zu erfüllen. Das Motorsteuermodul stellt auf der Grundlage der VE-Schätzung wenigstens einen Motorparameter ein. Nur beispielhaft berechnet das Motorsteuermodul auf der Grundlage der VE-Schätzung den Zylinderluftmassenfluss und/oder das Drehmoment und/oder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Für Motoren ohne Nocken-Phasenlagensteller kann der VE als eine Funktion der Motordrehzahl (RPM) und der Last (üblicherweise dargestellt durch den Krümmerdruck (MAP), durch die Drosselklappenstellung oder durch einen anderen Parameter) dargestellt werden. Unter diesen Umständen wird umfassend die Tabellennachschlage-Vorgehensweise verwendet, da wirksame Kalibrierungsverfahren bekannt sind. Mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern kann der VE als eine Funktion von RPM, MAP und der Nockenstellung (ICAM für die Einlassnockenstellung und ECAM für die Auslassnockenstellung) dargestellt werden. Unter diesen Umständen können Tabellennachschläge verwendet werden, wobei aber die hohe Dimensionalität der Tabelle dazu führt, dass sie teuer zu kalibrieren und zu speichern ist.
Für Motoren mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern können für den VE mathematische Näherungen verwendet werden. Obgleich diese mathematischen Funktionen leichter zu kalibrieren und zu speichern sind, ist die VE-Tabelle kein Teil des Kalibrierungsprozesses mehr. Viele Kalibrierer haben Erfahrung darin, VE-Tabellen zu manipulieren, um Motorsteuerziele zu erreichen. Nicht so erfahren sind die Kalibrierer im Manipulieren von VE-Funktionen, wenn sie funktional dargestellt sind. Darüber hinaus leiden viele der Funktionsnäherungsverfahren an Genauigkeitsproblemen oder erfordern eine übermäßige Anzahl von Parametern, was die Kalibrierungs- und Arbeitsspeicher-Speicherkosten erhöht.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Hybridverfahren zum Darstellen des VE, das die Vorteile des Tabellennachschlagens und der mathematischen Funktionsdarstellung aufrechterhält, während es die Nachteile von jedem mildert.
Nunmehr anhand von 1 ist ein beispielhaftes Motorsystem 10 mit Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagenstellern gezeigt. Das Motorsystem 10 enthält einen Motor 12, der ein Luft- und Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Durch eine Drosselklappe 16 wird Luft in einen Einlasskrümmer 14 angesaugt. Die Drosselklappe 16 reguliert den Luftmassenfluss in den Einlasskrümmer 14. Die Luft innerhalb des Einlasskrümmers 14 wird in die Zylinder 18 verteilt. Obgleich ein einzelner Zylinder 18 veranschaulicht ist, kann das Motorsystem 10 in Motoren mit mehreren Zylindern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und 12 Zylindern, realisiert werden.
Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (nicht gezeigt) spritzt Kraftstoff ein, der sich mit der Luft vereinigt, während er durch eine Einlassöffnung in den Zylinder 18 angesaugt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann eine einem elektronischen oder mechanischen Kraftstoffeinspritzsystem 20 zugeordnete Einspritzeinrichtung oder ein Strahl oder eine Öffnung eines Vergasers oder eines anderen Systems zum Mischen von Kraftstoff mit Einlassluft sein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird so gesteuert, dass sie innerhalb jedes Zylinders 18 ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (L/K-Verhältnis) bereitstellt.
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 Kolben (nicht gezeigt) komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 18. Eine Zündkerze 26 beginnt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs, die den Kolben in dem Zylinder 18 antreibt. Der Kolben treibt eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle an, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Wenn ein Auslassventil 28 in einer offenen Stellung ist, wird das Verbrennungsabgas innerhalb des Zylinders 18 aus einer Auslassöffnung gedrängt. Die Auslassventilstellung wird durch eine Auslassnockenwelle 30 reguliert. Das Abgas wird in einem Abgassystem behandelt und an die Atmosphäre freigesetzt. Obgleich einzelne Einlass- und Auslassventile 22, 28 veranschaulicht sind, sollte gewürdigt werden, dass der Motor 12 mehrere Einlass- und Auslassventile 22, 28 pro Zylinder 18 enthalten kann.
Ferner enthält das Motorsystem 10 einen Einlassnocken-Phasenlagensteller 32 und einen Auslassnocken-Phasenlagensteller 34, die die Drehzeiteinstellung und/oder den Hub der Einlass- bzw. der Auslassnockenwelle 24, 30 regulieren. Genauer kann die Zeiteinstellung der Einlass- und der Auslassnockenwelle 24, 30 in Bezug zueinander oder in Bezug zu eifern Ort des Kolbens innerhalb des Zylinders 18 oder in Bezug zu der Kurbelwellenstellung nach spät oder früh verstellt werden. Auf diese Weise kann die Stellung der Einlass- und Auslassventile 22, 28 in Bezug zueinander oder in Bezug zu einem Ort des Kolbens innerhalb des Zylinders 18 reguliert werden. Durch Regulieren der Stellung des Einlassventils 22 und des Auslassventils 28 kann die Menge des in den Zylinder 18 aufgenommenen Luft/Kraftstoff-Gemischs reguliert werden. Außerdem kann die Menge des durch das Auslassventil 28 entlüfteten Abgases reguliert werden.
Ein Steuermodul 40 erzeugt auf der Grundlage einer Stellung eines (nicht gezeigten) Fahrpedals und eines durch einen Drosselklappenstellungssensor (TPS) 42 erzeugten Drosselklappenstellungssignals ein Drosselklappensteuersignal. Ein Drosselklappenstellglied stellt auf der Grundlage des Drosselklappensteuersignals die Drosselklappenstellung ein. Das Drosselklappenstellglied kann einen Elektromotor oder einen Schrittmotor enthalten, der eine begrenzte und/oder grobe Steuerung der Drosselklappenstellung bereitstellt. Wie im Folgenden ausführlicher diskutiert wird, reguliert das Steuermodul 40 außerdem das Kraftstoffeinspritzsystem 20 und die Nocken-Phasenlagensteller 32, 34.
Ein Einlasslufttemperatur-Sensor (IAT-Sensor) 44 spricht auf eine Temperatur des Einlassluftflusses an und erzeugt ein Einlasslufttemperatursignal. Ein Luftmassenflusssensor (MAF-Sensor) 46 spricht auf eine Masse des Einlassluftflusses an und erzeugt ein MAF-Signal. Ein Krümmerabsolutdruck-Sensor (MAP-Sensor) 48 spricht auf den Druck innerhalb des Einlasskrümmers 14 an und erzeugt ein MAP-Signal. Ein Motorkühlmitteltemperatur-Sensor 50 spricht auf eine Kühlmitteltemperatur an und erzeugt ein Motortemperatursignal. Ein Motordrehzahlsensor 52 spricht auf eine Drehzahl des Motors 102 an und erzeugt ein Motordrehzahlsignal. Jedes der durch die Sensoren erzeugten Signale wird durch das Steuermodul 40 empfangen.
Das Steuermodul 40 kann die Zeiteinstellung und/oder die Energie der Zündkerzenzündung steuern. Die Zeiteinstellung kann in Bezug auf die Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders 18 und in Bezug auf die Stellungen des Einlassventils 22 und/oder des Auslassventils 28 nach früh oder spät verstellt werden. Das Steuermodul 40 schätzt den VE, um den richtigen Zylinderluftmassenschätzwert für den Motor sicherzustellen. Der Zylinderluftmassenschätzwert wird verwendet, um die richtige Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung (L/K-Verhältnis-Steuerung) sicherzustellen, die verwendet werden kann, um Emissions- und Antriebsverhaltensanforderungen zu erfüllen. Das Motorsteuermodul stellt auf der Grundlage des VE-Schätzwerts wenigstens einen Motorparameter ein. Nur beispielhaft berechnet das Motorsteuermodul auf der Grundlage des VE-Schätzwerts den Zylinderluftmassenfluss und/oder das Drehmoment und/oder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Das Motorsystem 10 ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft. Nur beispielhaft kann das Motorsystem 10 weitere Sensoren, eine Aufladung unter Verwendung eines Turboladers oder Superladers und/oder andere Änderungen enthalten.
Das Steuermodul 40 schätzt unter Verwendung einer Kombination aus einem Tabellennachschlagen und mathematischen Funktionen den VE. Das Steuermodul 40 schätzt den VE unter Verwendung der im Folgenden dargelegten folgenden Gleichungen: VE(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = VE_parked(MAP, RPM) × f_mult(ICAM, ECAM, MAP, RPM) + f_add(ICAM, ECAM, MAP, RPM) f_mult(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = 1 + a₁ICAM + a₂ECAM + a₃ICAM·ECAM + a₄ICAM² + a₅ECAM² + a₆ICAM·MAP + a₇ECAM·MAP + a₈MAP²·ICAM·ECAM + a₉RPM·ICAM·ECAM + a₁₀RPM²·ICAM·ECAM f_add(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = b₁ICAM + b₂ECAM + b₃ICAM·ECAM + b₄ICAM² + b₅ECAM² + b₆ICAM·MAP + b₇ECAM·MAP + b₈RPM·ICAM + b₉RPM·ECAM + b₁₀RPM·MAP·ICAM·ECAM
Nur beispielhaft kann das Tabellennachschlagen (das obige VE_parked) auf der Motorlast (wie etwa MAP) und auf der Motordrehzahl (wie etwa RPM) beruhen. Die Tabelle repräsentiert den VE für den Motor, wenn die Nockenwellen-Phasenlagensteller in der geparkten Stellung sind.
Die mathematische Funktion umfasst einen multiplikativen Term (f_mult) und einen additiven Term (f_add). Beide Terme können eine Funktion der Motorlast (MAP), der Motordrehzahl (RPM), der Einlassnockenstellung (ICAM), der Auslassnockenstellung (ECAM) und/oder anderer Parameter sein. Beide Funktionen können Kalibrierungsparameter (a_x-Werte für den multiplikativen Term und b_y-Werte für den additiven Term) enthalten.
Nunmehr anhand von 2 ist ein Verfahren 100 zum Schätzen von VE gezeigt. In Schritt 110 wird durch Zugreifen auf eine Nachschlagetabelle auf der Grundlage wenigstens eines gemessenen oder geschätzten Werts VE_parked geschätzt. Nur beispielhaft kann auf die Nachschlagetabelle auf der Grundlage der Motorlast und der Drehzahl wie etwa MAP und/oder RPM zugegriffen werden. In Schritt 114 wird der Multiplikationsfaktor f_mult berechnet. In Schritt 116 wird der Additionsfaktor f_add berechnet. In Schritt 118 wird auf der Grundlage von VE_parked, f_mult und f_add der End-VE-Wert berechnet.
Das Motorsteuermodul stellt auf der Grundlage des VE-Schätzwerts wenigstens einen Motorparameter ein. Nur beispielhaft berechnet das Motorsteuermodul auf der Grundlage des VE-Schätzwerts den Zylinderluftmassenfluss und/oder das Drehmoment und/oder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Nur beispielhaft kann das Steuermodul 40 den geschätzten VE zum Berechnen von MAF, des L/K-Verhältnisses und/oder des Drehmoments verwenden. Das Steuermodul 40 stellt den Kraftstoff-, den Funkenzündungs- und/oder andere Motorbetriebswerte ein, um den Betrieb des Motorsystems 10 einzustellen.
Nunmehr anhand von 2A kann das Steuermodul 40 ein VE-Schätzmodul 140 umfassen. Das VE-Schätzmodul 140 kann eine Nachschlagetabelle 150 umfassen, die ein Nachschlagen von VE_parked ausführt. Ein Additionsfaktor-Berechnungsmodul 154 berechnet auf der Grundlage verschiedener Eingangsparameter f_add. Nur beispielhaft können die Eingangsparameter MAP, RPM, ICAM und ECAM enthalten. Ein Multiplikationsfaktormodul 156 berechnet auf der Grundlage verschiedener Eingangsparameter f_mult. Nur beispielhaft können die Eingangsparameter MAP, RPM, ICAM und ECAM enthalten. Ein VE-Berechnungsmodul 158 berechnet auf der Grundlage von VE_parked, f_add und f_mult VE. Das VE-Berechnungsmodul 158, das Multiplikationsfaktormodul 156 und das Additionsfaktormodul 154 können zusammen als das Berechnungsmodul 159 bezeichnet werden.
Nunmehr anhand von 2B kann das Steuermodul 40 die VE-Ausgabe durch das VE-Schätzmodul 140 als eine Eingabe in ein Zylinder-MAF-Schätzmodul 164 verwenden, das auf deren Grundlage MAF_cyl und einen oder mehrere weitere Parameter berechnet. Ein Luft/Kraftstoff-Schätzmodul (L/K-Schätzmodul) 170 empfängt den MAF_cyl und einen oder mehrere weitere Eingangsparameter und berechnet auf deren Grundlage das L/K-Verhältnis.
Nunmehr anhand der 3–7 haben die VE-Kennfelder ein Ansprechen, das vorrangig durch das Ansprechen, wenn die Nocken in der geparkten Stellung sind, bestimmt ist. Allerdings sind die Unterschiede zwischen den VE-Kennfeldern bei nicht geparkten Nockenstellungen und geparkten Stellungen nicht trivial.
In 3 ist für einen Verbrennungsmotor ein beispielhaftes VE-Funktional gezeigt, wenn beide Nocken in den geparkten Stellungen sind. In 4 ist für einen Verbrennungsmotor eine beispielhafte VE-Funktion gezeigt, wenn der Einlassnocken vollständig nach früh verstellt und der Auslassnocken in einer geparkten Stellung ist. In 5 ist für einen Verbrennungsmotor eine beispielhafte VE-Funktion gezeigt, wenn der Einlassnocken geparkt und der Auslassnocken vollständig nach spät verstellt ist.
In 6 ist eine Differenz zwischen einer typischen VE-Funktion, wenn der Einlassnocken vollständig nach früh verstellt und der Auslassnocken geparkt ist, und einer typischen VE-Funktion, wenn beide Nocken geparkt sind, gezeigt. In 7 ist eine Differenz zwischen einer typischen VE-Funktion, wenn der Auslassnocken vollständig nach spät verstellt und der Einlassnocken geparkt ist, und einer VE-Funktion, wenn beide Nocken geparkt sind, gezeigt.
In 8 ist ein Histogramm von Fehlern zwischen tatsächlichen und modellierten VE-Werten gezeigt. Die Koeffizienten für das Modell können so gewählt werden, dass die Differenz zwischen tatsächlichem und modelliertem VE minimiert wird.
Beispielhafte Vorteile der Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten eine erhöhte Genauigkeit gegenüber den gegenwärtigen VE-Darstellungen und weniger Kalibrierungsaufwand. Außerdem verringert die Vorgehensweise die Speicher- und/oder Verarbeitungsleistungsanforderungen. Die vorliegende Offenbarung kann leicht in dem Steuermodul implementiert werden.

Claims

Motorsteuermodul, das umfasst: eine Tabelle, die auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Last, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller eines Motors in einer geparkten Stellung sind, einen Geparkt-Schätzwert für den Füllungsgrad erzeugt; und ein Berechnungsmodul, das unter Verwendung einer mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-Schätzwerts für den Füllungsgrad sowie der Motordrehzahl, der Last, der Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung und der Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung einen korrigierten Schätzwert für den Füllungsgrad berechnet, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller nicht in einer geparkten Stellung sind.
Motorsteuermodul nach Anspruch 1, bei dem das Berechnungsmodul umfasst: ein Additionsmodul, das auf der Grundlage einer ersten mathematischen Beziehung einen Additionsterm erzeugt.
Motorsteuermodul nach Anspruch 2, bei dem die erste mathematische Beziehung auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf der Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ICAM-Stellung) und auf der Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ECAM-Stellung) beruht.
Motorsteuermodul nach Anspruch 3, bei dem die erste mathematische Beziehung ist: f_add(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = b₁ICAM + b₂ECAM + b₃ICAM·ECAM + b₄ICAM² + b₅ECAM² + b₆ICAM·MAP + b₇ECAM·MAP + b₈RPM·ICAM + b₉RPM·ECAM + b₁₀RPM·MAP·ICAM·ECAM wobei b_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
Motorsteuermodul nach Anspruch 2, bei dem das Berechnungsmodul umfasst: ein Multiplikationsmodul, das auf der Grundlage einer zweiten mathematischen Beziehung einen Multiplikationsterm erzeugt.
Motorsteuermodul nach Anspruch 5, bei dem die zweite mathematische Beziehung auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf der Einlassnocken-Phasenlagenstellung (ICAM) und auf der Auslassnocken-Phasenlagenstellung (ECAM) beruht.
Motorsteuermodul nach Anspruch 6, bei dem die zweite mathematische Beziehung ist: f_mult(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = 1 + a₁ICAM + a₂ECAM + a₃ICAM·ECAM + a₄ICAM² + a₅ECAM² + a₆ICAM·MAP + a₇ECAM·MAP + a₈MAP²·ICAM·ECAM + a₉RPM·ICAM·ECAM + a₁₀RPM²·ICAM·ECAM wobei a_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
Motorsteuermodul nach Anspruch 5, bei dem das Berechnungsmodul umfasst: ein Berechnungsmodul für den Füllungsgrad, das unter Verwendung einer dritten mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-Schätzwerts für den Füllungsgrad, des Additionsterms und des Multiplikationsterms den korrigierten Schätzwert für den Füllungsgrad berechnet.
Motorsteuermodul nach Anspruch 8, bei dem die dritte mathematische Beziehung ist: VE = VE_parked × f_mult + f_add wobei VE der korrigierte Schätzwert für den Füllungsgrad, VE_parked der Geparkt-Schätzwert für den Füllungsgrad, f_add der Additionsterm ist und f_mult der Multiplikationsterm ist.
Motorsteuermodul nach Anspruch 1, bei dem das Motorsteuermodul auf der Grundlage des korrigierten Schätzwerts für den Füllungsgrad den Zylinderluftmassenfluss und/oder das Drehmoment und/oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet.
Verfahren, das umfasst: Bereitstellen einer Tabelle, die auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Last einen Schätzwert für den Füllungsgrad ausgibt, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller eines Motors in einer geparkten Stellung sind; und Berechnen eines korrigierten Schätzwerts für den Füllungsgrad unter Verwendung einer mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-Schätzwerts für den Füllungsgrad, sowie der Motordrehzahl, der Last, der Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung und der Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung, wenn die Einlass- und Auslassnocken-Phasenlagensteller nicht in einer geparkten Stellung sind.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Berechnen das Erzeugen eines Additionsterms auf der Grundlage einer ersten mathematischen Beziehung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die erste mathematische Beziehung auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf der Einlassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ICAM) und auf der Auslassnocken-Phasenlagensteller-Stellung (ECAM) beruht.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die erste mathematische Beziehung ist: f_add(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = b₁ICAM + b₂ECAM + b₃ICAM·ECAM + b₄ICAM² + b₅ECAM² + b₆ICAM·MAP + b₇ECAM·MAP + b₈RPM·ICAM + b₉RPM·ECAM + b₁₀RPM·MAP·ICAM·ECAM wobei b_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Berechnen das Erzeugen eines Multiplikationsterms auf der Grundlage einer zweiten mathematischen Beziehung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zweite mathematische Beziehung auf dem Krümmerabsolutdruck (MAP), auf der Motordrehzahl (RPM), auf der Einlassnocken-Phasenlagenstellung (ICAM) und auf der Auslassnocken-Phasenlagenstellung (ECAM) beruht.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die zweite mathematische Beziehung ist: f_mult(ICAM, ECAM, MAP, RPM) = 1 + a₁ICAM + a₂ECAM + a₃ICAM·ECAM + a₄ICAM² + a₅ECAM² + a₆ICAM·MAP + a₇ECAM·MAP + a₈MAP²·ICAM·ECAM + a₉RPM·ICAM·ECAM + a₁₀RPM²·ICAM·ECAM wobei a_1...10 Kalibrierungskoeffizienten sind.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Berechnen das Berechnen des korrigierten Schätzwerts für den Füllungsgrad unter Verwendung einer dritten mathematischen Beziehung auf der Grundlage des Geparkt-Schätzwerts für den Füllungsgrad, des Additionsterms und des Multiplikationsterms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die dritte mathematische Beziehung ist: VE = VE_parked × fmult + f_add wobei VE der korrigierte Schätzwert für den Füllungsgrad, VE_parked der Geparkt-Schätzwert für den Füllungsgrad, f_add der Additionsterm ist und f_mult der Multiplikationsterm ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Berechnen des Zylinderluftmassenflusses und/oder des Drehmoments und/oder des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage des korrigierten Schätzwert für den Füllungsgrad umfasst.