DE102009010176A1

DE102009010176A1 - Steuersystem und Verfahren zum Starten eines Motors mit Kanalkraftstoffeinspritzung und einem veränderlichen Druckkraftstoffsystem

Info

Publication number: DE102009010176A1
Application number: DE102009010176A
Authority: DE
Inventors: James D. Milford Hay; Mark D. Fenton Carr; Jeffrey M. Fowlerville Hutmacher; Louis A. Milford Avallone; Jon C. Fenton Miller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: US7848874B2; CN101520009B; CN101520009A; DE102009010176B4; US20090216425A1

Abstract

Ein Kraftstoffsteuersystem umfasst ein Druckvergleichsmodul, welches ein Drucksteuersignal erzeugt, wenn ein Kraftstoffzufuhrdruck größer ist als ein vorgegebener Druckwert, ein Temperaturvergleichsmodul, welches ein Temperatursteuersignal erzeugt, wenn eine Temperatur eines Motors größer ist als ein vorgegebener Temperaturwert, und ein Voranlasskraftstoffmodul, welches Voranlasskraftstoff vor Anlassen des Motors basierend auf dem Drucksteuersignal und dem Temperatursteuersignal selektiv abgibt. Ein entsprechendes Kraftstoffsteuerverfahren wird auch angegeben.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 61/031,392, eingereicht am 26. Februar 2008, in Anspruch. Die Offenbarung der obigen Anmeldung wird hierin durch Referenz miteinbezogen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorsteuersysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere Steuersysteme und Verfahren zum Starten der Motoren.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt sollen Hintergrundinformationen für die vorliegende Offenbarung angeben und mögen keinen Stand der Technik darstellen.
Verbrennungsmotoren können elektronische Kraftstoffeinspritzung (EFI von electronic fuel injection) verwenden, um Kraftstoff für den Motor zu dosieren. Gebräuchliche Typen von EFI-Systemen umfassen Einlasskrümmereinspritzung, Kanaleinspritzung, Vorbrennkammereinspritzung und direkte Einspritzung. Ein oder mehrere Kraftstoffinjektoren können verwendet werden, um Kraftstoff an den Motor zu liefern. Kraftstoffinjektoren umfassen im Allgemeinen eine an einer Spitze davon angeordnete Düse und ein Ventil. Die Kraftstoffinjektoren können selektiv betätigt werden, um das Ventil zu öffnen und den Kraftstoff durch Pumpen des Kraftstoffs unter Druck durch die Spitze zu atomisieren. Zum Beispiel kann Leistung an einen Solenoid geliefert werden, um das Ventil zu öffnen.
Der Prozess der Bestimmung und Bereitstellung des Kraftstoffs für den Motor zur geeigneten Zeit ist als Kraftstoffdosierung bekannt. Kraftstoffdosierung ist wichtig, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors zu steuern, um das gewünschte Motorstart- und Betriebsverhalten, die gewünschten Emissionen, das gewünschte Fahrverhalten und die gewünschte Kraftstoffsparsamkeit zu erreichen.
Eine Zeitspanne, während der die Kraftstoffinjektoren betätigt werden, wird als Pulsbreite bezeichnet. Die Pulsbreite wird für jeden der Kraftstoffinjektoren typischerweise basierend auf einer gewünschten Menge (zum Beispiel Masse) von Kraftstoff, der Größe der Kraftstoffinjektoren (zum Beispiel Kraftstoffflusskapazität) und dem Druck des Kraftstoffes, der geliefert werden wird, bestimmt. Um die Bestimmung der Pulsbreite zu vereinfachen, nehmen einige Systeme an, dass die Kraftstoffinjektoren einen linearen Kraftstofffluss über einen Bereich von Kraftstoffdrücken, mit denen die Kraftstoffinjektoren versorgt werden, bereitstellen. In der Praxis sind Kraftstoffinjektoren typischerweise über einen begrenzten Bereich von Kraftstoffdrücken zu einem linearen Kraftstofffluss imstande.
Die Anzahl und Größe der Kraftstoffinjektoren und des Kraftstoffdrucks hängen weitgehend von der Größe des Motors und seiner maximalen Ausgangsleistung ab. Jedoch ist der maximale Kraftstoffdruck, der verwendet werden kann, durch die für den Betrieb der Kraftstoffinjektoren zur Verfü gung stehende Leistung begrenzt. Die Anzahl und Größe der Kraftstoffinjektoren hängt auch von dem linearen Flussbereich der Kraftstoffinjektoren ab.
Motoren mit großem Hubraum und/oder hoher Motorleistung können zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren pro Zylinder benötigen. Zur Implementierung eines solchen Kraftstoffinjektionssystems können zusätzliche Motorsteuerungen zum Ansteuern der zusätzlichen Kraftstoffinjektoren benötigt werden. Die zusätzlichen Steuerungen können zusätzlichen Bauraum und Verkabelung benötigen. Komplizierte Steuerverfahren zum An- und Ausschalten der zusätzlichen Kraftstoffinjektoren können auch benötigt werden, um den erhöhten Kraftstofffluss zu erhalten. Die Komplexität eines solchen Kraftstoffinjektionssystems erhöht die Entwicklungs- und Produktionskosten eines solchen Systems.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung gibt ein Steuersystem und ein Verfahren an, welche verwendet werden können, um den dynamischen Flussbereich von Kraftstoffinjektoren, welche zum Befüllen eines Motors mit Kraftstoff verwendet werden, zu erweitern. In einer Ausgestaltung geben die vorliegenden Lehren ein Kraftstoffsteuersystem an mit einem Druckvergleichsmodul, das ein Drucksteuersignal erzeugt, wenn ein Kraftstoffzufuhrdruck größer ist als ein vorgegebener Druckwert, einem Temperaturvergleichsmodul, welches ein Temperatursteuersignal erzeugt, wenn eine Temperatur eines Motors größer ist als ein vorgegebener Temperaturwert, und mit einem Voranlasskraftstoffmodul, welches Voranlasskraftstoff selektiv vor Anlassen des Motors basierend auf dem Drucksteuersignal und dem Temperatursteuersignal abgibt.
In einer anderen Ausgestaltung geben die vorliegenden Lehren ein Verfahren zur Kraftstoffsteuerung an, welches umfasst, dass ein Kraftstoffzufuhrdruck und ein vorgegebener Druckwert verglichen werden, dass eine Temperatur eines Motors und ein vorgegebener Temperaturwert verglichen werden und dass eine Menge von Voranlasskraftstoff vor Anlassen des Motors basierend auf dem Druckvergleich und dem Temperaturvergleich abgegeben wird.
In einem anderen Aspekt geben die vorliegenden Lehren ein Verfahren zur Befüllung eines Motors an, welches umfasst, dass eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren bereitgestellt werden, um an den Motor Kraftstoff abzugeben, dass ein Druck des Kraftstoffs und ein vorgegebener Druckwert verglichen werden, dass eine Temperatur eines Motors und ein vorgegebener Temperaturwert verglichen werden, dass eine Anzahl (N) der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren basierend auf Stellungen von einer Vielzahl von Einlassventilen des Motors ausgewählt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist, und dass die N Kraftstoffinjektoren betrieben werden, um eine Menge von Voranlasskraftstoff vor Anlassen des Motors basierend auf dem Druckvergleich und dem Temperaturvergleich abzugeben.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin gelieferten Beschreibung ersichtlich. Es sei angemerkt, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele nur Erläuterungszwecken dienen und damit nicht beabsichtigt ist, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
ZEICHUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken und sollen in keinster Weise den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken. Die vorliegende Offenbarung wird näher verständlich werden durch die detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Fahrzeugs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein weiter detailliertes funktionelles Blockdiagramm des Motorsystems von 1 ist;
3 ein funktionelles Blockdiagramm eines Teils des Motorsystems von 2 ist;
4 ein funktionelles Blockdiagramm eines Motorsteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Flussdiagramm ist, welches beispielhafte Schritte für ein Voranlass-Motorsteuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung illustriert; und
6 ein Flussdiagramm ist, welches beispielhafte Schritte für ein Voranlass-Motorsteuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC von Application Specific Integrated Circuit), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder gruppiert) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Beispielhafte Motorsteuersysteme und Verfahren werden hierin angegeben, die verwendet werden können, um den dynamischen Flussbereich eines Kraftstoffinjektionssystems, welches für Verbrennungsmotoren verwendet wird, zu erweitern. Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können in ein veränderliches Druckkraftstoffsystem implementiert werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu ermöglichen, die dem Kraftstoffinjektionssystem während des Motorbetriebs zugeführt werden können. Die Steuersysteme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung erlauben höhere Kraftstoffdrücke durch Regulieren von exzessivem Kraftstoffsystemdruck, welcher sich während Perioden entwickeln kann, die auf den Betrieb des Motors folgen und gewöhnlich als Nachheizphasen (von „hot soaks”) bezeichnet werden. Während einer Nachheizphase wird oft keine Hilfskühlung des Motors bereitgestellt und Hitze innerhalb des Motors verursacht, dass Temperaturen außerhalb des Motors diejenigen Temperaturen, die während des Laufens des Motors existieren, übersteigen. Im Ergebnis kann die Temperatur des Kraftstoffes in dem Kraftstoffinjektionssystem ansteigen, was ein Ansteigen des Drucks des Kraftstoffs im Kraftstoffinjektionssystem verursacht. Die erhöhten Drücke, welche sich entwickeln können, können den Druck übersteigen, bei dem die Kraftstoffinjektoren während eines anschließenden Motoranlassens einwandfrei öffnen. Demgemäß können die Steuersysteme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementiert werden, um die Kraftstoffdrücke, welche sich in dem Kraftstoffsystem während einer Nachheizphase entwickeln können, zu reduzieren und ein einwandfreies Starten des Motors zu ermöglichen.
Bezug nehmend auf 1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Motorsystem 12, ein Getriebe 14 und einen Endantrieb 16. Das Motorsystem 12 erzeugt ein Antriebsmoment, welches durch das Getriebe 14 auf den Endantrieb 16 übertragen wird, um zumindest ein Reifenpaar (nicht abgebildet) anzutreiben. Das Motorsystem 12 weist einen Verbrennungsmotor 18, ein Kraftstoffsystem 20, ein elektrisches System 22, ein Motorsteuermodul (ECM-Modul) 24 und einen Zündschalter 26 auf. Der Motor 18 erzeugt Antriebsmoment durch die Verbrennung von Kraftstoff in der Gegenwart eines Oxidierers (typischerweise Luft) in einem begrenzten Raum, der als Verbrennungskammer bezeichnet wird. Der Motor 18 kann einer von mehreren gewöhnlich in motorisierten Fahrzeugen verwendeten Typen sein. Zum Beispiel kann der Motor 18 ein Viertaktmotor, ein Zweitaktmotor oder ein Wankelmotor sein. Wie hierin diskutiert und in den Figuren gezeigt ist, ist der Motor 18 ein Viertaktmotor.
Bezug nehmend auf 2 und 3 weist der Motor 18 einen Einlasskrümmer 30, eine Vielzahl von Zylindern 32 und einen Auslasskrümmer 34 auf. Luft wird in den Einlasskrümmer 30 durch eine Drossel 36 und einen Luftmassenstrom-Sensor (MAF-Sensor) 38 eingezogen. Die Drossel 36 reguliert die Menge des Luftstromes in den Einlasskrümmer 30 und kann durch das ECM 24 basierend auf einem bestimmten Motorbetriebspunkt eingestellt werden. Alternativ kann die Drossel 36 basierend auf einem benutzerbestimmten Motorbetriebspunkt eingestellt werden. Der MAF-Sensor 38 ist ein Luftstrommesser, welcher ein Luftmassenstrom-Signal (MAF-Signal) erzeugt, das zur Ermittlung der Luftrate, die durch den MAF-Sensor 38 strömt, verwendet werden kann. Das MAF-Signal wird an das ECM 24 übermittelt, welches die Luftstromrate basierend auf dem MAF-Signal bestimmt.
Der Einlasskrümmer 30 kann eine Vielzahl von Einlasskanälen 39 zur Lieferung von Luft innerhalb des Einlasskrümmers 30 an die Zylinder 32 aufweisen. Luft, die in den Einlasskrümmer 30 eintritt, wird unter den Einlasskanälen 39 verteilt und an die Zylinder 32 über eine Vielzahl von Einlassöffnungen 40 verteilt. Der Luftstrom von den Einlassöffnungen 40 in die Zylinder 32 wird durch eine Vielzahl von Einlassventilen 42 gesteuert. Die Einlassventile 42 öffnen nacheinander, um Luft in die Zylinder 32 einzulassen und schließen, um den Strom der Luft in die Zylinder 32 zu blockieren.
Luft in den Zylindern 32 wird mit Kraftstoff gemischt und die Luft- und Kraftstoffmischung wird in den Zylindern 32 verbrannt, um eine Vielzahl von Kolbenanordnungen 44 anzutreiben. Eine Vielzahl von Zündkerzen 46 ist innerhalb der Zylinder 32 angeordnet, um die zum Auslösen des Verbrennungsprozesses notwendige Energie bereitzustellen. Die Kolbenanordnungen 44 sind mit einer Kurbelwelle 48 verbunden, welche in Folge der Bewegung der Kolbenanordnungen 44 rotiert. Die Kurbelwelle 48 rotiert mit Motordrehzahl oder einer Rotationsrate, die proportional zur Motordrehzahl ist.
Ein Kurbelwellenstellungssensor 50 kann verwendet werden, um die Stellung der Kurbelwelle 48 zu messen. Der Kurbelwellenstellungssensor 50 kann ein Kurbelwellenstellungssignal (CPS-Signal) erzeugen, welches zur Ermittlung der Stellung und Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 48 verwendet werden kann. Das CPS-Signal kann an das ECM 24 übermittelt werden, welches die Stellung der Kurbelwelle 48 und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 18 basierend auf dem CPS-Signal ermitteln kann.
Verbrannte Luft in den Zylindern 32 wird durch die Kolbenanordnungen 44 über eine Vielzahl von Auslasskanälen 52 selektiv in den Abgaskrümmer 34 gepumpt. Der Luftstrom von den Zylindern 32 in den Abgaskrümmer 34 wird durch eine Vielzahl von Auslassventilen 54 gesteuert. Speziell öffnen die Auslassventile 54 sequentiell, um den Austritt von Luft aus den Zylindern 32 zu ermöglichen, und schließen, um Luft am Austritt aus den Zylindern 32 zu hindern. Ein Teil des Abgases innerhalb des Abgaskrümmers 34 kann über eine Abgasrückführ-Ventilanordnung 55 (AGR-Ventilanordnung) zum Einlasskrümmer 30 zurückgeleitet werden. Die AGR-Ventilanordnung 55 kann ein AGR-Signal erzeugen, welches benutzt werden kann, um die Menge der Abgasrückführung zu ermitteln. Das AGR-Signal kann an das ECM 24 übermittelt werden, das die Menge der Abgasrückführung basierend auf dem AGR-Signal ermitteln kann.
Der Zeitablauf und die Dauer des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile 42, 54 während des Betriebs des Motors 18 kann durch eine Vielzahl von Nockenwellen 56 gesteuert werden. Die Nockenwellen 56 können eine Vielzahl von Nocken 58, 60 haben, welche mit den Einlass- bzw. Auslassventilen 42, 54 in Eingriff sind, um deren Betrieb zu steuern. Die Nockenwellen 56 können mit der Kurbelwelle 48 verbunden sein, um mit einer Drehzahl zu rotieren, die proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle 48 ist, typischerweise mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle 48. Während zwei Nockenwellen 56 dargestellt sind (3), kann eine einzige Nockenwelle mit Nocken 58, 60 bereitgestellt werden. Es kann auch erwogen werden, dass jedes andere geeignete Gerät zum selektiven Betreiben der Einlass- und Auslassventile 42, 54 bereitgestellt werden kann.
Die Anzahl an Zylindern 32 und folglich Einlass- und Auslasskanäle 40, 52, die zum Motor 18 zugehörig sind, kann variieren. Der Motor 18 kann zum Beispiel 4, 5, 6, 10, 12 und 16 Zylinder haben. Wie hierin diskutiert ist, hat der Motor 18 acht Zylinder, acht Einlasskanäle 40 und acht Auslasskanäle 52 (2). Die Anzahl der Einlass- und Auslassventile 42, 54 kann auch variieren. Speziell kann die Anzahl der Einlass- und Auslassventile 42, 54, die mit jedem der Zylinder 32 in Zusammenhang stehen eins oder mehr betragen. Wie hierin diskutiert ist, hat jeder der Zylinder 32 entsprechende Einlass- und Auslassventile 42, 54 (2).
Der Motor 18 umfasst ferner einen elektrischen Anlasser 62, der mit der Kurbelwelle 68 gekoppelt ist. Der Anlasser 62 ist selektiv betätigbar, um die Kurbelwelle 48 wie zum Anlassen erwünscht zu drehen und dadurch den Motor 18 zu starten.
Wärme, die durch den Betrieb des Motors 18 erzeugt wird, kann durch Kühlmittel, welches durch den Motor 18 fließt, absorbiert und von einem Motorkühlsystem (auch nicht gezeigt) dissipiert werden. Ein Kühlmitteltemperatursensor 64 kann im Motor 18 angebracht sein, um die Temperatur der Kühlflüssigkeit zu messen und um ein Motorkühlflüssigkeitstemperatursensor-Signal (ECT-Signal) zu erzeugen. Das ECT-Signal kann verwendet werden, um eine Temperatur des Motors 18 zu bestimmen. Das ECT-Signal kann an das ECM 24 übermittelt werden, das die Temperatur des Motors 18 basierend auf dem ECT-Signal bestimmen kann.
Der Motor 18 wird durch Öl (nicht gezeigt) geschmiert, welches durch Bereiche des Motors 18 fließt. Ein Öltemperatursensor 66 kann im Motor 18 angebracht sein, um die Temperatur des Öls zu Messen und um ein Öltemperatursensor-Signal (OT-Signal) zu erzeugen, welches zur Bestimmung der Temperatur des Öls verwendet werden kann. Das OT-Signal kann an das ECM 24 übermittelt werden, welches die Temperatur des Öls anhand dem OT-Signal bestimmen kann.
Noch Bezug nehmend auf die 2 und 3 ist das Kraftstoffsystem 20 selektiv betreibbar, um eine festgelegte Menge von Kraftstoff (beispielsweise Benzin, Diesel, Ethanol) an den Motor 18 zu liefern. Das Kraftstoffsystem 20 kann eine Kraftstofftankanordnung 70 aufweisen, welche Kraftstoff mit einem gewünschten Druck einer Kraftstoffleitungsanordnung 72 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 74 liefert. Das Kraftstoffsystem 20 kann ferner ein Kraftstoffsystemsteuermodul 76 aufweisen.
Die Kraftstofftankanordnung 70 kann eine Kraftstoffpumpe 78 aufweisen, welche mit der Kraftstoffversorgungsleitung 74 fluidgekoppelt ist. Die Kraftstoffpumpe 78 kann eine elektrisch gesteuerte, drehzahlveränderliche Kraftstoffpumpe sein, welche betreibbar ist, um Kraftstoff mit einem gewünschten Druck in die Kraftstoffversorgungsleitung 74 einzuspeisen. Die Kraftstofftankanordnung 70 kann ferner einen Kraftstoffdrucksensor 80 aufweisen, welcher an einem Auslass der Kraftstoffpumpe 78 unmittelbar zur Kraftstoffversorgungsleitung 74 angeordnet ist und der ein Kraftstoffdruck-Signal (FPS-Signal) erzeugt. Das FPS-Signal kann an das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 (siehe 3) übermittelt werden, das einen Druck des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpumpe 78 in die Versorgungsleitung 74 eingespeist wird (P_Einspeisung) basierend auf dem FPS-Signal bestimmen kann.
Das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 kann den Druck des Kraftstoffs in der Versorgungsleitung 74 (P_Einspeisung) an das ECM 24 übermitteln. Das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 kann auch die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 78 anhand des FPS-Signals, welches vom Kraftstoffdrucksensor 80 erzeugt wird, steuern. Zum Beispiel kann das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 ein Soll-Kraftstoffdrucksignal (P_Soll) von dem ECM 24 empfangen und die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 78 steuern, um den Sollkraftstoffdruck (P_Soll) in der Versorgungsleitung 74 zu erhalten.
Der Sollkraftstoffdruck (P_Soll) kann abhängig vom Motorbetriebspunkt variieren. Zum Beispiel kann das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 78 so steuern, dass diese bei einem ersten Sollkraftstoffdruck während Perioden, in denen der Motor mit geringer Leistungsanforderung betrieben wird, arbeitet. Das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 kann ferner die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 78 so steuern, dass diese während Perioden, in denen der Motor mit hoher Leistungsanforderung betrieben wird, bei einem zweiten Sollkraftstoffdruck, der größer als der erste Sollkraftstoffdruck ist, arbeitet.
Die Kraftstoffleitungsanordnung 72 kann selektiv eine Kraftstoffmenge an den Einlasskrümmer 30 liefern. Die Kraftstoffleitungsanordnung kann eine Vielzahl von elektronischen Kraftstoffinjektoren 82 aufweisen, welche Fluid mit einem Paar von Kraftstoffleitungen 84 gekoppelt sind. Die Kraftstoffleitungsanordnung 72 kann ferner eine Überkreuzleitung 86 umfassen, welche zwischen den Kraftstoffleitungen 84 angeordnet ist, um die Kraftstoffleitungen 84 fluidisch zu koppeln.
Die Anzahl der Kraftstoffinjektoren 82 kann variieren. Wie hierin diskutiert ist, sind acht Kraftstoffinjektoren 82 vorgesehen. Die Kraftstoffinjektoren 82 sind selektiv betreibbar, um eine vorbestimmte Kraftstoffmenge an den Einlasskrümmer 30 zu liefern. Jeder der Kraftstoffinjektoren 82 kann an einem entsprechenden Einlasskanal der Einlasskanäle 39 (2) angeordnet sein, um Kraftstoff innerhalb den Einlasskanälen 39 abzugeben und dabei Kraftstoff an einen entsprechenden Zylinder von den Zylindern 32 zu liefern. Die Kraftstoffinjektoren 82 können von jedem üblichen Typ sein.
Die Kraftstoffleitungen 84 können fluidisch mit der Kraftstoffversorgungsleitung 74 gekoppelt sein, um mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff, welcher durch die Kraftstofftankanordnung 70 geliefert wird, an die Kraftstoffinjektoren 82 zu liefern. Obwohl ein Paar von Kraftstoffleitungen 84 gezeigt ist, kann eine einzige Kraftstoffleitung vorgesehen sein.
Insbesondere Bezug nehmend auf 2 stellt das elektrische System 22 Leistung bereit, um die verschiedenen elektrischen Komponenten, die mit dem Fahrzeug 10 in Zusammenhang stehen, zu betreiben, und kann von jedem gewöhnlichen Typ sein. Zum Beispiel kann das elektrische System 22 eine Batterie 90 aufweisen, um Leistung dem Fahrzeug 10 bereitzustellen, wenn der Motor 18 nicht läuft oder gestartet wird. Das elektrische System 22 kann ferner eine Lichtmaschine 92 aufweisen, welche antreibbar mit dem Motor 18 gekoppelt ist, um zusätzliche Leistung für das Fahrzeug 10 bereitzustellen und die Batterie 90 aufzuladen während der Motor läuft.
Bezug nehmend auf 2 bis 4 wird das ECM 24 nun im Detail beschrieben. Das ECM 24 kann das Anlassen und den Betrieb des Motors 18 steuern. Zu diesem Zweck kann das ECM 24 Signale von dem Zündschalter 26, dem Motor 18, dem Kraftstoffsystem 20 und dem elektrischen System 22 empfangen und verarbeiten. Anhand der empfangenen Signale kann das ECM 24 zeitlich festgelegte Motorsystemsteuerbefehle erzeugen, welche an den Motor 18, das Kraftstoffsystem 20 und das elektrische System 22 ausgegeben werden. Speziell kann das ECM 24 Signale vom Motor 18 empfangen, einschließlich aber nicht auf diese begrenzt, die CPS-, AGR-, ECT-, MAF- und OT-Signale (im Folgenden ”Motorsignale”). Das ECM 24 kann Signale vom Kraftstoffsystem 20 empfangen, einschließlich, aber nicht auf dieses begrenzt, das FPS-Signal (im Folgenden ”Kraftstoffsystemsignale”). Das ECM 24 kann auch ein Zündsignal (IGN-Signal), welches durch den Zündschalter 26 erzeugt wird, empfangen.
Das ECM 24 kann eines oder mehrere der Motor- und Kraftstoffsystemsignale in einem Speicher für eine Zeitspanne speichern, sodass diese für spätere Ermittlungen durch das ECM 24 abgefragt werden können. Basierend auf dem IGN-Signal, den Motorsignalen und den Kraftstoffsystemsignalen kann das ECM 24 zeitlich festgelegte Motor- und Kraftstoffsystemsteuerbefehle erzeugen, einschließlich, aber nicht auf diese begrenzt, Signale, welche die Drossel 36, die Zündkerzen 46, den Anlasser 62, das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 und die Kraftstoffinjektoren 82 steuern.
Insbesondere Bezug nehmend auf 4 kann das ECM 24 ein Voranlasssteuermodul 100, ein Kraftstoffsteuermodul 102, ein Injektorsteuermodul 104, ein zeitgesteuertes Befehlsmodul 106 und ein Anlassermodul 108 aufweisen. Das Voranlasssteuermodul 100 kann ein Druckvergleichsmodul 110, ein Temperaturvergleichsmodul 112 und ein Voranlassabgabemodul 114 aufweisen.
Das Druckvergleichsmodul 110 kann den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffversorgungsleitung 74 (P_Einspeisung) von dem Kraftstoffsystemsteuermodul 76 erhalten. Anhand von P_Einspeisung kann das Druckvergleichsmodul einen geschätzten Druck (P_Kraftstoff) des Kraftstoffs, welcher an die Kraftstoffinjektoren 82 geliefert wird, ermitteln. Das Druckvergleichsmo dul 110 kann auch ein Drucksteuersignal (CS1) anhand eines Vergleichs von P_Kraftstoff und einem Schwellendruckwert (P_Schwelle) erzeugen. Das Druckvergleichsmodul 110 kann CS1 erzeugen, um anzuzeigen, ob P_Kraftstoff größer ist als P_Schwelle. Das Druckvergleichsmodul 110 kann CS1 an das Voranlassabgabemodul 114 ausgeben.
Das Temperaturvergleichsmodul 112 kann ein oder mehrere Motorsignale empfangen und ein Temperatursteuersignal (CS2) anhand der empfangenen Signale erzeugen. Zu Beispielszwecken kann das Temperaturvergleichsmodul 112 die IGN-, ECT-, OT-, AGR- und MAF-Signale empfangen (4). Anhand der empfangenen Signale kann das Temperaturvergleichsmodul 112 eine Temperatur des Motors (T_Motor) ermitteln und CS2 durch Vergleich von T_Motor mit einem Schwellentemperaturwert (T_Schwelle) erzeugen. Das Temperaturvergleichsmodul 112 kann CS2 erzeugen, um anzuzeigen, ob T_Motor größer ist als T_Schwelle. Das Temperaturvergleichsmodul 112 kann CS2 an das Voranlassabgabemodul 114 ausgeben.
Das Voranlassabgabemodul 114 kann CS1, CS2 und eines oder mehrere Motor- und Kraftstoffsystemsignale empfangen. Anhand dieser Signale kann das Voranlassabgabemodul 114 ein Anlasssteuersignal (CS3) zum Steuern des Anlassers 62 und ein Voranlasskraftstoffsteuersignal (CS4) zum Steuern des Voranlassbetriebs der Kraftstoffinjektoren 82 erzeugen. Zum Beispiel kann das Voranlassabgabemodul 114 CS4 erzeugen, um eine gewünschte Menge an Kraftstoff (m_Kraftstoff) zum Liefern vor dem Anlassen des Motors 18 zu bezeichnen. Das Voranlassabgabemodul 114 kann die IGN-, CS1-, CS2- und CPS-Signale empfangen, um CS3 und CS4 zu erzeugen (4). Das Voranlassabgabemodul 114 kann CS3 an das Anlassmodul 110 und das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 ausgeben. Das Voranlassabgabemodul 114 kann CS4 an das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 ausgeben.
Das Voranlasssteuerungsmodul 100 kann ferner ein abgegebenes Volumenbestimmungsmodul 116 aufweisen zur Ermittlung der Gesamtkraftstoffmenge, welche während des Voranlassbetriebs der Kraftstoffinjektoren 82 geliefert wurde. Das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 kann ein Kraftstoffsystemsteuerbefehlssignal von dem zeitgesteuerten Befehlsmodul 106 und den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffversorgungsleitung 74 (P_Einspeisung) von dem Kraftstoffsystemsteuermodul 76 empfangen. Anhand dieser Signale kann das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 eine Gesamtkraftstoffmenge (m_effektiv), die an den Motor 18 vor dem Anlassen geliefert wurde, ermitteln. Das abgegebene Volumenbestimmungsmodul kann m_effektiv an das Kraftstoffsteuermodul 102 ausgeben.
Das Kraftstoffsteuermodul 102 kann eine Sollkraftstoffmenge (m_Soll) zum Liefern an den Motor 18 bestimmen, um den Motor 18 bei einem Sollbetriebspunkt (beispielsweise Motorleistung) zu betreiben. Das Kraftstoffsteuermodul 102 kann das IGN-Signal von dem Zündschalter 26, m_effektiv von dem abgegebenen Volumenbestimmungsmodul 116, einen Luft pro Zylinder-Wert (APC-Wert) und ein Luftkraftstoffverhältnis-Wert (A/F-Wert) empfangen (4). Das Kraftstoffsteuermodul 102 kann m_Soll basierend auf dem IGN-Signal und den m_effektiv, APC und A/F-Werten, die es empfängt, bestimmen. Die APC- und A/F-Werte können anhand des Sollmotorbetriebspunktes bestimmt werden. Das Kraftstoffsteuermodul 102 kann m_Soll an das Injektorsteuermodul 104 ausgeben.
Das Injektorsteuermodul 104 kann m_Soll von dem Kraftstoffsteuermodul 102 und das CPS-Signal von dem Kurbelwellenstellungssensor 50 empfangen. Basierend auf m_Soll und dem CPS-Signal, die es empfängt, erzeugt das Injektorsteuermodul 104 ein Injektorsteuersignal (CS5) zum selekti ven Betreiben der Kraftstoffinjektoren 82. Speziell kann das Injektorsteuermodul 104 die Menge an Kraftstoff bestimmen, die an die Kraftstoffinjektoren 82 geliefert werden soll, um die Sollmenge an Kraftstoff (m_Soll) zu liefern. Das Injektorsteuermodul 104 kann CS5 an das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 ausgeben.
Das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 kann zeitgesteuerte Motor- und Kraftstoffsystemsteuerbefehlssignale ergeben, die zum Betreiben des Motorsystems 12 und des Kraftstoffsystems 22 verwendet werden. Die zeitgesteuerten Motor- und Kraftstoffsystemsteuerbefehle umfassen, sind aber nicht beschränkt auf ein befohlenes Kraftstoffdrucksignal (P_Befehl) zum Steuern des Kraftstoffsystemsteuermoduls 76, ein befohlenes Drosselsignal (DROSSEL) zum Steuern der Drossel 36, einem befohlenen Zündfunkensignal (ZÜNDFUNKEN) zum Steuern der Zündkerzen 46 und ein befohlenes Kraftstoffsignal (KRAFTSTOFF) zum Steuern der Kraftstoffinjektoren 82. Das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 kann P_Befehl, DROSSEL, ZÜNDFUNKEN und KRAFTSTOFF basierend auf dem CPS-Signal, CS3, CS4, CS5, P_Soll und APC erzeugen.
Das Anlassermodul 108 kann CS3 von dem Voranlassabgabemodul 114 und das IGN-Signal von dem Zündschalter 26 empfangen und ein Anlasssignal (START) zum selektiven Betreiben des Anlassers 62 erzeugen.
Wie im Detail weiter unten diskutiert ist, kann das Anlassermodul 108 das Anlasserbefehlssignal (START) erzeugen, um den Betrieb des Anlassers 62 basierend auf CS3 zu unterbinden.
Der Zündschalter 26 kann ein Dreistellungsschalter von jedem bekannten Typ sein und ”AUS”-, ”AN”- und ”ANLASS”-Stellungen haben. Der Zündschalter 26 kann selektiv zwischen den ”ANLASS”-, ”AN”- und ”AUS”- Stellungen bewegt werden, um das ECM 24 zum Starten, Betreiben bzw. Stoppen des Motors 18 zu veranlassen. Der Zündschalter 26 kann das IGN-Signal basierend auf einer Stellung des Zündschalters in den ”AUS”-, ”AN”- oder ”ANLASS”-Stellungen erzeugen.
Bezug nehmend auf 5 ist ein beispielhaftes Voranlass-Motorsteuerverfahren 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung angegeben, welches jetzt beschrieben wird. Das Motorsteuerverfahren 200 kann als ein Computerprogramm implementiert sein, welches im Speicher des ECM 24 gespeichert ist, und das während jedes Schlüsselzyklus zu einer Zeit betrieben wird, wenn ein gewünschter Satz von Eingangsbedingungen existiert. Der Begriff Schlüsselzyklus, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich generell auf einen Zündschalterzyklus, der beginnt, wenn sich der Zündschalter 26 von der AUS-Stellung in die AN- oder ANLASS-Stellung bewegt und der endet, wenn sich der Zündschalter 26 von der AN- oder ANLASS-Stellung in die AUS-Stellung zurückbewegt.
Die Entscheidung zum Betrieb des Motorsteuerverfahrens 200 kann durch das ECM 24 basierend auf den Betriebsbedingungen getroffen werden, welche entweder während des momentanen Schlüsselzyklus oder vorhergehender Schlüsselzyklen existierte, wie dies weiter unten näher beschrieben werden wird. Das Motorsteuerverfahren 200 ist ein Voranlasssteuerverfahren. Demnach kann das Motorsteuerverfahren 200 implementiert sein, um andere planmäßige Steuerverfahren zum Erzeugen von zeitlich festgelegten Motor- und Kraftstoffsystemsteuerbefehlen während des Anlassens des Motors zu ergänzen.
Das Motorsteuerverfahren 200 kann ein- oder mehrmals während jedes Schlüsselzyklus vor dem regulären Anlassbetrieb des Motors 18 laufen. Wo das Steuerverfahren 200 bereits während des momentanen Schlüssel zyklus gelaufen ist, kann die Steuerung unter dem Steuerverfahren 200 unterbunden werden, bis der Motor 18 für eine vorgegebene Zeitspanne gelaufen ist. Das Steuerverfahren 200 kann in der vorbeschriebenen Art und Weise während des gegenwärtigen Schlüsselzyklus und/oder nachfolgenden Schlüsselzyklen unterbunden werden bis der Motor 18 für die vorgegebene Zeitspanne gelaufen ist. Der Einfachheit halber ist das Motorsteuerverfahren 200, wie es hier beschrieben und in den Figuren dargestellt ist, ein ergänzendes Steuerverfahren, welches einmal während jedes Schlüsselzyklus vor dem regulären Anlassbetrieb des Motors 18 läuft.
Das Motorsteuerverfahren 200 beginnt bei Schritt 202. In Schritt 202 ermittelt das ECM 24, ob ein Satz von Eingangsbedingungen erfüllt ist. Die Eingangsbedingungen werden generell zu einem Zeitpunkt erfüllt sein, wenn sich der Zündschalter 26 gerade von der AUS-Stellung in die ANLASS-Stellung bewegt hat. Die Eingangsbedingungen können auch umfassen, ob das Motorsteuerverfahren 200 bereits während des momentanen Schlüsselzyklus gelaufen ist und ob es andere überschreibende Gründe zur Unterbindung der Steuerung unter dem Motorsteuerverfahren 200 gibt. Zum Beispiel können Diagnosesteuerverfahren, welche in dem ECM 24 implementiert sind, um den Betrieb der Motor- und Kraftstoffsysteme 12, 20 zu überwachen, einen überschreibenden Grund zur Unterbindung der Steuerung unter dem Motorsteuerungsverfahren 200 liefern.
Zur Vereinfachung bestimmt das ECM 24 in Schritt 202, ob sich der Zündschalter 26 gerade von der AUS-Position in die ANLASS-Position bewegt hat. Falls sich der Zündschalter 26 gerade von der AUS-Position in die ANLASS-Stellung bewegt hat, geht die Steuerung mit Schritt 204 weiter und ansonsten endet die Steuerung unter dem Motorsteuerverfahren 200 und die Steuerung wird an andere regulär vorgesehene Motorsteuermethoden (beispielsweise Motoranlassen) übertragen.
In Schritt 204 bestimmt das Druckvergleichsmodul 110 den geschätzten Druck (P_Kraftstoff) des Kraftstoffs, der an die Kraftstoffinjektoren 82 basierend auf dem Wert von P_Einspeisung, welcher durch das Kraftstoffsystemsteuermodul 76 bestimmt wurde, geliefert wird. Der geschätzte Druck (P_Kraftstoff) des Kraftstoffs, der an die Kraftstoffinjektoren 82 geliefert wird, kann durch eine Vielzahl von Wegen ermittelt werden, um der besonderen Konfiguration des Kraftstoffsystems 20 Rechnung zu tragen. Wie hierin diskutiert ist, bestimmt das Druckvergleichsmodul 110 P_Kraftstoff durch Gleichsetzen von P_Kraftstoff mit dem Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffversorgungsleitung 74 (P_Einspeisung).
Anschließend bestimmt in Schritt 206 das Temperaturvergleichsmodul 112 die geschätzte Temperatur (T_Motor) des Motors 18 basierend auf dem ECT-Signal, welches durch den Kühlmitteltemperatursensor 64 erzeugt wird. Die geschätzte Motortemperatur (T_Motor) kann in einer Vielzahl von Wegen ermittelt werden und eine geschätzte Temperatur von bestimmten Komponenten des Motors 18 repräsentieren. Zum Beispiel kann T_Motor eine geschätzte Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Motors 18 oder eine geschätzte Temperatur der Einlassventile 42 sein. Genauer ist T_Motor eine geschätzte Temperatur der Sprühspitzen der Kraftstoffinjektoren 82.
Diesbezüglich kann das Temperaturvergleichsmodul 112 ein Temperaturmodell zur Bestimmung von T_Motor implementieren, welches auf Motorkühlmitteltemperatur (beispielsweise ECT-Signal), Einlasskrümmerlufttemperatur (MAT), Motorluftstrom (beispielsweise MAF-Signal), Motoröltemperatur (OT) und Abgasrezirkulationsmassenfluss (AGR) basiert, aber nicht auf diese begrenzt ist. Demnach kann das Temperaturvergleichsmodul 112 T_Motor durch Verwenden eines Temperaturmodells bestimmen, welches im Allgemeinen repräsentiert werden kann durch die allgemeine Gleichung: T_Motor = f(ECT, MAT, MAF, OT und AGR).
Alternativ kann das Temperaturvergleichsmodul 112 den Wert von T_Motor basierend auf den vorhergehenden Motorsignalen in Speichertabellen nachschlagen, welche innerhalb des Speichers des ECM 24 gespeichert sind. Das Temperaturmodell oder die Speichertabellen können mittels empirischer Methoden entwickelt sein unter Verwendung von Quasigleichgewichtsmotortesten. Während einem solchen Motortesten können die Motorbetriebsbedingungen variiert und die resultierende Temperatur der Kraftstoffinjektoren gemessen werden. Zu Beispielszwecken ermittelt das Temperaturvergleichsmodul 112 T_Motor in Schritt 206 unter Verwendung eines Temperaturmodells und den ECT-, MAT-, MAF-, OT- und AGR-Signalen.
In Schritt 208 erhält das Druckvergleichsmodul 110 den Druckschwellen-Wert (P_Schwelle) vom Speicher und vergleicht den in Schritt 204 ermittelten Wert von P_Kraftstoff und P_Schwelle. Basierend auf dem Vergleich von P_Kraftstoff und P_Schwelle kann das Druckvergleichsmodul 110 das Drucksteuerungssignal (CS1) erzeugen, um anzuzeigen, ob P_Kraftstoff größer ist als P_Schwelle. Falls P_Kraftstoff größer ist als P_Schwelle fährt die Steuerung mit Schritt 210 fort. Falls P_Kraftstoff weniger ist als oder gleich P_Schwelle ist, dann endet die Steuerung unter dem Motorsteuerverfahren 200.
Der Wert von P_Schwelle kann sich generell auf den Kraftstoffdruck beziehen, oberhalb dessen unter antizipierten Betriebsbedingungen (beispielsweise T_Motor und Spannung, welche für die Kraftstoffinjektoren verfügbar ist) während aufeinander folgendem Motoranlassen die Kraftstoffinjektoren 82 möglicherweise nicht einwandfrei öffnen. P_Schwelle kann ein vorgegebener Wert basierend auf einem Quasigleichgewichtstesten der Kraftstoffinjekto ren 82 sein. Während solchem Testen kann das Kraftstoffinjektorverhalten unter variierenden Betriebsbedingungen, einschließlich der Kraftstoffinjektortemperatur, dem Kraftstoffdruck, der Spannung und der Pulsbreite gemessen werden. Demnach kann die Druckschwelle P_Schwelle ein vorgegebener Wert sein, der im Speicher gespeichert ist. Alternativ kann eine Wertetabelle für P_Schwelle im Speicher gespeichert sein und P_Schwelle kann in den Tabellen basierend auf dem in Schritt 206 ermittelten Wert von T_Motor nachgeschlagen werden. Zu Beispielszwecken ist P_Schwelle ein vorgegebener Wert, der etwa gleich 400 kPa ist und vom Speicher in Schritt 306 abgefragt wird.
In Schritt 210 erhält das Temperaturvergleichsmodul 112 den Temperaturschwellen-(T_Schwelle)-Wert vom Speicher und vergleicht den in Schritt 206 ermittelten Wert von T_Motor und T_Schwelle. Basierend auf dem Vergleich von T_Motor und T_Schwelle kann das Temperaturvergleichsmodul 112 das Temperatursteuersignal (CS2) erzeugen, um anzuzeigen, ob T_Motor größer ist als T_Schwelle. Falls T_Motor größer ist als T_Schwelle, dann fährt die Steuerung mit Schritt 212 fort, ansonsten endet die Steuerung unter dem Motorsteuerungsverfahren 200.
Der Wert von T_Motor, der in Schritt 210 erhalten wird, kann sich generell auf eine Temperatur des Motors beziehen, oberhalb der die Kraftstoffinjektoren 82 unter den antizipierten Betriebsbedingungen (beispielsweise P_Kraftstoff und für die Kraftstoffinjektoren verfügbare Spannung) während aufeinander folgendem Motoranlassen möglicherweise nicht einwandfrei öffnen. Demnach kann T_Schwelle ein einziger Wert sein, welcher vom Speicher erhalten wird. Alternativ kann T_Schwelle unter Verwendung des in Schritt 204 ermittelten Wertes von P_Kraftstoff aus einer Tabelle von Werten, welche in einem Speicher gespeichert ist, erhalten werden. Zu Beispiels zwecken ist T_Schwelle ein vorgegebener Wert, der etwa gleich 30°C ist und vom Speicher in Schritt 210 abgefragt wird.
In Schritt 212 ermittelt das Voranlassabgabemodul 114 die Parameter zum Betreiben von ausgewählten Kraftstoffinjektoren vor Anlassen des Motors 18. Speziell ermittelt das Voranlassabgabemodul in Schritt 212 eine gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) zum Liefern an den Motor 18. Das Voranlassabgabemodul 114 bestimmt auch eine ausgewählte Anzahl (N) von Kraftstoffinjektoren 82 und entsprechende Pulsbreiten (pw_N von pulse widths) für jeden der N Kraftstoffinjektoren 82, um die gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) zu liefern. Die gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) kann sich generell auf eine Kraftstoffmenge beziehen, die vor dem Anlassen des Motors 18 abgegeben werden kann, um eine gewünschte Reduktion in dem Druck des Kraftstoffs, der den Kraftstoffinjektoren 82 geliefert wird (zum Beispiel P_Kraftstoff) zu erreichen. Die gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) kann sich auch auf eine Kraftstoffmenge beziehen, welche vor dem Anlassen des Motors 18 abgegeben wird, ohne signifikant das Startverhalten des Motors 18 zu vermindern.
Die gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff), die ausgewählte Anzahl (N) der Kraftstoffinjektoren 82 und die Pulsbreite (pw_N) können vorgegebene Werte sein, die im Speicher zum Abfragen durch das Voranlassabgabemodul 114 in Schritt 212 gespeichert sind. Die Werte von m_Kraftstoff, N und pw_N können basierend auf Motorentwicklungstesten vorgegeben sein. Zum Beispiel kann die Anzahl und Auswahl der Kraftstoffinjektoren (zum Beispiel N) und die Kraftstoffmenge, welche vor dem Anlassen des Motors (zum Beispiel m_Kraftstoff) geliefert wird, während Motorstarttesten variiert werden und die resultierende Reduktion in dem Druck des Kraftstoffs, der an die Kraftstoffinjektoren geliefert wird, und das Motorstartverhalten gemessen und evaluiert werden. Alternativ können m_Kraftstoff, N und pw_N unter Ver wendung einer einfachen Kalkulation basierend auf dem in Schritt 204 ermittelten geschätzten Druck (P_Kraftstoff), der in Schritt 206 bestimmten geschätzten Motortemperatur (T_Motor) und der Spannung, die durch das elektrische System 22 den Kraftstoffinjektoren geliefert wird, bestimmt werden.
Es kann auch gewünscht sein, die N Kraftstoffinjektoren 82 zu bestimmen, indem ermittelt wird, welche Kraftstoffinjektoren den Zylindern zugeordnet sind, die geschlossene Einlassventile zu dem Zeitpunkt haben, an dem die Steuerung zu Schritt 212 gelangt. Dementsprechend können die N Kraftstoffinjektoren 82 basierend auf Stellungen der Einlassventile 42 bestimmt werden. Speziell kann das Voranlassabgabemodul 114 basierend auf dem CPS-Signal, welches durch den Kurbelwellenstellungssensor 50 erzeugt wird, die N Kraftstoffinjektoren 82 bestimmen, welche den Zylindern 32 mit geschlossenen Einlassventilen 42 zugeordnet sind.
Das Voranlassabgabemodul 114 kann das CPS-Signal verwenden, welches zum Zeitpunkt, an dem die Steuerung zu Schritt 212 während des gegenwärtigen Schlüsselzyklus gelangt, erzeugt wird. Alternativ kann das Voranlassabgabemodul 114 ein zeitliches festgelegtes Segment des CPS-Signals verwenden, welches im Speicher gespeichert ist und mit dem Zeitpunkt korrespondiert, an dem der Motor 18 bei dem letzten Schlüsselzyklus stoppte. Die Stellungen der Einlassventile 42 können auch basierend auf der Stellung der Nockenwellen 56 ermittelt werden.
Zu Beispielszwecken ermittelt das Voranlassabgabemodul 114 in Schritt 212 die N Kraftstoffinjektoren 82 als zu den Zylindern 32 zugehörig, welche Einlassventile 42 haben, die geschlossen sind. Speziell ermittelt das Voranlassabgabemodul 114 die N Kraftstoffinjektoren 82 durch Evaluieren des zeitlich festgelegten Segments des CPS-Signals, das im Speicher wäh rend des letzten Schlüsselzyklus gespeichert wurde. Die entsprechenden Pulsbreiten (pw_N) für jeden der N Kraftstoffinjektoren 82 sind jeweils vorgegebene Werte, etwa gleich 4 Millisekunden. Demnach fragt in Schritt 212 das Voranlassabgabemodul 114 die Pulsbreiten (pw_N) vom Speicher ab. Das Voranlassabgabemodul erzeugt CS4, um die N Kraftstoffinjektoren 82 und die entsprechenden Pulsbreiten (pw_N) anzuzeigen.
In Schritt 214 erzeugt das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 das zeitlich festgelegte Druckbefehlssignal (P_Befehl), um den Betrieb der Kraftstoffpumpe 78 während des Voranlassvorgangs der N Kraftstoffinjektoren 82 zu unterbinden. Das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 kann P_Befehl basierend auf den Steuersignalen CS3 und CS4, die durch das Voranlassabgabemodul 114 erzeugt werden, erzeugen.
In Schritt 216 erzeugt das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 ein zeitlich festgelegtes Kraftstoffsystemsteuerbefehlssignal (KRAFTSTOFF), um selektiv die Kraftstoffinjektoren 82 basierend auf dem Kraftstoffsteuersignal (CS4) zu pulsen, welches durch das Voranlassabgabemodul 114 in Schritt 212 erzeugt wird. Das zeitgesteuerte Befehlsmodul 106 erzeugt speziell das KRAFTSTOFF-Signal, um die N Kraftstoffinjektoren 82 gemäß der entsprechenden Pulsbreiten (pw_N) zu pulsen, um die gewünschte Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) an den Motor 18 vor dem Anlassen des Motors zu liefern. Das KRAFTSTOFF-Signal kann die Kraftstoffinjektoren 82 simultan, sequentiell oder in einer zufälligen Art und Weise pulsieren. Wie hierin diskutiert ist, erzeugt das zeitgesteuerte Befehlsmodul das KRAFTSTOFF-Signal in Schritt 216, um die Kraftstoffinjektoren 82 simultan zu pulsen.
Die Steuerung unter dem Motorsteuerverfahren 200 endet in Schritt 216 und die Steuerung wird auf andere regulär vorgesehene Motorsteuerverfahren (beispielsweise Motoranlassen) übertragen, die innerhalb des Spei chers des ECM 24 gespeichert sind. In der vorstehenden Art und Weise kann das Motorsteuerverfahren 200 verwendet werden, um den dynamischen Flussbereich der Kraftstoffinjektoren 82 zu erweitern. Durch Verhindern des Betriebs der Kraftstoffpumpe 78 und Pulsen der ausgewählten Anzahl (N) der Kraftstoffinjektoren 82 vor Einschalten des Starters 62 verwendet das Motorsteuerverfahren 200 die erhöhte Spannung, welche vor dem Anlassen des Motors 18 verfügbar ist, um die Kraftstoffinjektoren 82 mit gehobenen Kraftstoffleitungsdrücken zu betreiben. Betreiben der Kraftstoffinjektoren 82 vor Anlassen des Motors 18 reduziert wiederum den Druck des Kraftstoffs in den Kraftstoffleitungen 82 und erlaubt den Kraftstoffinjektoren 82 während einem anschließenden Anlassen und Starten des Motors 18 einwandfrei zu funktionieren. Abhängig von der Kraftstoffmenge, welche vor dem Anlassen des Motors 18 geliefert wird, können ein oder mehrere der normalerweise vorgesehenen Pulse der Kraftstoffinjektoren 82 während einem anschließenden Anlassen unterbunden werden, um ein Überfüllen des Motors 18 mit Kraftstoff zu verhindern.
Bezug nehmend auf 6 ist ein anderes Motorsteuerverfahren 230 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung angegeben. Angesichts der erheblichen Ähnlichkeit zwischen Motorsteuerverfahren 200 und Motorsteuerverfahren 230 werden gleiche Bezugszeichen nachfolgend und in den Figuren verwendet, um gleiche Schritte zu kennzeichnen. Neue Bezugszeichen werden eingeführt, um Schritte die neu sind oder modifiziert wurden, zu kennzeichnen. Der Kürze halber werden die Schritte, die neu sind oder modifiziert wurden, im Detail beschrieben.
Das Motorsteuerverfahren 230 weist Schritt 202 bis 216 des Motorsteuerverfahrens 200 zusammen mit zusätzlichen Schritten 232 und 234 auf. Das Motorsteuerverfahren 230 beginnt in Schritt 202 und verläuft bis Schritt 216 wie zuvor beschrieben. Von Schritt 216 fährt die Steuerung mit Schritt 232 fort.
In Schritt 232 ermittelt das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 den durchschnittlichen Kraftstoffdruck (P_{Durchschnitt,N}), mit dem die N Kraftstoffinjektoren 82, die in Schritt 216 gepulst werden, versorgt werden. Das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 kann P_{Durchschnitt,N} basierend auf P_Einspeisung und dem KRAFTSTOFF-Signal bestimmen. Zum Beispiel kann in Schritt 232 das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 P_{Durchschnitt,N} für jeden der N Kraftstoffinjektoren 82 unter Verwendung der Werte von P_Einspeisung, die während des Betriebs der Kraftstoffinjektoren 82 in Schritt 216 erzeugt werden, bestimmen.
Da das KRAFTSTOFF-Signal, welches in Schritt 216 erzeugt wird, die Kraftstoffinjektoren 82 simultan pulst, kann der Wert von P_{Durchschnitt,N} für jeden der N Kraftstoffinjektoren 82, welcher in Schritt 232 ermittelt wird, gleich sein. In alternativen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung, in welchen die Kraftstoffinjektoren nicht simultan gepulst werden, kann P_{Durchschnitt,N} für jede der N Kraftstoffinjektoren 82 variieren. Der durchschnittliche Kraftstoffdruck (P_{Durchschnitt,N}) kann wegen inkrementellen Reduktionen im Kraftstoffdruck variieren, die aus sequentiellem oder zufälligem Pulsen der N Kraftstoffinjektoren 82 resultieren können.
In Schritt 234 bestimmt das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 eine aktuelle Kraftstoffgesamtmenge (m_aktuell), die durch die N Kraftstoffinjektoren 82, die in Schritt 216 gepulst werden, abgegeben wird. Das abgegebene Volumenbestimmungsmodul 116 kann m_aktuell basierend auf den Werten, die für P_{Durchschnitt,N} in Schritt 232 ermittelt wurden, bestimmen. Zum Beispiel kann m_aktuell durch Verwenden der folgenden Formel berechnet werden: m_aktuell = Σ pw_N × C_N, wobei C_N die Kraftstoffflusskapazität (beispielsweise Pfund/Stunde) für jeden der N Kraftstoffinjektoren 82 bei P_{Durchschnitt,N} repräsentiert. Es wird anerkannt werden, dass der Wert von m_aktuell, welcher in Schritt 234 bestimmt wurde, im Allgemeinen gleich der gewünschten Kraftstoffmenge (m_Kraftstoff) sein wird, die in Schritt 212 ermittelt wird. Der Wert von m_aktuell, der in Schritt 234 bestimmt wird, kann in dem Speicher (beispielsweise nichtflüchtiger Speicher) gespeichert sein und von anderen Motorsteuerverfahren zum Anlassen und Starten des Motors 18 verwendet werden. Als ein Beispiel kann der Wert von m_Kraftstoff verwendet werden, um die während einem nachfolgendem Anlassen, Starten und Betrieb des Motors 18 zu liefernde gewünschte Kraftstoffmenge (beispielsweise m_gewünscht) zu ermitteln, um ein Überfüllen des Motors 18 mit Kraftstoff zu vermeiden.
Die Steuerung unter dem Motorsteuerverfahren 230 endet in Schritt 234 und die Steuerung wird auf andere regulär vorgesehene Motorsteuerverfahren (beispielsweise Motoranlassen), die innerhalb des Speichers ECM 24 gespeichert sind, übertragen.
In der vorstehenden Art und Weise kann das Motorsteuerverfahren 230 verwendet werden, um den dynamischen Flussbereich der Kraftstoffinjektoren 82 zu erweitern und Voranlasskraftstoffbefüllungsinformationen zu liefern, welche von anderen vorgesehenen Motorsteuerverfahren verwendet werden können, um den Kraftstoff, der vor Anlassen des Motors an den Motor geliefert wurde, auszugleichen.
Fachleute werden von der vorstehenden Beschreibung zu schätzen wissen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Offenbarung in einer Vielzahl von Arten und Weisen implementiert werden können. Während die Offenbarung spezielle Beispiele enthält, sollte der wahre Geist der Offenbarung nicht so begrenzt sein, da andere Modifikationen dem bewander ten Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Spezifikation und der anschließenden Ansprüche ersichtlich werden.

Claims

Kraftstoffsteuersystem umfassend: ein Druckvergleichsmodul, welches ein Drucksteuersignal erzeugt, wenn ein Kraftstoffzufuhrdruck größer ist als ein vorgegebener Druckwert; ein Temperaturvergleichsmodul, welches ein Temperatursteuersignal erzeugt, wenn eine Temperatur eines Motors größer ist als ein vorgegebener Temperaturwert; und ein Voranlasskraftstoffmodul, welches vor Anlassen des Motors basierend auf dem Drucksteuersignal und dem Temperatursteuersignal Voranlasskraftstoff selektiv abgibt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Kraftstoffpumpe umfasst, wobei das Voranlasskraftstoffmodul den Betrieb der Kraftstoffpumpe unterbindet, während der Voranlasskraftstoff abgegeben wird.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Voranlasskraftstoffmodul eine gewünschte Menge des abzugebenden Voranlasskraftstoffs basierend auf zumindest einem von dem Kraftstoffzufuhrdruck und der Temperatur bestimmt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, welches ferner einen Kraftstoffinjektor zur Abgabe des Voranlasskraftstoffs aufweist, wobei die Temperatur eine geschätzte Temperatur des Kraftstoffinjektors ist.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 4, wobei zumindest einer von dem vorgegebenen Druckwert und dem vorgegebenen Temperaturwert auf einer Spannung, welche an den Kraftstoffinjektor geliefert wird, basiert.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 4, welches ferner ein Volumenbestimmungsmodul aufweist, das eine momentane Menge des Voranlasskraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor abgegeben wird, bestimmt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren zur Abgabe von Kraftstoff an einer Vielzahl von Zylindern des Motors aufweist, wobei zumindest eine der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren den Voranlasskraftstoff bereitstellt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 7, wobei das Voranlasskraftstoffmodul eine ausgewählte Anzahl (N) der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren pulst, um den Voranlasskraftstoff basierend auf Stellungen von einer entsprechenden Vielzahl von Einlassventilen des Motors abzugeben, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 8, wobei die ausgewählte Anzahl (N) der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren geschlossenen Stellungen der Vielzahl von Einlassventilen entspricht.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 8, wobei die ausgewählte Anzahl (N) der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren simultan gepulst werden, um den Voranlasskraftstoff abzugeben.
Verfahren zur Kraftstoffsteuerung umfassend: Vergleichen eines Kraftstoffzufuhrdrucks und eines vorgegebenen Druckwerts; Vergleichen einer Temperatur eines Motors und eines vorgegebenen Temperaturwerts; und Abgeben einer Menge von Voranlasskraftstoff vor Anlassen des Motors basierend auf dem Druckvergleich und dem Temperaturvergleich.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend, dass der Betrieb einer Kraftstoffpumpe des Motors während der Abgabe der Menge an Voranlasskraftstoff unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend, dass die Voranlasskraftstoffmenge basierend auf zumindest einem von dem Kraftstoffzufuhrdruck und der Temperatur bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Temperatur eine geschätzte Temperatur eines Kraftstoffinjektors des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend, dass zumindest einer von dem vorgegebenen Druckwert und dem vorgegebenen Temperaturwert basierend auf einer Spannung, die an einen Kraftstoffinjektor des Motors geliefert wird, bestimmt wird.
Verfahren zur Versorgung eines Motors mit Kraftstoff umfassend: Bereitstellen einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren zur Abgabe von Kraftstoff an den Motor; Vergleichen eines Drucks des Kraftstoffs und eines vorgegebenen Druckwerts; Vergleichen einer Temperatur des Motors und eines vorgegebenen Temperaturwerts; Auswählen einer Anzahl (N) der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren basierend auf Stellungen von einer Vielzahl von Einlassventilen des Motors, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist; und Pulsen der N Kraftstoffinjektoren, um basierend auf dem Druckvergleich und dem Temperaturvergleich eine Menge von Voranlasskraftstoff vor Anlassen des Motors abzugeben.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Anzahl (N) geschlossenen Stellungen der Einlassventile entspricht.