DE102008038824A1

DE102008038824A1 - Zylinderdrehmomentausgleich für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102008038824A1
Application number: DE102008038824A
Authority: DE
Inventors: Kenneth J. Brighton Buslepp; Douglas R. Sterling Heights Verner; Randall J. Okemos Guild; Davis S. Howell Mathews; Todd R. Milford Shupe; Robert Douglas New Hudson Shafto; Kevin C. Ann Arbor Wong; Karen A. Fenton Blandino
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-08-13
Also published as: CN101503978A; US7654248B2; US20080133111A1; CN101503978B

Abstract

Ein Motordrehmomentsteuermodul umfasst ein Ableitungsmodul und ein Zylinderdrehmomentmodul. Das Ableitungsmodul bestimmt auf Grundlage der Drehung einer Kurbelwelle einen Ableitungsausdruck für einen ersten Zylinder einer Brennkraftmaschine und bestimmt auf Grundlage des Ableitungsausdrucks einen mittleren Ableitungsausdruck für den ersten Zylinder. Das Zylinderdrehmomentmodul bestimmt auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks einen Betriebszustand des ersten Zylinders, stellt auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein und stellt auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe eines zweiten Zylinders ein.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen und insbesondere auf das Ausgleichen des Drehmoments unter Zylindern einer Brennkraftmaschine.
HINTERGRUND
Die hier gegebene Beschreibung des Hintergrunds bezweckt eine allgemeine Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der genannten Erfinder, soweit sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht anderweitig als Stand der Technik zur Zeit der Anmeldung in Frage kommen, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Brennkraftmaschinen erzeugen ein Drehmoment, das über eine Kurbelwelle auf einen Antriebsstrang übertragen wird. Genauer wird Luft in einen Motor angesaugt und darin mit Kraftstoff vermischt. Das Luft- und Kraftstoffgemisch wird in Zylindern verbrannt, um Kolben anzutreiben. Die Kolben treiben die Kurbelwelle an und erzeugen dabei ein Antriebsmoment.
In manchen Fällen erzeugen einzelne Zylinder keinen gleichwertigen Antriebsmomentbetrag. Das heißt dass manche Zylinder schwächer als andere sein können, was zu einem Drehmomentungleichgewicht unter den Zylindern führt. Solche Drehmomentungleichgewichte können über den Antriebsstrang wahrnehmbare Vibrationen erzeugen und, falls sie genügend groß sind, sogar zu einem Motorabwürgen führen. Obwohl herkömmliche Drehmomentausgleichssysteme die Drehmomentabgabe eines chronisch schwachen Zylinders identifizieren und erhöhen, können solche Systeme weder der Drehmomenterhöhung Rechnung tragen noch die Drehmomentabgabe unter allen Zylindern ausgleichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motordrehmomentsteuermodul umfasst ein Ableitungsmodul und ein Zylinderdrehmomentmodul. Das Ableitungsmodul bestimmt auf Grundlage der Drehung einer Kurbelwelle einen Ableitungsausdruck für einen ersten Zylinder einer Brennkraftmaschine und bestimmt auf Grundlage des Ableitungsausdrucks einen mittleren Ableitungsausdruck für den ersten Zylinder. Das Zylinderdrehmomentmodul bestimmt auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdruck einen Betriebszustand des ersten Zylinders, stellt auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein und stellt auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe eines zweiten Zylinders ein.
Gemäß weiteren Merkmalen vergleicht das Zylinderdrehmomentmodul den mittleren Ableitungsausdruck mit einem minimalen Schwellenwert und bestimmt, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "stark" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck kleiner als der minimale Schwellenwert ist. Das Zylinderdrehmomentmodul stellt die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein, indem es die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erniedrigt, wenn der erste Zylinder stark ist.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen erhöht das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders entsprechend der Erniedrigung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders. Das Zylinderdrehmomentmodul erniedrigt die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterniedrigungsbetrag, erhöht die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterhöhungsbetrag und erhöht eine Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag dem Drehmomenterniedrigungsbetrag entspricht.
Gemäß weiteren Merkmalen vergleicht das Zylinderdrehmomentmodul den mittleren Ableitungsausdruck mit einem maximalen Schwellenwert und bestimmt, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "schwach" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck größer als der maximale Schwellenwert ist. Das Zylinderdrehmomentmodul stellt die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein, indem es die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erhöht, wenn der erste Zylinder schwach ist.
Gemäß weiteren Merkmalen erniedrigt das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erhöhung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders. Das Zylinderdrehmo mentmodul erhöht die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterhöhungsbetrag, erniedrigt die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterniedrigungsbetrag und erniedrigt eine Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag dem Drehmomenterhöhungsbetrag entspricht.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen umfasst das Ableitungsmodul ein erstes Ableitungsmodul bzw. ein Modul für erste Ableitung und ein zweites Ableitungsmodul bzw. ein Modul für zweite Ableitung. Das erste Ableitungsmodul bestimmt einen ersten Ableitungsausdruck bzw. einen Ausdruck für erste Ableitung auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle. Das zweite Ableitungsmodul bestimmt einen zweiten Ableitungsausdruck bzw. einen Ausdruck für zweite Ableitung auf Grundlage des ersten Ableitungsausdrucks. Das Ableitungsmodul bestimmt den mittleren Ableitungsausdruck auf Grundlage des ersten und des zweiten Ableitungsausdrucks.
Gemäß weiteren Merkmalen bestimmt das Ableitungsmodul den mittleren Ableitungsausdruck auf Grundlage eines ersten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, eines zweiten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, und eines weiteren zweiten Ableitungsausdrucks, der für einen in einer Zündreihenfolge unmittelbar nach dem ersten Zylinder kommenden Wiederherstellungszylinder bestimmt wird.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen bestimmt das Zylinderdrehmomentmodul auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks einen Zündzeitpunkt und stellt die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein, indem es den Zündzeitpunkt einstellt. Das Zylinderdrehmomentmodul bestimmt den Zündzeitpunkt ferner auf Grundlage einer Zündfunke-Wärmewirkungsgrad-Kurve des Motors. Das Zylinderdrehmomentmodul stellt die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders ein, indem es eine Kraftstoffzufuhrrate zu dem ersten Zylinder einstellt.
Ein Verfahren zum Steuern des Drehmoments umfasst das Bestimmen eines Ableitungsausdrucks für einen ersten Zylinder einer Brennkraftmaschine auf Grundlage der Drehung einer Kurbelwelle, das Bestimmen eines mittleren Ableitungsausdrucks für den ersten Zylinder auf Grundlage des Ableitungsausdrucks, das Bestimmen eines Betriebszustands des ersten Zylinders auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks, das Einstellen einer Drehmomentabgabe des ersten Zylinders auf Grundlage des Betriebszustands und das Einstellen einer Drehmomentabgabe eines zweiten Zylinders auf Grundlage des Betriebszustands.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Vergleichen des mittleren Ableitungsausdrucks mit einem minimalen Schwellenwert und das Bestimmen, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "stark" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck kleiner als der minimale Schwellenwert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Erniedrigen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders, wenn der erste Zylinder stark ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erhöhen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erniedrigung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Erniedrigen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterniedrigungsbetrag, das Erhöhen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterhöhungsbetrag und das Erhöhen einer Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag dem Drehmomenterniedrigungsbetrag entspricht.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren das Vergleichen des mittleren Ableitungsausdrucks mit einem maximalen Schwellenwert und das Bestimmen, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "schwach" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck größer als der maximale Schwellenwert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Erhöhen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders, wenn der erste Zylinder schwach ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erniedrigen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erhöhung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Erhöhen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterhöhungsbetrag, das Erniedrigen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterniedrigungsbetrag und das Erniedrigen einer Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag dem Drehmomenterhöhungsbetrag entspricht.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines ersten Ableitungsausdrucks auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle, das Bestimmen eines zweiten Ableitungsausdrucks auf Grundlage des ersten Ableitungsausdrucks und das Bestimmen des mittleren Ableitungsausdrucks auf Grundlage des ersten und des zweiten Ableitungsausdrucks. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen des mittleren Ableitungsausdrucks auf Grundlage eines ersten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, eines zweiten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, und eines weiteren zweiten Ableitungsausdrucks, der für einen in einer Zündreihenfolge unmittelbar nach dem ersten Zylinder kommenden Wiederherstellungszylinder bestimmt wird.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines Zündzeitpunkts auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks und das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Einstellen des Zündzeitpunkts. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen des Zündzeitpunkts ferner auf Grundlage einer Zündfunke-Wärmewirkungsgrad-Kurve des Motors. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Einstellen einer Kraftstoffzufuhrrate zu dem ersten Zylinder.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht und nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
1 ein funktionaler Blockschaltplan, der ein beispielhaftes Fahrzeug, das auf Grundlage der Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung reguliert wird, zeigt;
2 ein Graph, der beispielhafte Ableitungsausdruckgrößen für Zylinder des beispielhaften Motorsystems von 1, die auf Grundlage der Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung bestimmt worden sind, zeigt;
3 ein Graph, der das aktive Ausgleichen der Drehmomentabgabe an den Zylindern auf Grundlage der Ableitungsausdruckgrößen zeigt;
4A–B Ablaufpläne, die beispielhafte Schritte, die von der Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, zeigen;
5 ein funktionaler Blockschaltplan, der beispielhafte Module, die die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung ausführen, zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei keineswegs beabsichtigt ist, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen zu beschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zum Kennzeichnen ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck "wenigstens eines von A, B und C" soll als logisches "A oder B oder C" unter Verwendung eines nichtexklusiven logischen ODER interpretiert werden. Wohlgemerkt können Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Der Begriff "Modul", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
In 1 umfasst ein beispielhaftes Fahrzeug 10 einen Motor 12, der ein Getriebe 14 antreibt. Das Getriebe 14 ist entweder ein Automatikgetriebe oder ein Schaltgetriebe, das durch den Motor 12 über einen entsprechenden Drehmomentwandler eine entsprechende Kupplung 16 angetrieben wird. Über eine Drossel 13 strömt Luft in den Motor 12. Der Motor 12 umfasst N Zylinder 18. Obwohl 1 acht Zylinder (N = 8) zeigt, kann der Motor 12 wohlgemerkt weitere oder weniger Zylinder 18 umfassen. Beispielsweise kommen Motoren mit 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Betracht. Durch einen Ansaug- bzw. Einlasskrümmer 20 strömt Luft in den Motor 12, die zusammen mit Kraftstoff in den Zylindern 18 verbrannt wird. Der Verbrennungsprozess treibt sich hin und her bewegende Kolben (nicht gezeigt) in den Zylindern 18 an. Die Kolben treiben eine Kurbelwelle 30 rotatorisch an, um dem Antriebsstrang ein Antriebsmoment zu verschaffen.
Ein Steuermodul 38 kommuniziert mit dem Motor 12 und verschiedenen Eingängen und Sensoren, wie hier beschrieben wird. Ein Fahrzeugbediener handhabt ein Fahrpedal 40, um die Drossel 13 zu regulieren. Genauer erzeugt ein Pedalstellungssensor 42 ein Pedalstellungssignal, das zu dem Steuermodul 38 übermittelt wird. Das Steuermodul 38 erzeugt anhand des Pedalstellungssignals ein Drosselsteuersignal. Ein Drosselstellglied (nicht gezeigt) stellt die Drossel 13 anhand des Drosselsteuersignals ein, um den Luftdurchfluss in den Motor 12 zu regulieren.
Der Fahrzeugbediener handhabt ein Bremspedal 44, um das Fahrzeugbremsen zu regulieren. Genauer erzeugt ein Bremsenstellungssensor 46 ein Bremsenstellungssignal, das zu dem Steuermodul 38 übermittelt wird. Das Steuermodul 38 erzeugt anhand des Bremsenstellungssignals ein Bremsensteuersignal. Ein Bremsensystem (nicht gezeigt) stellt das Fahrzeugbremsen anhand des Bremsensteuersignals ein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regulieren. Ein Einlasskrümmer-Absolutdruck- bzw. Absolutladedruck-(intake manifold absolute Pressure, MAP)-Sensor 50 erzeugt ein Signal anhand eines Drucks des Einlasskrümmers 20. Ein Drosselstellungssensor (throttle Position sensor, TPS) 52 erzeugt ein Signal anhand der Drosselstellung.
Ein Kurbelwellendrehungssensor 48 erzeugt auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle 30 ein Signal, das zum Berechnen der Motordrehzahl verwendet werden kann. Genauer umfasst der Motor einen Kurbelwelledrehungsmechanismus (nicht gezeigt), auf den der Kurbelwellendrehungssensor 48 anspricht. In einem Bespiel umfasst der Kurbelwellendrehungsmechanismus ein Zahnrad, das zur Drehung mit der Kurbelwelle 30 befestigt ist. Der Kurbelwellendrehungssensor 48 spricht auf die ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne an. Ein beispielhaftes Zahnrad umfasst 58 Zähne, die um den Umfang des Rads gleich beabstandet sind, mit Ausnahme an einer Stelle, an der zwei Zähne fehlen, um so eine Lücke zu schaffen. Daher belegt die Lücke etwa 12° Kurbelwellendrehung, wobei jeder Zahn etwa 6° Kurbelwellendrehung belegt. Das Steuermodul 38 be stimmt die Motordrehzahl anhand der Zeit, die beim Vorbeilaufen einer vorgegebenen Anzahl von Zähnen verstreicht.
Die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung identifiziert schwache Zylinder auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle. Ferner identifiziert die Zylinderdrehmomentsteuerung starke Zylinder auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle. Die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung der vorliegenden Erfindung gleicht die Zylinderdrehmomentabgabe an den Zylindern aus. Genauer überwacht die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung das von dem Kurbelwellendrehungssensor 48 erzeugte Kurbelwellensignal. Die Zeit, die bei der Umdrehung der Kurbelwelle 30 um einen vorgegebenen Winkel (z. B. 90°) während des Expansionshubs eines bestimmten Zylinders verstreicht, ist als t_CS gegeben.
Für jeden Zylinder wird ein mittlerer Ableitungsausdruck (DT_AVG) berechnet. DT_AVG wird anhand einer ersten und einer zweiten Kurbelwellendrehzahlableitung FD bzw. SD bestimmt. Genauer wird FD für den überwachten Zylinder k – 1 bestimmt und mit FD_k-1 bezeichnet. k, wie es hier verwendet wird, entspricht dem Wiederherstellungszylinder, der nach dem überwachten Zylinder k – 1 zündet (d. h. demjenigen Wiederherstellungszylinder, der in der Zündreihenfolge als Nächster nach dem überwachten Zylinder kommt). SD wird sowohl für den Wiederherstellungszylinder (d. h. den momentan zündenden Zylinder) als auch für den überwachten Zylinder bestimmt, was als SD_k bzw. SD_k-1 angegeben wird. Ein Ableitungsausdruck (derivative term, DT) für einen bestimmten Zylinder wird über mehrere Motorzyklen abgetastet, wobei DT_AVG als Mittelwert davon bestimmt wird.
Wenn DT_AVG eines bestimmten Zylinders einen Schwellenwert (DT_THR) überschreitet, wird jener Zylinder für schwach erachtet. Demgemäß wird die Drehmomentabgabe des bestimmten Zylinders (TQ_k) erhöht. Gleichzeitig wird die Drehmomentabgabe eines anderen Zylinders oder anderer Zylinder entsprechend erniedrigt. Das heißt, dass dann, wenn die Drehmomentabgabe des schwachen Zylinders um X Nm erhöht wird, die Drehmomentabgabe eines anderen Zylinders um X Nm erniedrigt wird. Alternativ kann die Drehmomentabgabe eines jeden von mehreren anderen Zylindern erniedrigt werden, wobei die Gesamtdrehmomentabgabenerniedrigung gleich X Nm ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung die Drehmomentabgabe jedes Zylinders in Bezug auf die Gesamtdrehmomentabgabe an den Zylindern aktiv ausgleichen. Genauer überwacht die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung DT_AVG für jeden Zylinder und erhöht oder erniedrigt die Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder, um DT_AVG an den Zylindern auszugleichen. DT_AVG kann so ausgeglichen werden, dass er für alle Zylinder etwa gleich ist. Alternativ kann DT_AVG so ausgeglichen werden, dass jeder DT_AVG in einem vorgegebenen Bereich liegt. Das heißt, dass DT_AVG in einem Bereich liegt, der zwischen einem vorgegebenen minimalen DT (DT_MIN) und einem vorgegebenen maximalen DT (DT_MAX) liegt. Dieser Bereich zwischen DT_MIN und DT_MAX kann als Totzonenbereich bezeichnet werden.
Die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung bestimmt für jeden der einzelnen Zylinder einen Betriebszustand auf Grundlage eines Vergleichs von DT_AVG für jeden Zylinder mit DT_MIN und DT_MAX. Lediglich als Bespiel kann dann, wenn DT_AVG eines bestimmten Zylinders in den Totzonenbereich fällt (d. h. DT_MIN < DT_AVG < DT_MAX), der bestimmte Zylinder (k – 1) einer sein, der den richtigen Drehmomentbetrag erzeugt. Demgemäß kann die Drehmomentabgabe des bestimmten Zylinders, TQ_k-1, auf momentanen Pegeln gehalten werden (d. h. weder erhöht noch erniedrigt werden).
Wenn DT_AVG eines bestimmten Zylinders den DT_MAX übersteigt, kann der Zylinder für schwach erachtet werden und wird die Drehmomentabgabe des Zylinders, TQ_k-1, erhöht. Gleichzeitig kann die Drehmomentabgabe eines anderen Zylinders oder anderer Zylinder entsprechend erniedrigt werden. Lediglich als Beispiel kann die jeweilige Drehmomentabgabe der Zylinder, TQ_k und TQ_k-2, auf Grundlage der Erhöhung der Drehmomentabgabe des Zylinders, TQ_k-1, erniedrigt werden.
Wenn der DT_AVG des Zylinders (k – 1) kleiner als der DT_MIN ist, kann der Zylinder für stark erachtet werden und kann die Drehmomentabgabe des Zylinders, TQ_k-1, erniedrigt werden. Gleichzeitig wird die Drehmomentabgabe eines anderen Zylinders oder anderer Zylinder entsprechend erhöht. Lediglich als Beispiel kann die Drehmomentabgabe der Zylinder, TQ_k und TQ_k-2, auf Grundlage der Erniedrigung der Drehmomentabgabe des Zylinders, TQ_k-1, erhöht werden.
Die Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder kann durch Einstellen des Zündzeitpunkts des bestimmten Zylinders reguliert werden. Genauer kann der Zündzeitpunkt verzögert oder vorverlegt werden, um die Drehmomentabgabe des bestimmten Zylinders zu erniedrigen bzw. zu erhöhen. Die Zündfunke-Wärmewirkungsgrad-Kurve für den bestimmten Motor kann implementiert sein, um die Zündeinstellung so zu bestimmen, dass die gewünschte Drehmomenteinstellung erreicht wird. Wenn ein Motor eine steile Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Wärmewirkungsgrad aufweist, variiert eine reine Zündfunkenkorrektur im abgegebenen Drehmoment als Funktion des Basiszündzeitpunkts. Beispielsweise ist die Drehmoment-Zündzeitpunkt-Steigung bei einem 8°-Basiszündzeit punkt im Vergleich zu einem 15°-Zeitpunkt anders. Im Fall eines Dieselmotors kann die Drehmomentabgabe durch Einstellen der Kraftstoffzufuhr zu dem bestimmten Zylinder reguliert werden, wobei die Kraftstoff-Drehmoment-Beziehung dazu verwendet wird, die Kraftstoffeinstellung, die erforderlich ist, um die gewünschte Drehmomentänderung zu erreichen, zu bestimmen.
In 2 zeigt nun ein Graph beispielhafte DT_AVG-Linienzüge für Zylinder in einem 8-Zylindermotor. Es sei angemerkt, dass die Zylindernummern (CN) entlang der x-Achse in ihrer Zündreihenfolge aufgelistet sind. Beispielsweise ist dann, wenn CN6 der momentan überwachte Zylinder k – 1 ist, CN2 der vorher gezündete Zylinder k – 2, während CN5 der als Nächstes zündende Zylinder oder Wiederherstellungszylinder k ist. Wie gezeigt ist, übersteigt DT_AVG für CN6 DT_MAX. Demgemäß wird die Drehmomentabgabe von CN6 erhöht und die Drehmomentabgabe eines entsprechenden Zylinders oder entsprechender Zylinder (d. h. eines benachbarten Zylinders oder benachbarter Zylinder in der Zündreihenfolge) während des nachfolgenden Motorzyklus entsprechend erniedrigt. Beispielsweise kann die Drehmomentabgabe von entweder CN2 oder CN5 erniedrigt werden. Alternativ kann die Gesamtdrehmomentabgabe von CN2 und CN5 erniedrigt werden. In diesem Fall kann die Drehmomentabgabe von CN2 um einen größeren Betrag erniedrigt werden als die Drehmomentabgabe von CN5, weil DT_AVG von CN5 größer ist.
Ferner ist dann, wenn CN5 der momentan überwachte Zylinder k – 1 ist, CN6 der vorher gezündete Zylinder k – 2, während CN4 der als Nächstes zündende Zylinder oder Wiederherstellungszylinder k ist. Wie gezeigt ist, ist DT_AVG für CN5 kleiner als DT_MIN. Demgemäß wird die Drehmomentabgabe von CN5 erniedrigt und kann die Drehmomentabgabe eines entsprechenden Zylinders oder entsprechender Zylinder (d. h. eines benachbarten Zylinders oder benachbarter Zylinder in der Zündreihenfolge) während des nachfolgenden Motorzyklus entsprechend erniedrigt werden. Beispielsweise kann die Drehmomentabgabe von entweder CN6 oder CN4 erhöht werden. Alternativ kann die Gesamtdrehmomentabgabe von CN6 und CN4 erhöht werden. In diesem Fall kann die Drehmomentabgabe von CN6 um einen größeren Betrag erhöht werden als die Drehmomentabgabe von CN4, weil DT_AVG von CN6 größer ist.
In 3 zeigt nun ein Graph das aktive Ausgleichen der Drehmomentabgabe des Zylinders in Bezug auf die Gesamtdrehmomentabgabe an den Zylindern. Wie gezeigt ist, wird DT_AVG für jeden Zylinder so ausgeglichen, dass er in dem zwischen DT_MIN und DT_MAX definierten Totzonenbereich liegt. DT_MAX ist so eingerichtet, dass er hinreichend unterhalb von DT_THR liegt.
Mit Bezug auf 4A werden nun beispielhafte Schritte, die von der Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung ausgeführt werden, im Einzelnen beschrieben. Im Schritt 400 überwacht die Steuerung t_CSk für den Wiederherstellungszylinder. In den Schritten 402 und 404 bestimmt die Steuerung FD_k bzw. SD_k. Die Steuerung bestimmt im Schritt 406 DT_k-1 (d. h. für den überwachten Zylinder) auf Grundlage von SD_k, SD_k-1 und FD_k-1. SD_k-1 und FD_k-1 werden von einem Puffer bereitgestellt und werden in einer vorhergehenden Iteration bestimmt. Im Schritt 408 bestimmt die Steuerung DT_AVGk-1 (d. h. DT_AVG für den überwachten Zylinder k – 1) auf Grundlage von DT_k-1.
Im Schritt 410 ermittelt die Steuerung, ob DT_AVGk-1 (d. h. für den momentan zündenden Zylinder) größer als DT_THR ist. Wenn DT_AVGk-1 nicht größer als DT_THR ist, endet die Steuerung. Wenn DT_AVGk-1 größer als DT_THR ist, erhöht im Schritt 412 die Steuerung während des nächsten Zündereignisses für den überwachten Zylinder k – 1 TQ_k-1 auf Grundlage von DT_AVGk-1. Im Schritt 414 erhöht die Steuerung TQ für entweder den vorher zündenden Zylinder k – 2 oder den Wiederherstellungszylinder k oder für beide auf Grundlage der Erhöhung von TQ_k-1, worauf die Steuerung endet.
Mit Bezug auf 4B werden nun beispielhafte Schritte, die von der Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung ausgeführt werden, im Einzelnen beschrieben. Die beispielhafte Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung von 4B führt die Schritte 400–408 von 4A aus. Danach ermittelt im Schritt 450 die Steuerung, ob DT_AVGk-1 (d. h. für den überwachten Zylinder) DT_MAX übersteigt. Wenn DT_AVGk-1 größer als DT_MAX ist, setzt die Steuerung mit dem Schritt 452 fort.
Wenn DT_AVGk-1 größer als DT_MAX ist, erhöht im Schritt 454 die Steuerung während des nächsten Zündereignisses für den überwachten Zylinder k – 1 TQ_k-1 auf Grundlage von DT_AVGk-1. Im Schritt 456 kann die Steuerung TQ für entweder den vorher zündenden Zylinder k – 2 oder den Wiederherstellungszylinder k oder für beide auf Grundlage der Erhöhung von TQ_k-1 erniedrigen. Die Steuerung endet dann.
Im Schritt 452 ermittelt die Steuerung, ob DT_AVGk-1 (d. h. für den momentan zündenden Zylinder) kleiner als DT_MIN ist. Wenn DT_AVGk-1 kleiner als DT_MIN ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt 458 fort. Wenn DT_AVGk-1 nicht kleiner als DT_MIN ist, endet die Steuerung. Die Steuerung endet, weil DT_AVG in dem Totzonenbereich liegt (d. h. DT_MIN < DT_AVGk-1 < DT_MAX). Im Schritt 458 erniedrigt die Steuerung während des nächsten Zündereignisses für den überwachten Zylinder k – 1 TQ_k-1 auf Grundlage von DT_AVGk-1. Im Schritt 460 kann die Steuerung TQ für entweder den vorher zündenden Zylinder k – 2 oder den Wiederherstellungszylinder k oder für beide auf Grundlage der Erniedrigung von TQ_k-1 erhöhen. Danach endet die Steuerung.
Mit Bezug auf 5 werden nun beispielhafte Module, die die Zylinderdrehmomentausgleichssteuerung ausführen, im Einzelnen beschrieben. Die beispielhaften Module umfassen ein erstes und ein zweites Ableitungsmodul 500, 502, ein Maximummodul 504 und ein Minimummodul 506, Puffermodule 508, 510, Verstärkungsmodule 512, 514, 516, einen Summierer 518, ein Maximummodul 520 und ein Zylinderdrehmomentmodul 522. Das erste Ableitungsmodul 500 empfängt t_CSk und bestimmt darauf basierend FD_k. FD_k wird an das zweite Ableitungsmodul 502 und das Maximummodul 504 ausgegeben. Das zweite Ableitungsmodul 502 bestimmt SD_k anhand von FD_k und gibt an das Minimummodul 506 und das Puffermodul 508 aus.
Das Maximummodul 504 klemmt FD_k, während das Minimummodul 506 SD_k klemmt, um das Rauschen zu minimieren. Die Puffermodule 508, 510 geben SD_k-1 und FD_k-1 an die Verstärkungsmodule 512 bzw. 514 aus, während das Minimummodul 506 SD_k an das Verstärkungsmodul 514 ausgibt. Die Verstärkungsmodule 512, 514, 516 multiplizieren SD_k-1, SD_k und FD_k-1 mit Verstärkungen A, B bzw. C. Die Verstärkungen können dazu verwendet werden, den Einfluss oder das Gewicht einer bestimmten Ableitung (d. h. SD_k-1, SD_k und FD_k-1) abzugleichen oder eine Ableitung auszuschalten (z. B. die Verstärkung auf 0 festlegen).
Der Summierer 518 summiert FD_k-1 und SD_k-1 und subtrahiert SD_k, um DT_k-1 zu liefern. DT_k-1 wird an das Maximummodul 520 ausgegeben, das DT_k-1 klemmt, um das Rauschen zu minimieren. DT_k-1 wird an das Zylinderdrehmomentmodul 522 ausgegeben, das DT_AVG für jeden Zylinder be rechnet und Steuersignale erzeugt, um die Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder zu regulieren.
Fachleute auf dem Gebiet können aus der obigen Beschreibung erkennen, dass die weit reichenden Lehren der vorliegenden Erfindung in verschiedenartigen Formen implementiert sein können. Daher soll, obwohl diese Erfindung in Verbindung mit speziellen Beispielen von ihr beschrieben worden ist, der wahre Umfang der Erfindung nicht darauf begrenzt sein, da dem erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Abänderungen offenbar werden.

Claims

Motordrehmomentsteuermodul, das umfasst: ein Ableitungsmodul, das auf Grundlage der Drehung einer Kurbelwelle einen Ableitungsausdruck für einen ersten Zylinder einer Brennkraftmaschine bestimmt und auf Grundlage des Ableitungsausdrucks einen mittleren Ableitungsausdruck für den ersten Zylinder bestimmt; und ein Zylinderdrehmomentmodul, das auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks einen Betriebszustand des ersten Zylinders bestimmt, auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe des ersten Zylinders einstellt und auf Grundlage des Betriebszustands eine Drehmomentabgabe eines zweiten Zylinders einstellt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Zylinderdrehmomentmodul den mittleren Ableitungsausdruck mit einem minimalen Schwellenwert vergleicht und bestimmt, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "stark" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck kleiner als der minimale Schwellenwert ist.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 2, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders einstellt, indem es die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erniedrigt, wenn der erste Zylinder stark ist.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 3, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erniedrigung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erhöht.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 2, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterniedrigungsbetrag erniedrigt, die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterhöhungsbetrag erhöht und eine Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag erhöht, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag dem Drehmomenterniedrigungsbetrag entspricht.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Zylinderdrehmomentmodul den mittleren Ableitungsausdruck mit einem maximalen Schwellenwert vergleicht und bestimmt, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "schwach" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck größer als der maximale Schwellenwert ist.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 6, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders einstellt, indem es die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erhöht, wenn der erste Zylinder schwach ist.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 7, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erhöhung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders erniedrigt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 6, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterhöhungsbetrag erhöht, die Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterniedrigungsbetrag erniedrigt und eine Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag erniedrigt, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag dem Drehmomenterhöhungsbetrag entspricht.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Ableitungsmodul ferner umfasst: ein erstes Ableitungsmodul, das auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle einen ersten Ableitungsausdruck bestimmt; und ein zweites Ableitungsmodul, das auf Grundlage des ersten Ableitungsausdrucks einen zweiten Ableitungsausdruck bestimmt, wobei das Ableitungsmodul den mittleren Ableitungsausdruck auf Grundlage des ersten und des zweiten Ableitungsausdrucks bestimmt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Ableitungsmodul den mittleren Ableitungsausdruck auf Grundlage eines ersten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, eines zweiten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylin der bestimmt wird, und eines weiteren zweiten Ableitungsausdrucks, der für einen in einer Zündreihenfolge unmittelbar nach dem ersten Zylinder kommenden Wiederherstellungszylinders bestimmt wird, bestimmt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Zylinderdrehmomentmodul auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks einen Zündzeitpunkt bestimmt und die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders einstellt, indem es den Zündzeitpunkt einstellt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 12, wobei das Zylinderdrehmomentmodul den Zündzeitpunkt ferner auf Grundlage einer Zündfunke-Wärmewirkungsgrad-Kurve bestimmt.
Motordrehmomentsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Zylinderdrehmomentmodul die Drehmomentabgabe des ersten Zylinders einstellt, indem es eine Kraftstoffzufuhrrate zu dem ersten Zylinder einstellt.
Verfahren zum Steuern des Drehmoments, das umfasst: Bestimmen eines Ableitungsausdrucks für einen ersten Zylinder einer Brennkraftmaschine auf Grundlage der Drehung einer Kurbelwelle; Bestimmen eines mittleren Ableitungsausdrucks für den ersten Zylinder auf Grundlage des Ableitungsausdrucks; Bestimmen eines Betriebszustands des ersten Zylinders auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks; Einstellen einer Drehmomentabgabe des ersten Zylinders auf Grundlage des Betriebszustands; und Einstellen einer Drehmomentabgabe eines zweiten Zylinders auf Grundlage des Betriebszustands.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Vergleichen des mittleren Ableitungsausdrucks mit einem minimalen Schwellenwert; und Bestimmen, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "stark" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck kleiner als der minimale Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Erniedrigen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders, wenn der erste Zylinder stark ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Erhöhen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erniedrigung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst: Erniedrigen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterniedrigungsbetrag; Erhöhen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterhöhungsbetrag; und Erhöhen einer Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterhöhungsbetrag dem Drehmomenterniedrigungsbetrag entspricht.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Vergleichen des mittleren Ableitungsausdrucks mit einem maximalen Schwellenwert; und Bestimmen, dass der Betriebszustand des ersten Zylinders "schwach" entspricht, wenn der mittlere Ableitungsausdruck größer als der maximale Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Erhöhen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders, wenn der erste Zylinder schwach ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, das ferner das Erniedrigen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders in Entsprechung mit der Erhöhung der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner umfasst: Erhöhen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders um einen Drehmomenterhöhungsbetrag; Erniedrigen der Drehmomentabgabe des zweiten Zylinders um einen ersten Drehmomenterniedrigungsbetrag; und Erniedrigen einer Drehmomentabgabe eines dritten Zylinders um einen zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag, wobei eine Gesamtsumme aus dem ersten und dem zweiten Drehmomenterniedrigungsbetrag dem Drehmomenterhöhungsbetrag entspricht,
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Bestimmen eines ersten Ableitungsausdrucks auf Grundlage der Drehung der Kurbelwelle; Bestimmen eines zweiten Ableitungsausdrucks auf Grundlage des ersten Ableitungsausdrucks; und Bestimmen des mittleren Ableitungsausdrucks auf Grundlage des ersten und des zweiten Ableitungsausdrucks.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Bestimmen des mittleren Ableitungsausdruck auf Grundlage eines ersten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, eines zweiten Ableitungsausdrucks, der für den ersten Zylinder bestimmt wird, und eines weiteren zweiten Ableitungsausdrucks, der für einen in einer Zündreihenfolge unmittelbar nach dem ersten Zylinder kommenden Wiederherstellungszylinders bestimmt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Bestimmen eines Zündzeitpunkts auf Grundlage des mittleren Ableitungsausdrucks; und Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Einstellen des Zündzeitpunkts.
Verfahren nach Anspruch 26, das ferner das Bestimmen des Zündzeitpunkts ferner auf Grundlage einer Zündfunke-Wärmewirkungsgrad-Kurve umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Einstellen der Drehmomentabgabe des ersten Zylinders durch Einstellen einer Kraftstoffzufuhrrate zu dem ersten Zylinder umfasst.