DE102009033429A1

DE102009033429A1 - Abgleich einer Klimaanlagendrehmoment-Kompensationsenergie mit einem Massenträgheitstransfer

Info

Publication number: DE102009033429A1
Application number: DE102009033429A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Highland Whitney; Mark E. Highland Johnston; Todd R. Milford Shupe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: DE102009033429B4; CN101858264A; CN101858264B

Abstract

Ein Motorsteuerungssystem umfasst ein Drehmomentsteuerungsmodul, ein Klimaanlagen-Lastvergleichsmodul (A/C-Lastvergleichsmodul) und ein A/C-Lastkompensationsmodul. Das Drehmomentsteuerungsmodul steuert einen Motor, so dass er eine erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines ersten Drehmoments, das eine aktuelle Drehzahl des Motors beibehält, erzeugt. Das A/C-Lastvergleichsmodul vergleicht eine transiente Last mit einer Differenz zwischen einem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung. Das A/C-Lastkompensationsmodul erhöht auf der Grundlage des Vergleichs selektiv die erste Drehmomentanforderung, bevor eine Kupplung eingerückt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung mit der Nr. 12/421,908, die am 10. April 2009 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der vorstehenden Anmeldung ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung und die Kompensation des Drehmoments beim In-Eingriff-bringen eines Klimaanlagenkompressors.
HINTERGRUND
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
Mit Bezug nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Klimaanlagenkompressor-Steuerungssystems gezeigt. Ein Fahrer eingabemodul 50 ermöglicht es einem Fahrer, Klimaeinstellungen für ein Fahrzeug zu steuern. Nur als Beispiel kann das Fahrereingabemodul 50 einen Taster, einen Drehknopf, einen Hebel oder eine Konsole umfassen. Die vom Fahrer gewählten Klimaeinstellungen werden an ein Karosseriesteuerungsmodul 52 gesandt. Das Karosseriesteuerungsmodul 52 gibt eine Anforderung zum Einschalten oder Ausschalten eines Klimaanlagenkompressors (A/C-Kompressors) 54 an das Motorsteuerungsmodul 58 aus. Das Motorsteuerungsmodul 58 steuert eine (nicht gezeigte) Kupplung eines Motors 56.
Um den A/C-Kompressor 54 einzuschalten, wird die Kupplung zwischen dem A/C-Kompressor 54 und dem Motor 56 in Eingriff gebracht oder eingerückt. Sobald die Kupplung eingerückt ist, treibt eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle des Motors 56 den A/C-Kompressor 54 an. Dieser stellt eine zusätzliche Last für den Motor 56 dar. Das Karosseriesteuerungsmodul 52 informiert daher ein Motorsteuerungsmodul 58 über das Einrücken der Kupplung. Das Motorsteuerungsrnodul 58 steuert den Motor 56 so, dass er ein gewisses Drehmoment erzeugt. Wenn der A/C-Kompressor 54 eingeschaltet wird, erhöht das Motorsteuerungsmodul 58 das Drehmoment, das von dem Motor 56 abgegeben wird, um die von dem A/C-Kompressor 54 erhöhte Last zu bewältigen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motorsteuerungssystem umfasst ein Drehmomentsteuerungsmodul, ein Klimaanlagen-Lastvergleichsmodul (A/C-Lastvergleichsmodul) und ein A/C-Lastkompensationsmodul. Das Drehmomentsteuerungsmodul steuert einen Motor, so dass er eine erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines ersten Drehmoments, das eine aktuelle Drehzahl des Motors beibehält, erzeugt. Das A/C-Lastvergleichsmodul vergleicht eine transiente Last mit einer Differenz zwischen einem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung. Das A/C-Lastkompensationsmodul erhöht auf der Grundlage des Vergleichs selektiv die erste Drehmomentanforderung vor einem Einrücken einer Kupplung.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Klimaanlagenkompressor-Steuerungssystems gemäß dem Stand der Technik ist;
2 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Klimaanlagenkompressor-Drehmomentkompensationsmodells gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Klimaanlagenkompressor-Drehmomentkompensationsmodells gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuerungssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
6 ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Klimaanlagenkompressor-Steuerungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
7 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die bei einer Drehmomentkompensation zum Ineingriffbringen eines Klimaanlagenkompressors mit einem Motor gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten zu beschränken. Der Klarheit halber werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihen folge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Auf der Grundlage der Klimasteuerungseinstellungen eines Fahrers kann ein Klimaanlagenkompressor (A/C-Kompressor) ein- oder ausgeschaltet werden. Der A/C-Kompressor kann eingeschaltet werden, indem er über eine A/C-Kupplung mit einer Antriebsriemenscheibe verbunden wird. Die Antriebsriemenscheibe kann von einer Kurbelwelle eines Motors angetrieben werden. Wenn die A/C-Kupplung eingerückt wird, bringt der A/C-Kompressor eine zusätzliche Last auf den Motor auf. Zudem ist das Drehmoment, das zum Starten des A/C-Kompressors benötigt wird, höher als das Drehmoment, das benötigt wird, um den A/C-Kompressor laufen zu lassen.
Das Einrücken oder das Ineingriffbringen der A/C-Kupplung verringert daher das Drehmoment, das zum Drehen des Motors und zum Antreiben der Räder verfügbar ist. Wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, kann es sein, dass das verbleibende Drehmoment nicht ausreicht, um den Motor am Drehen zu halten, was zu einem Stillstand oder Abwürgen führt. Bei höheren Drehzahlen kann der Fahrer ein Absacken der Leistung wahrnehmen. Daher wird die Verbrennungsdrehmomentabgabe des Motors erhöht, sobald die A/C-Kupplung eingerückt wird. Das Öffnen einer Drosselklappe des Motors führt jedoch zu einem relativ langsamen Anstei gen beim Drehmoment wegen Verzögerungen beim Einsaugen der Luft an der Drosselklappe vorbei, durch einen Krümmer und dann in einen Zylinder hinein, welche typischerweise als eine Krümmerverzögerung bezeichnet werden. Bevor der Motor genügend Drehmoment erzeugen kann, kann bereits ein Stillstand oder ein Absacken der Leistung aufgetreten sein.
Die nachstehende Beschreibung beschreibt, wie die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung das Einrücken einer A/C-Kupplung betreffen. Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf das Einrücken einer A/C-Kupplung begrenzt. Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Komponenten angewandt werden, welche den Motor auf ähnliche Weise wie der A/C-Kompressor zusätzlich belasten. Nur als Beispiel können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auf eine Servolenkungspumpe angewendet werden.
2 stellt auf graphische Weise einen Weg dar, um eine Drehmomentreserve zu schaffen, bevor die A/C-Kupplung eingerückt wird. Mit einer Drehmomentreserve kann ein Motordrehmoment schnell erhöht werden, um der zusätzlichen Last zu begegnen, wenn der A/C-Kompressor mit dem Motor gekoppelt wird. Bei der beispielhaften Implementierung von 2 wird die Drosselklappe des Motors geöffnet, um einen Luftstrom zu erhöhen, wodurch das Drehmoment erhöht wird. Gleichzeitig wird das Timing des Bereitstellens von Zündfunken an die Motorzylinder von einer optimalen Zündfunkenfrühverstellung weg nach spät verstellt (d. h. verzögert), wodurch das Drehmoment verringert wird. Auf diese Weise bleibt das Motordrehmoment in etwa konstant.
Sobald die A/C-Kupplung in Eingriff tritt kann die Zündfunkenspätverstellung entfernt werden, wodurch die Drehmomentabgabe des Motors schnell erhöht wird. Da die Zündfunkenspätverstellung für den als nächs ten zündenden Zylinder verändert werden kann, wird das erhöhte Drehmoment umgesetzt, sobald der nächste Zylinder gezündet wird. Dies steht im Kontrast dazu, dass darauf gewartet wird, dass sich das Motordrehmoment in Ansprechen auf das Öffnen der Drosselklappe erhöht, was ein relativ langsamer Vorgang ist. Die erhöhte Luftmasse muss dann in die Zylinder eingesaugt werden und dann verbrannt werden, bevor eine Drehmomenterhöhung umgesetzt wird.
Es kann einige Situationen geben, bei denen es nicht möglich ist, eine ausreichende Drehmomentreserve zu erzeugen, um der A/C-Kompressorlast entgegenzusteuern. Die Grenze der Drehmomentreserve ist dadurch bestimmt, wie weit der Zündfunke nach spät verstellt werden kann, bevor eine instabile Verbrennung oder Fehlzündung auftritt. Die Differenz zwischen dem Drehmoment mit einem vollständig nach spät verstellten Zündfunken und dem Drehmoment, bei dem sich der Zündfunke bei der optimalen Vorverstellung befindet, wird als die Zündfunkenautorität bezeichnet. Bei geringeren Drehmomentniveaus, etwa in der Nähe des Leerlaufs, ist die Zündfunkenautorität vergleichsweise gering.
Bei kleineren Motoren (etwa 4-Zylinder-Motoren), ist das bei Leerlauf erzeugte Drehmoment relativ klein im Vergleich zu größeren Motoren (wie etwa 8-Zylinder-Motoren). Der A/C-Kompressor, der mit jedem der Motoren verwendet wird, kann jedoch ohne Rücksicht auf die Größe des Motors durch die Größe der Fahrgastzelle des Fahrzeugs bestimmt sein. Das Startdrehmoment eines großen A/C-Kompressors kann in der Nähe des Leerlaufs eines kleineren Motors größer als die Zündfunkenautorität sein.
Es kann sein, dass selbst größere Motoren nicht über ausreichend Zündfunkenautorität verfügen. Beispielsweise können größere Motoren mehr Rotationsmassenträgheit aufweisen und daher können ihre Leerlaufdreh zahlen verringert sein. Bei diesen niedrigeren Drehzahlen kann die Zündfunkenautorität größerer Motoren nicht angemessen sein, um der A/C-Kompressorlast entgegenzusteuern. Zudem steigt die A/C-Kompressorlast bei höheren Temperaturen an.
Wenn die Zündfunkenautorität nicht ausreichend ist, wird der schnelle Anstieg beim Drehmoment aufgrund des Vorverstellens des Zündfunkens nicht genug Drehmoment erzeugen, wenn die A/C-Kupplung eingerückt wird. Ein Absacken bei der Drehzahl oder der Leistung oder ein Stillstand kann daher auftreten, da durch das Öffnen der Drosselklappe ein relativ langsamer Anstieg des Drehmoments bewirkt wird.
Ein Ansatz zum Abschwächen dieses Drehmomentmangels besteht darin, die Massenträgheit des Motors zu erhöhen, indem die Motordrehzahl vor dem Einrücken der A/C-Kupplung erhöht wird. Dieses Aufflackern der Motordrehzahl stellt dem A/C-Kompressor beim Einkuppeln Massenträgheit zur Verfügung und die Last des A/C-Kompressors verlangsamt den Motor zurück auf die Sollmotordrehzahl.
Es kann schwierig sein, die Größe der Drehzahl des gewünschten Motordrehzahlaufflackerns zu schätzen. Es kann außerdem schwierig sein, das Motordrehzahlaufflackern explizit nur in Situationen zu erzeugen, wo es notwendig ist. Das Arbeiten im Drehmomentbereich kann es ermöglichen, dass das Motordrehzahlaufflackern mit Hilfe von Drehmoment charakterisiert wird. Zuerst kann die Zündfunkenautorität berechnet werden, um zu bestimmen, ob ein Motordrehzahlaufflackern gewünscht ist, um ein Absacken der Motordrehzahl aufgrund eines Mangels ausreichender Zündfunkenautorität zu verhindern.
3 ist eine graphische Darstellung eines Einrückens einer A/C-Kupplung, bei dem ein drehmomentbasiertes Drehzahlaufflackern erzeugt wird. Das tatsächliche Drehmoment, das durch Entfernen der Zündfunkenspätverstellung erreicht werden kann, kann als ein Luftdrehmoment bezeichnet sein – der Drehmomentbetrag, der bei der aktuellen Luftströmung und der optimalen Zündfunkenfrühverstellung verfügbar ist. Der Zündfunkenautoritätsmangel ist der Drehmomentbetrag, der benötigt wird, um die aktuelle Drehzahl des Motors beizubehalten und den A/C-Kompressor zu starten, abzüglich des Luftdrehmoments.
Der Zündfunkenautoritätsmangel wird eine gewisse Zeitspanne lang andauern, die so lange dauern kann, bis der A/C-Kompressor eine Laufdrehzahl erreicht hat und das erhöhte Startdrehmoment nicht langer benötigt. Der Betrag an Zündfunkenautoritätsmangel mal der Dauer des Mangels definiert in etwa die Massenträgheit, die verloren geht, wenn die A/C-Kupplung eingerückt wird. Dies entspricht in 3 dem schattiert dargestellten Abschnitt oben rechts.
Um der verlorenen Massenträgheit entgegenzuwirken, kann vor dem Einrücken der A/C-Kupplung überschüssige Massenträgheit erzeugt werden. Diese überschüssige Massenträgheit wird von dem A/C-Kompressor aufgenommen werden, wodurch der Motor zu der Massenträgheit zurückgeführt wird, die zum Beibehalten der vorherigen Drehzahl geeignet ist. Zum Beispiel kann die Motordrehmomentabgabe durch Verringern der Zündfunkenspätverstellung vor dem Einrücken der A/C-Kupplung hochgefahren werden. Die Fläche eines rechtwinkligen Dreiecks kann berechnet werden, indem die Steigung mit ½ und dann mit dem Quadrat der Basis multipliziert wird. Die vor dem Einrücken der A/C-Kupplung erzeugte Massenträgheit kann daher ½ der Rampenrate mal dem Quadrat der Rampenzeit betragen. Dies entspricht in 3 dem schattiert Abschnitt unten links.
Die Rampenrate und die Rampenzeit können so gewählt sein, dass die vor dem Einrücken der A/C-Kupplung erzeugte zusätzliche Massenträgheit in etwa gleich der Massenträgheit sein wird, die nach dem Einrücken der A/C-Kupplung verloren geht. Wenn kein Zündfunkenautoritätsmangel vorliegt, können der Massenträgheitstransfer und damit die Drehmomentrampe deaktiviert werden. 4 stellt ein beispielhaftes Motorsystem dar, das zum Implementieren eines Massenträgheitstransfers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung in der Lage ist. 5 stellt ein beispielhaftes Motorsteuerungsmodul dieses Motorsystems dar. 6 stellt ein beispielhaftes A/C-Steuerungsmodul des Motorsteuerungsmoduls dar. Das A/C-Steuerungsmodul koordiniert den Massenträgheitstransfer in Übereinstimmung mit Schritten, wie etwa denjenigen, die in 7 gezeigt sind.
Wieder mit Bezug auf 2 ist eine graphische Darstellung eines beispielhaften A/C-Einrückens gezeigt, bei dem ein Reservedrehmoment verwendet wird, um der A/C-Kompressorlast entgegenzuwirken. Wenn eine Klimatisierung benötigt wird, um die Klimasteuerungsauswahlen des Fahrers zu erfüllen, wird eine A/C-Anforderung gestellt. Eine vorbestimmte Zeit nach der A/C-Anforderung rückt eine A/C-Kupplung ein, um den A/C-Kompressor mit dem Motor zu koppeln.
In 2 werden die Ausdrücke vorhergesagtes Drehmoment und unmittelbares Drehmoment verwendet. Wie später genauer erläutert wird, entspricht das vorhergesagte Drehmoment dem Drehmoment, von dem angenommen wird, dass es zukünftig benötigt wird. Bei einem funkengezündeten Benzinmotor steuert das vorhergesagte Drehmoment typischerweise die Einstellung der Luft. Das unmittelbare Drehmoment entspricht der Drehmomentabgabe, die gegenwärtig gewünscht ist. Das vorhergesagte Drehmoment kann normalerweise größer oder gleich dem unmittelbaren Drehmoment sein. Die Drosselklappe des Motors kann weit genug geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass das vorhergesagte Drehmoment erzeugt wird. Der Zündfunkenzeitpunkt kann jedoch so nach spät verstellt werden, dass die tatsächliche Abgabe des Motors nur gleich dem unmittelbaren Drehmoment ist.
Eine Fahrerdrehmomentanforderung 62 kann während des gesamten Verlaufs des in 2 gezeigten Zeitrahmens stationär bleiben. Bei einem Zeitpunkt 64 wird jedoch ein Einrücken der A/C-Kupplung angefordert. Dann wird ein A/C-Reservedrehmoment 66 angefordert. Das A/C-Reservedrehmoment 66 ist eine Schätzung des Drehmomentbetrags, der zum Antreiben des A/C-Kompressors benötigt wird, und kann von Faktoren, wie etwa der Temperatur, abhängig sein.
Eine vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 kann auf der Fahrerdrehmomentanforderung 62 beruhen. Wenn jedoch das A/C-Reservedrehmoment 66 angefordert wird, kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 um den Betrag der A/C-Reservedrehmoments 66 ansteigen. Die vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 kann mit einer begrenzten Rate, wie in 2 gezeigt ist, oder unmittelbar ansteigen.
Da die vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 bestimmt, wie viel Luftströmung der Motor erzeugen sollte, zeigt ein Luftdrehmoment 70 einen Anstieg, der dem Anstieg der vorhergesagten Drehmomentanforderung 68 folgt. Das Luftdrehmoment 70 steigt aufgrund der Verzögerungen beim Einsaugen der Luft an der Drosselklappe vorbei, durch den Krüm mer und in die Zylinder hinein langsam an. Letztendlich soll das Luftdrehmoment 70 die vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 erreichen.
Inzwischen wird das tatsächliche Drehmoment, das der Motor erzeugt, durch eine unmittelbare Drehmomentanforderung 72 bestimmt. Da für den A/C-Kompressor noch kein Drehmoment benötigt wird, bleibt die unmittelbare Drehmomentanforderung 72 auf dem Niveau der Fahrerdrehmomentanforderung 62. Die unmittelbare Drehmomentanforderung wird angesichts des ansteigenden Luftdrehmoments 70 durch ein Spätverstellen des Zündfunkens herbeigeführt, wie bei Linie 76 gezeigt ist.
Zum Zeitpunkt 74 wird die A/C-Kupplung eingerückt. Daher wird eine A/C-Last 78 durch den A/C-Kompressor auf den Motor aufgebracht. Um dieser Last zu begegnen, wird die unmittelbare Drehmomentanforderung 72 erhöht, um die vorhergesagte Drehmomentanforderung 68 zu erfüllen. Die Zündfunkenspätverstellung wird entfernt und der Motor kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung erreichen, sobald der nächste Zylinder zündet. Die unmittelbare Drehmomentanforderung 72 bleibt wegen des für die A/C-Last 78 benötigten zusätzlichen Drehmoments über der Fahrerdrehmomentanforderung 62 erhöht.
Mit Bezug nun auf 3 ist eine graphische Darstellung eines beispielhaften Einrückens der A/C-Kupplung gezeigt, bei dem ein gesteuertes Drehzahlaufflackern erzeugt wird, um Massenträgheit an den A/C-Kompressor zu übertragen. In 3 ist der Motor im Leerlauf gezeigt. Eine unmittelbare Drehmomentanforderung 80 im Leerlauf ist auf 0 Nm eingestellt, was den Motor im Leerlauf, der über keine Lasten an einem Schwungrad des Motors verfügt, weder beschleunigen noch verzögern wird. Eine vorhergesagte Drehmomentanforderung 82 im Leerlauf wird über der unmittelbaren Drehmomentanforderung 80 im Leerlauf festgelegt. Die Differenz zwischen der vorhergesagten Drehmomentanforderung 82 im Leerlauf und der unmittelbaren Drehmomentanforderung 80 im Leerlauf definiert die Drehmomentreserve im Leerlauf.
Die Drehmomentreserve im Leerlauf ist vorhanden, um es dem Motor zu ermöglichen, sich schnell auf transiente Drehmomentanforderungen einzustellen, wie etwa auf Servolenkungspumpenlasten. Zum Zeitpunkt 84 wird ein Einrücken der A/C-Kupplung angefordert. Eine endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 kann dann den Vorrang vor der vorhergesagten Drehmomentanforderung 82 im Leerlauf einnehmen. Die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 erhöht das Drehmomentniveau, das benötigt wird, um den Motor im Leerlauf zu halten, während der A/C-Kompressor gestartet wird.
Der Anstieg bei der endgültigen vorhergesagten Drehmomentanforderung 86 bewirkt, dass sich die Drosselklappe öffnet und ein Luftdrehmoment 88 dadurch ansteigt. Bei dem Beispiel von 3 ist das Luftdrehmoment 88 jedoch aufgrund einer nicht ausreichenden Zündfunkenautorität beschränkt, so dass es die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 nicht erreicht. Das Luftdrehmoment 88 steigt bis zu dem Punkt an, bei dem es die vollständige Zündfunkenspätverstellung ermöglicht, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung erreicht wird.
Das Luftdrehmoment 88 ist daher um einen gewissen Betrag kleiner als die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86. Dieser Betrag wird als ein Drehmomentmangel bezeichnet. Zum Zeitpunkt 90 wird die A/C-Kupplung eingerückt und eine endgültige unmittelbare Drehmomentanforderung 92 steigt auf die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 an. Das Motordrehmoment kann jedoch nur so hoch wie das Luftdrehmoment steigen und der Mangel wird eine Zeitspanne lang vor handen sein. Sobald der A/C-Kompressor gestartet ist, wird das Drehmoment, das benötigt wird, um ihn am Laufen zu halten, geringer. Die Kompensation des Drehmomentmangels dauert an, bis die Drehzahl des A/C-Kompressors von 0 U/min bis auf die Drehzahl des Motors ansteigt. Nachdem die Drehzahl des A/C-Kompressors gleich der Drehzahl des Motors ist, nimmt die endgültige unmittelbare Drehmomentanforderung 92 ab. Die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 nimmt nur auf ein Niveau oberhalb der endgültigen unmittelbaren Drehmomentanforderung 92 ab, so dass die Leerlaufdrehmomentreserve beibehalten wird.
Der Zeitbetrag, während dem sich das Motordrehmoment im Mangel befindet, und der Betrag des Mangels bestimmen in etwa den Betrag an Massenträgheit, der aufgrund des Mangels verloren geht. Diese ist als eine schattierte Region 94 dargestellt. Die verlorene Massenträgheit kann auf der Grundlage der Fläche der schattierten Region 94 multipliziert mit der Drehzahl berechnet werden. Dies bestimmt, wie viel überschüssige Massenträgheit dem System vor dem Einrücken der A/C-Kupplung zum Zeitpunkt 90 hinzugefügt werden kann.
Um überschüssige Massenträgheit zu erzeugen, wird die endgültige unmittelbare Drehmomentanforderung 92 erhöht, was zum Zeitpunkt 96 beginnt. Die endgültige unmittelbare Drehmomentanforderung 92 kann auf lineare Weise erhöht werden. Da die endgültige unmittelbare Drehmomentanforderung 92 über das hinaus erhöht wird, was benötigt wird, um den Motor bei der aktuellen Drehzahl laufen zu lassen, wird die Drehzahl ansteigen, wie bei Linie 99 gezeigt ist.
Die durch diesen Drehmomentanstieg geschaffene Fläche, die als Region 98 gezeigt ist, kann so eingestellt werden, dass sie gleich der vorhergesag ten Fläche der Region 94 ist. Wenn die Zeit zwischen dem Zeitpunkt 96 und dem Zeitpunkt 90 festgelegt ist, kann die Rampenrate derart eingestellt werden, dass die Flächen der Regionen 94 und 98 in etwa gleich sind.
Wenn die Grundlinie der dreieckigen Region 98 x genannt wird und die Höhe des Dreiecks y genannt wird, ist die Rampenrate R = y/x. Die Fläche wird durch A = 1/2xy beschrieben. Die Flächengleichung kann umgeformt werden, um sie nach y aufzulösen: y = 2A/x. Durch Einsetzen wird die Rampenrate bestimmt zu R = 2A/x². Die Fläche A soll in etwa gleich der Fläche der Region 94 sein und daher kann die Rampenrate bestimmt werden durch R = 2DT/x², wobei D der Drehmomentmangel ist und T die Zeitdauer des Mangels ist.
Anstatt, dass man die Flächen einander gleichsetzt, können die auf der Fläche basierenden Energien einander gleichgesetzt werden. Die fehlende Energie ist das Produkt aus ½, der Steigung, der Drehzahl und der Zeit ins Quadrat, wobei die Zeit zwischen den Zeitpunkten 96 und 90 gemessen wird. Die Rampenrate kann dann durch das Verhältnis zwischen der Drehzahl nach dem Zeitpunkt 90 und der Drehzahl vor dem Zeitpunkt 90 skaliert werden.
Wenn das Luftdrehmoment 88 zum Zeitpunkt 96 die endgültige vorhergesagte Drehmomentanforderung 86 erreicht hätte, könnte die Drehmomentrampe und das Drehzahlaufflackern deaktiviert werden, da kein Drehmomentmangel vorliegen würde.
Zu verschiedenen Zeitpunkten, etwa im Leerlauf, kann sich der Motor unter der Kontrolle eines Drehzahlsteuerungssystems befinden. Das Drehzahlsteuerungssystem erhöht ein Motordrehmoment, wenn es detek tiert, dass die Motordrehzahl abnimmt, und es verringert ein Motordrehmoment, wenn es detektiert, dass die Motordrehzahl zunimmt. Das Drehzahlsteuerungssystem kann benachrichtigt werden, wenn das Drehzahlaufflackern erzeugt wird, so dass das Drehzahlsteuerungssystem nicht versucht, das Aufflackern zu entfernen. Das Drehzahlsteuerungssystem kann jedoch immer noch größeres Aufflackern als erwartet oder Absacken der Drehzahl steuern. Das Drehzahlsteuerungssystem kann mit dieser verringerten Kapazität in den Zeiten arbeiten, die von den Flächen 94 und 98 eingenommen werden.
Mit Bezug nun auf 4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug auf der Grundlage eines Fahrereingabemoduls 104 zu erzeugen. Durch ein Drosselklappenventil 112 wird Luft in einen Ansaugkrümmer 110 angesaugt. Nur als ein Beispiel kann das Drosselklappenventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einer drehbaren Klappe umfassen. Ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenstellgliedmodul 116, welches das Öffnen des Drosselklappenventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Ansaugkrümmer 110 eingesaugt wird.
Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder umfassen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einziger beispielhafter Zylinder 118 gezeigt. Nur als ein Beispiel kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was den Kraftstoffverbrauch bei gewissen Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Durch ein Einlassventil 122 wird Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 eingesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, welches eine Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen, wie etwa in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder, eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen, die in 1 nicht dargestellt sind, kann Kraftstoff in die Zylinder direkt oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder, die deaktiviert sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Ein (nicht gezeigter) Kolben in dem Zylinder 118 komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch. Auf der Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt ein Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118, welche das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Das Timing des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt angegeben werden, an dem sich der Kolben in seiner höchsten Position befindet, der als der obere Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemisches treibt den Kolben nach unten, wodurch eine drehende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Dann beginnt der Kolben, sich wieder nach oben zu bewegen und stößt die Verbrennungsnebenprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Timingsignal gesteuert werden, das angibt, wieweit vor oder nach dem TDC der Zündfunke bereitgestellt werden soll. Die Arbeitsweise des Zündfunkenstellgliedmoduls 126 kann daher mit der Drehung der Kurbelwelle synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenstellgliedmodul 126 das Liefern von Zündfunken an deaktivierte Zylinder anhalten.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 von einer Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder sie können die Einlassventile mehrerer Zylinderbänke steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Aulassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder sie können Auslassventile mehrerer Zylinderbänke steuern. Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivierten, indem es ein Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktiviert.
Der Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann in Bezug auf den TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenphasensteller 148 variiert werden. Der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann mit Bezug auf den TDC. des Kolbens von einem Auslassnockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Phasenstellerstellgliedmodul 158 steuert den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 114. Sofern ein variabler Ventilhub implementiert ist, kann dieser auch von dem Phasenstellerstellgliedmodul 158 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann eine Verstärkungseinrichtung umfassen, die dem Ansaugkrümmer 110 druckbeaufschlagte Luft bereitstellt. Zum Beispiel zeigt 1 einen Turbolader 160, der eine heiße Turbine 160-1 umfasst, die von heißen Abgasen angetrieben wird, welche durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader 160 umfasst auch einen Kaltluftkompressor 160-2, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird, welcher Luft komprimiert, die zu dem Drosselklappenventil 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Superlader Luft von dem Drosselklappenventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
Ein Bypassventil 162 kann ermöglichen, dass Abgas den Turbolader 160 umgeht, wodurch die Verstärkung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers 160 verringert wird. Das ECM 114 steuert den Turbolader 160 über ein Verstärkungsstellgliedmodul 164. Das Verstärkungsstellgliedmodul 164 kann die Verstärkung des Turboladers 160 durch Steuern der Position des Bypassventils 162 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader von dem Verstärkungsstellgliedmodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader 160 kann eine veränderliche Geometrie aufweisen, die von dem Verstärkungsstellgliedmodul 164 gesteuert werden kann.
Ein (nicht gezeigter) Zwischenkühler kann einen Teil der Wärme der komprimierten Luftladung dissipieren, welche erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann Wärme auch wegen der Nähe der Luft zu dem Abgassystem 134 absorbiert haben. Obwohl sie zur Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, sind die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 oft aneinander angebracht, wodurch Ansaugluft sehr nahe bei heißem Abgas platziert wird.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 umfassen, welches Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 leitet. Das AGR-Ventil 170 kann oberstromig zu dem Turbolader 160 angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann von einem AGR-Stellgliedmodul 172 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmitteltemperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ETC-Sensor 182 kann sich innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen befinden, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, etwa bei einem (nicht gezeigten) Radiator.
Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck, welcher die Differenz zwischen einem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Die Massenströmungsrate von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann sich der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse befinden, das auch das Drosselklappenventil 112 beinhaltet.
Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann die Position des Drosselklappenventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in den Motor 102 eingesaugt wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerungsentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuerungsmodul 194 kommunizieren, um ein Schalten von Gängen in einem Getriebe (nicht gezeigt) zu koordinieren. Zum Beispiel kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangschaltens verringern. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuerungsmodul 196 kommunizieren, um die Arbeitsweise des Motors 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.
Der Elektromotor 198 kann auch als Generator wirken und kann zur Erzeugung elektrischer Energie zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Batterie verwendet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuerungsmoduls 194 und des Hybridsteuerungsmoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert sein.
Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Stellglied bezeichnet werden, das einen Stellgliedwert empfängt. Zum Beispiel kann das Drosselklappenstellgliedmodul 116 als ein Stellglied bezeichnet werden und die Drosselklappenöffnungsfläche kann als der Stellgliedwert bezeichnet werden. Bei dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselklappenstellgliedmodul 116 die Drosselklappenöffnungsfläche durch Einstellen des Winkels der Klappe des Drosselklappenventils 112.
Auf ähnliche Weise kann das Zündfunkenstellgliedmodul 126 als ein Stellglied bezeichnet werden, wobei der entsprechende Stellgliedwert der Betrag an Zündfunkenfrühverstellung relativ zu dem TDC des Zylinders sein kann. Weitere Stellglieder können das Verstärkungsstellgliedmodul 164, das AGR-Stellgliedmodul 172, das Phasenstellerstellgliedmodul 158, das Kraftstoffstellgliedmodul 124 und das Zylinderstellgliedmodul 120 umfassen. Bei diesen Stellgliedern können die Stellgliedwerte dem Verstärkungsdruck, der AGR-Ventilöffnungsfläche, Einlass- und Auslassnockenphasenstellerwinkeln, der Kraftstoffzufuhrrate bzw. der Anzahl aktivierter Zylinder entsprechen. Das ECM 114 kann Stellgliedwerte steuern, um ein Solldrehmoment aus dem Motor 102 zu erzeugen.
Ein Klimaanlagenkompressor 144 kann auch mit dem Motor 102 verbunden sein. Der Klimaanlagenkompressor 144 komprimiert und überträgt ein Kältemittelgas. Der Motor 102 liefert Drehmoment zum Betreiben an den Klimaanlagenkompressor 144.
Mit Bezug nun auf 5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuerungssystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504. Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504 entscheidet zwischen einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 und anderen Achsdrehmomentanforderungen. Zum Beispiel kann die Fahrereingabe auf einer Position eines Gaspedals beruhen. Die Fahrereingabe kann auch auf einer Fahrgeschwindigkeitsregelung beruhen, welche ein adaptives Fahrgeschwindigkeitsregelungssystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um einen vorbestimmten Folgeabstand einzuhalten.
Drehmomentanforderungen können Zieldrehmomentwerte sowie Rampenanforderungen umfassen, etwa eine Anforderung, das Drehmoment auf ein minimales Drehmoment bei ausgeschaltetem Motor hinunterzufahren oder das Drehmoment von dem minimalen Drehmoment bei ausgeschaltetem Motor hochzufahren. Achsdrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionssteuerungssystem während eines Radschlupfs angefordert wird. Achsdrehmomentan forderungen können auch Drehmomentanforderungserhöhungen umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezüglich der Straßenoberfläche rutscht, weil das Achsdrehmoment negativ ist.
Achsdrehmomentanforderungen können auch Bremsenverwaltungsanforderungen und Fahrzeugdrehmomentanforderungen bei Übergeschwindigkeit umfassen. Bremsenverwaltungsanforderungen können das Motordrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass die Motordrehmomentabgabe die Fähigkeit der Bremsen zum Halten des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, nicht überschreitet. Fahrzeugdrehmomentanforderungen bei Übergeschwindigkeit können die Motordrehmomentabgabe verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Achsdrehmomentanforderungen können auch von Karosseriestabilitätssteuerungssystemen gestellt werden. Achsdrehmomentanforderungen können ferner Motorausschaltanforderungen umfassen, wie sie etwa erzeugt werden können, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird.
Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504 gibt ein vorhergesagtes Drehmoment und ein unmittelbares Drehmoment auf der Grundlage der Ergebnisse der Entscheidung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Das vorhergesagte Drehmoment ist der Drehmomentbetrag, dessen Erzeugung durch den Motor 102 das ECM 114 vorbereitet, und kann oft auf der Fahrerdrehmomentanforderung beruhen. Das unmittelbare Drehmoment ist der gegenwärtig gewünschte Drehmomentbetrag, der kleiner als das vorhergesagte Drehmoment sein kann.
Das unmittelbare Drehmoment kann kleiner als das vorhergesagte Drehmoment sein, um Drehmomentreserven bereitzustellen, wie nachstehend genauer beschrieben ist, und um temporären Drehmomentverringerungen zu begegnen. Nur als Beispiel können temporäre Drehmomentverringerungen angefordert werden, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit einem Übergeschwindigkeitsschwellenwert nähert und/oder wenn das Traktionssteuerungssystem einen Radschlupf erfasst.
Das unmittelbare Drehmoment kann durch Variieren von Motorstellgliedern erreicht werden, die schnell reagieren, während langsamere Motorstellglieder zum Vorbereiten des vorhergesagten Drehmoments verwendet werden können. Beispielsweise kann die Zündfunkenfrühverstellung bei einem Benzinmotor schnell eingestellt werden, während die Luftströmung und die Nockenphasenstellerposition aufgrund einer mechanischen Verzögerungszeit langsamer reagieren können. Ferner sind Luftströmungsänderungen Lufttransportverzögerungen in dem Ansaugkrümmer unterworfen. Zudem manifestieren sich Änderungen bei der Luftströmung als Drehmomentvariationen erst, wenn Luft in einen Zylinder eingesaugt, komprimiert und verbrannt worden ist.
Eine Drehmomentreserve kann erzeugt werden, indem langsamere Motorstellglieder so eingestellt werden, dass sie ein vorhergesagtes Drehmoment erzeugen, während schnellere Motorstellglieder so eingestellt werden, dass sie ein unmittelbares Drehmoment erzeugen, das kleiner als das vorhergesagte Drehmoment ist. Zum Beispiel kann das Drosselklappenventil 112 geöffnet werden, wodurch die Luftströmung erhöht wird und die Erzeugung des vorhergesagten Drehmoments vorbereitet wird. In der Zwischenzeit kann die Zündfunkenfrühverstellung verringert werden (mit anderen Worten kann das Zündfunkentiming nach spät verstellt werden), was die tatsächliche Motordrehmomentabgabe auf das unmittelbare Drehmoment verringert.
Die Differenz zwischen dem vorhergesagten und dem unmittelbaren Drehmoment kann als die Drehmomentreserve bezeichnet werden. Wenn eine Drehmomentreserve vorhanden ist, kann das Motordrehmoment von dem unmittelbaren Drehmoment schnell auf das vorhergesagte Drehmoment erhöht werden, indem ein schnelleres Stellglied verändert wird. Dadurch wird das vorhergesagte Drehmoment erreicht, ohne dass darauf gewartet werden muss, dass eine Drehmomentänderung aus einer Verstellung eines der langsameren Stellglieder resultiert.
Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504 kann das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504 das vorhergesagte Drehmoment und das unmittelbare Drehmoment an ein hybrides Optimierungsmodul 508 ausgeben. Das hybride Optimierungsmodul 508 bestimmt, wie viel Drehmoment von dem Motor 102 erzeugt werden soll und wie viel Drehmoment von dem Elektromotor 198 erzeugt werden soll. Das hybride Optimierungsmodul 508 gibt dann modifizierte vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentwerte an das Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das hybride Optimierungsmodul 508 in dem Hybridsteuerungsmodul 196 implementiert sein.
Das vorhergesagte und das unmittelbare Drehmoment, die von dem Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 empfangen werden, werden von einem Achsdrehmomentbereich (Drehmoment bei den Rädern) in einen Antriebsdrehmomentbereich (Drehmoment bei der Kurbelwelle) umgesetzt. Diese Umsetzung kann vor, nach, als Teil von, oder anstelle des hybriden Optimierungsmoduls 508 stattfinden.
Das Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 entscheidet zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, welche die umgesetzten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomente umfassen. Das Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 kann ein entschiedenes vorhergesagtes Drehmoment und ein entschiedenes unmittelbares Drehmoment erzeugen. Die entschiedenen Drehmomente können erzeugt werden, indem eine siegreiche Anforderung aus empfangenen Anforderungen gewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die entschiedenen Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen auf der Grundlage einer oder mehrerer weiterer empfangener Anforderungen modifiziert wird.
Andere Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen zum Motorüberdrehzahlschutz, Drehmomenterhöhungen zur Verhinderung eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem Getriebesteuerungsmodul 194 angefordert werden, um Gangschaltvorgängen Rechnung zu tragen. Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einem Absperren von Kraftstoff beim Kuppeln resultieren, was die Motordrehmomentabgabe verringern kann, wenn der Fahrer bei einem Schaltgetriebefahrzeug das Kupplungspedal niederdrückt.
Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motorausschaltanforderung umfassen, die eingeleitet werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Nur als Beispiel können kritische Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, eines blockierten Startermotors, von Problemen bei der elektronischen Drosselklappensteuerung und unerwartete Drehmomentanstiege umfassen. Nur als Beispiel können Motorabschaltanforderungen die Entscheidung immer gewinnen, wodurch sie als die entschiedenen Drehmomente ausgegeben werden, oder sie können die Entscheidung insgesamt umgehen, indem sie den Motor einfach ausschalten. Das Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 kann diese Ausschaltanforderungen dennoch empfangen, so dass zum Beispiel geeignete Daten an andere Drehmomentanforderer zurückgemeldet werden können. Zum Beispiel können alle anderen Drehmomentanforderer darüber informiert werden, dass sie die Entscheidung verloren haben.
Ein RPM-Steuerungsmodul 510 kann auch vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen an das Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuerungsmodul 510 können sich bei der Entscheidung durchsetzen, wenn sich das ECM 114 in einem RPM-Modus befindet. Ein RPM-Modus kann gewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt, etwa wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder von einer höheren Geschwindigkeit weg ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann ein RPM-Modus gewählt werden, wenn das von dem Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 504 angeforderte vorhergesagte Drehmoment kleiner als ein kalibrierbarer Drehmomentwert ist.
Das RPM-Steuerungsmodul 510 empfängt eine Soll-RPM (Solldrehzahl) von einem RPM-Trajektorienmodul 512 und steuert die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen, um die Differenz zwischen der Soll-RPM und der Ist-RPM zu verringern. Nur als Beispiel kann das RPM-Trajektorienmodul 512 eine linear abnehmende Soll-RPM für ein Ausrollen des Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlauf-RPM erreicht ist. Das RPM-Trajektorienmodul 512 kann dann mit dem Ausgeben der Leerlauf-RPM als der Soll-RPM fortfahren.
Ein Reserven/Lastenmodul 520 empfängt die entschiedenen vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Antriebs drehmoment-Entscheidungsmodul 506. Verschiedene Motorbetriebszustände können die Motordrehmomentabgabe beeinflussen. In Ansprechen auf diese Zustände kann das Reserven/Lastenmodul 520 eine Drehmomentreserve erzeugen, indem es die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht.
Nur als Beispiel kann ein Katalysatoranspringprozess oder ein Kaltstartemissionsverringerungsprozess die Zündfunkenfrühverstellung für einen Motor direkt variieren. Das Reserven/Lastenmodul 520 kann daher die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöhen, um der Auswirkung dieser Zündfunkenfrühverstellung auf die Motordrehmomentabgabe entgegenzuwirken. Bei einem weiteren Beispiel können das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, etwa durch einen intrusiven Äquivalenzverhältnisdiagnosetest und/oder ein Durchspülen eines neuen Motors. Entsprechende vorhergesagte Drehmomentanforderungen können gestellt werden, um Änderungen bei der Motordrehmomentabgabe während dieser Prozesse entgegenzuwirken.
Das Reserven/Lastenmodul 520 kann eine Reserve auch in Vorwegnahme einer zukünftigen Last erzeugen. Die Reserve für ein Einrücken der A/C-Kupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer zunächst eine Klimatisierung anfordert. Dann kann das Reserven/Lastenmodul 520, wenn die A/C-Kupplung einrückt, die erwartete Last der A/C-Kupplung zu der unmittelbaren Drehmomentanforderung hinzufügen.
Ein Klimaanlagenkompressor-Steuerungsmodul (ACCCM) 502 bestimmt Drehmomentanforderungen für den Klimaanlagenkompressor. Es liefert Reservedrehmomentanforderungen und Lastdrehmomentanforderungen an das Reserven/Lastenmodul 520. Das ACCCM 502 beginnt mit dem Erzeugen von Anforderungen, nachdem es einen Klimatisierungsbefehl empfangen hat. Der Klimatisierungsbefehl kann auf der Grundlage der vom Fahrer gewählten Klimaeinstellungen erzeugt werden, etwa wenn der Klimaanlagenkompressor eingeschaltet wird.
Ein Betätigungsmodul 524 empfängt die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Reserven/Lastenmodul 520. Das Betätigungsmodul 524 bestimmt, wie die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erreicht werden. Das Betätigungsmodul 524 kann für einen Motortyp mit unterschiedlichen Steuerungsschemata für Benzinmotoren gegenüber Dieselmotoren spezifisch sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 524 die Grenze zwischen Modulen vor dem Betätigungsmodul 524, die motorunabhängig sind, und Modulen, die motorabhängig sind, definieren.
Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 524 bei einem Benzinmotor das Öffnen des Drosselklappenventils 112 variieren, was einen großen Drehmomentsteuerungsbereich ermöglicht. Das Öffnen und Schließen des Drosselklappenventils 112 führt jedoch zu einer relativ langsamen Drehmomentänderung. Das Deaktivieren von Zylindern stellt auch einen großen Drehmomentsteuerungsbereich bereit, kann aber ähnlich langsam sein und zudem zu Problemen bei der Fahrbarkeit und bei Emissionen führen. Ein Ändern der Zündfunkenfrühverstellung ist relativ schnell, stellt aber keinen großen Drehmomentsteuerungsbereich bereit. Zudem ändert sich der Drehmomentsteuerungsbetrag, der mit Zündfunken möglich ist (der als Zündfunkenkapazität bezeichnet wird), wenn sich die Luft pro Zylinder ändert.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 524 eine Luftdrehmomentanforderung auf der Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann gleich der vorhergesagten Drehmomentanforderung sein, was bewirkt, dass die Luftströmung so eingestellt wird, dass die vorhergesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen an anderen Stellgliedern erreicht werden kann.
Ein Luftsteuerungsmodul 528 kann gewünschte Stellgliedwerte für langsame Stellglieder auf der Grundlage der Luftdrehmomentanforderung bestimmen. Zum Beispiel kann das Luftsteuerungsmodul 528 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), eine Sollfläche der Drosselklappe und/oder eine Sollluft pro Zylinder (Soll-APC) steuern. Der Soll-MAP kann zum Bestimmen der gewünschten Verstärkung verwendet werden und die Soll-APC kann zum Bestimmen von Nockenphasensteller-Sollpositionen verwendet werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuerungsmodul 528 auch einen Öffnungsbetrag des AGR-Ventils 170 bestimmen.
Bei Benzinsystemen kann das Betätigungsmodul 524 auch eine Zündfunkendrehmomentanforderung, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoffmassendrehmomentanforderung erzeugen. Die Zündfunkendrehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuerungsmodul 532 verwendet werden, um zu bestimmen, um wie viel der Zündfunke von einer kalibrierten Zündfunkenfrühverstellung aus nach spät verstellt werden soll (was die Motordrehmomentabgabe verringert).
Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung kann von einem Zylindersteuerungsmodul 536 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder abgeschaltet werden sollen. Das Zylindersteuerungsmodul 536 kann das Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden. Das Zylindersteuerungsmodul 536 kann auch ein Kraftstoffsteuerungsmodul 540 anweisen, das Liefern von Kraftstoff für deaktivierte Zylinder zu stoppen, und es kann das Zündfunkensteuerungsmodul 532 anweisen, das Bereitstellen von Zündfunken für deaktivierte Zylinder zu stoppen.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinderstellgliedmodul 120 ein Hydrauliksystem umfassen, das Einlass- und/oder Auslassventile für einen oder mehrere Zylinder von den entsprechenden Nockenwellen selektiv entkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. Nur als ein Beispiel werden Ventile für die Hälfte der Zylinder von dem Zylinderstellgliedmodul 120 als Gruppe entweder hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können Zylinder einfach durch Anhalten der Lieferung von Kraftstoff an diese Zylinder deaktiviert werden, ohne das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile zu stoppen. Bei derartigen Implementierungen kann das Zylinderstellgliedmodul 120 weggelassen werden.
Die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung kann von dem Kraftstoffsteuerungsmodul 540 verwendet werden, um die an jeden Zylinder gelieferte Kraftstoffmenge zu variieren. Nur als ein Beispiel kann das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 eine Kraftstoffmasse bestimmen, welche eine stöchiometrische Verbrennung liefert, wenn sie mit der aktuellen Luftmenge pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 kann das Kraftstoffstellgliedmodul 124 anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen. Bei einem normalen Motorbetrieb kann das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 versuchen, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis beizubehalten.
Das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 kann die Kraftstoffmasse über den stöchiometrischen Wert erhöhen, um die Motordrehmomentabgabe zu erhöhen, und es kann die Kraftstoffmasse verringern, um die Motordrehmomentabgabe zu verringern. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis empfangen, das von der Stöchiometrie abweicht. Das Kraftstoffsteuerungsmodul 540 kann dann eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder bestimmen, die das gewünschte Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht. Bei Dieselsystemen kann die Kraftstoffmasse das primäre Stellglied zum Steuern der Motordrehmomentabgabe sein.
Der Ansatz, den das Betätigungsmodul 524 verwendet, um die unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen, kann durch eine Moduseinstellung bestimmt sein. Die Moduseinstellung kann, etwa von dem Antriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 506, an das Betätigungsmodul 524 geliefert werden und kann Modi wählen, die einen inaktiven Modus, einen Gefälligkeitsmodus, einen Maximalbereichsmodus und einen Autobetätigungsmodus umfassen.
In dem inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 524 die unmittelbare Drehmomentanforderung ignorieren und versuchen, die vorhergesagte Drehmomentanforderung zu erreichen. Das Betätigungsmodul 524 kann daher die Zündfunkendrehmomentanforderung, die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung einstellen, was die Drehmomentabgabe für die aktuellen Motorluftströmungszustände maximiert. Alternativ kann das Betätigungsmodul 524 diese Anforderungen auf vorbestimmte Werte (etwa auf hohe Werte außerhalb des Bereichs) einstellen, um Drehmomentverringerungen von einem Verstellen des Zündfunkens nach spät, einem Deaktivieren von Zylindern oder einem Verringern des Kraftstoff/Luftverhältnisses zu deaktivieren.
In dem Gefälligkeitsmodus kann das Betätigungsmodul 524 versuchen, die unmittelbare Drehmomentanforderung nur durch Einstellen der Zündfunkenfrühverstellung zu erreichen. Das Betätigungsmodul 524 kann daher die vorhergesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die unmittelbare Drehmomentanforderung als die Zündfunkendrehmomentanforderung ausgeben. Das Zündfunkensteuerungsmodul 532 wird den Zündfunken soweit wie möglich nach spät verstellen, um zu versuchen, die Zündfunkendrehmomentanforderung zu erreichen. Wenn die gewünschte Drehmomentverringerung größer als die Zündfunkenreservekapazität (der Betrag an Drehmomentverringerung, der durch eine Verstellung des Zündfunkens nach spät erreichbar ist) ist, kann die Drehmomentverringerung nicht erreicht werden.
Bei dem Maximalbereichsmodus kann das Betätigungsmodul 524 die vorhergesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die unmittelbare Drehmomentanforderung als die Zündfunkendrehmomentanforderung ausgeben. Zudem kann das Betätigungsmodul 524 eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung erzeugen, die niedrig genug ist, um es dem Zündfunkensteuerungsmodul 532 zu ermöglichen, die unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen. Mit anderen Worten kann das Betätigungsmodul 524 die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung verringern (und dadurch Zylinder deaktivieren), wenn das Verringern der Zündfunkenfrühverstellung alleine nicht in der Lage ist, die unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen.
In dem Autobetätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 524 die Luftdrehmomentanforderung auf der Grundlage der unmittelbaren Drehmo mentanforderung verringern. Beispielsweise kann die Luftdrehmomentanforderung nur soweit verringert werden, wie es nötig ist, um es dem Zündfunkensteuerungsmodul 532 zu ermöglichen, die unmittelbare Drehmomentanforderung durch Einstellen der Zündfunkenfrühverstellung zu erreichen. Daher wird beim Autobetätigungsmodus die unmittelbare Drehmomentanforderung erreicht, wobei es dem Motor 102 ermöglicht wird, so schnell wie möglich zu der vorhergesagten Drehmomentanforderung zurückzukehren. Mit anderen Worten wird die Verwendung relativ langsam reagierender Drosselklappenventilkorrekturen minimiert, indem die schnell reagierende Zündfunkenfrühverstellung soweit wie möglich verringert wird.
Ein Drehmomentschätzmodul 544 kann die Drehmomentabgabe des Motors 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuerungsmodul 528 verwendet werden, um eine Regelung von Motorluftströmungsparametern, wie etwa der Drosselklappenfläche, dem MAP und Phasenstellerpositionen auszuführen. Nur als ein Beispiel kann eine Drehmomentbeziehung wie etwa T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #) (1)definiert sein, bei der das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenfrühverstellung (S), der Einlassnockenphasenstellerposition (I), der Auslassnockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl aktivierter Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, etwa der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert sein und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert sein. Das Drehmomentschätzmodul 544 kann die APC auf der Grundlage der gemessenen MAF und der aktuellen RPM bestimmen, wodurch eine Luftregelung auf der Grundlage einer tatsächlichen Luftströmung ermöglicht wird. Die verwendeten Einlass- und Auslassnockenphasenstellerpositionen können auf tatsächlichen Positionen beruhen, da die Phasensteller zu gewünschten Positionen wandern können.
Während die tatsächliche Zündfunkenfrühverstellung zum Schätzen von Drehmoment verwendet werden kann, kann das geschätzte Drehmoment ein geschätztes Luftdrehmoment genannt werden, wenn zum Schätzen von Drehmoment ein kalibrierter Zündfunkenfrühverstellungswert verwendet wird. Das geschätzte Luftdrehmoment ist ein Schätzwert dessen, wie viel Drehmoment der Motor bei der aktuellen Luftströmung erzeugen könnte, wenn die Zündfunkenspätverstellung entfernt würde (d. h. die Zündfunkenfrühverstellung auf den kalibrierten Zündfunkenfrühverstellungswert eingestellt würde).
Das Luftsteuerungsmodul 528 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) erzeugen, das an ein Verstärkungsplanungsmodul 548 ausgegeben wird. Das Verstärkungsplanungsmodul 548 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Verstärkungsstellgliedmodul 164 zu steuern. Das Verstärkungsstellgliedmodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader und/oder Superlader.
Das Luftsteuerungsmodul 528 kann ein Sollflächensignal erzeugen, welches an das Drosselklappenstellgliedmodul 116 ausgegeben wird. Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 regelt dann das Drosselklappenventil 112, um die Drosselklappensollfläche zu erzeugen. Das Luftsteuerungs modul 528 kann das Sollflächensignal auf der Grundlage eines umgedrehten Drehmomentmodells und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuerungsmodul 528 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung auszuführen. Zum Beispiel kann das Sollflächensignal so gesteuert werden, dass eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung minimiert wird.
Das Luftsteuerungsmodul 528 kann auch ein Signal der Sollluft pro Zylinder (Soll-APC-Signal) erzeugen, welches an ein Phasenstellerplanungsmodul 552 ausgegeben wird. Auf der Grundlage des Soll-APC-Signals und des RPM-Signals kann das Phasenstellerplanungsmodul 552 Positionen des Einlass- und/oder Auslassnockenphasenstellers 148 und 150 unter Verwendung des Phasenstellerstellgliedsmoduls 158 steuern.
Wieder mit Bezug auf das Zündfunkensteuerungsmodul 532 können Zündfunkenfrühverstellungswerte bei verschiedenen Motorbetriebszuständen kalibriert sein. Nur als ein Beispiel kann eine Drehmomentbeziehung umgedreht werden, um sie nach der gewünschten Zündfunkenfrühverstellung aufzulösen. Für eine vorgegebene Drehmomentanforderung (T_des) kann die gewünschte Zündfunkenfrühverstellung (S_des) auf der Grundlage von Sdes = T–1(Tdes, APC, I, E, AF, OT, #) (2)bestimmt werden. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das tatsächliche Verhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuerungsmodul 540 angegeben wird.
Wenn die Zündfunkenfrühverstellung auf die kalibrierte Zündfunkenfrühverstellung eingestellt ist, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei dem im Mittel besten Drehmoment (MBT) liegen. MBT bezeichnet das maximale Drehmoment, das bei einer gegebenen Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfunkenfrühverstellung erhöht wird, während ein Kraftstoff verwendet wird, der eine Oktanklassifizierung aufweist, die größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Zündfunkenfrühverstellung, bei welcher dieses maximale Drehmoment auftritt, kann als MBT-Zündung bezeichnet werden. Die kalibrierte Zündfunkenfrühverstellung kann von der MBT-Zündung beispielsweise wegen der Kraftstoffqualität (etwa wenn ein Kraftstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl verwendet wird) und wegen Umgebungsfaktoren abweichen. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündfunkenfrühverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
Mit Bezug nun auf 6 ist eine beispielhafte Implementierung des Klimaanlagenkompressor-Steuerungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Wenn die Temperatur ansteigt, nimmt die A/C-Last zu. Die A/C-Last basiert auf einer Umgebungstemperatur und einer Druckhöhe des A/C-Kompressors 144. Die Druckhöhe ist ein Ausdruck, der in der Strömungsmechanik verwendet wird, um die interne Energie eines Fluids aufgrund des Drucks, der auf seinen Behälter ausgeübt wird, darzustellen.
Die A/C-Last kann auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und der Druckhöhe berechnet werden. Ein A/C-Lastberechnungsmodul 600 empfängt Umgebungstemperaturmesswerte, die beispielsweise von dem IAT-Sensor 192 aufgenommen worden sein können. Das A/C-Lastberechnungsmodul 600 kann die Druckhöhe von dem A/C-Kompressor 144 messen. Das A/C-Lastberechnungsmodul 600 berechnet die A/C-Last und erzeugt ein Reserve- und Lastpaar auf der Grundlage der A/C-Last.
Das A/C-Lastberechnungsmodul 600 kann den Klimatisierungsbefehl empfangen, wenn die von dem Fahrer gewählten Klimaeinstellungen anzeigen, dass der A/C-Kompressor 144 angefordert ist. Beispielsweise kann das ECM 114 benachrichtigt werden, auf der Grundlage der von dem Fahrer gewählten Klimaeinstellungen die A/C-Kupplung einzurücken. Das A/C-Lastberechnungsmodul 600 beginnt mit dem Erzeugen der Reserve- und Lastdrehmomentanforderungen, wenn der Klimatisierungsbefehl empfangen wird.
Ein Zündfunkenautoritätsmodul 602 bestimmt die Zündfunkenautorität, indem es ein minimales Lauflastdrehmoment von dem geschätzten Drehmoment bei der aktuellen APC und dem optimalen Zündfunken subtrahiert. Das minimale Lauflastdrehmoment beruht auf der aktuellen APC und der maximalen Zündfunkenspätverstellung, die bei stabiler Verbrennung erreicht werden kann. Das Zündfunkenautoritätsmodul 602 überträgt die Zündfunkenautorität an ein A/C-Lastvergleichsmodul 604. Das A/C-Lastvergleichsmodul 604 empfängt die Reservedrehmomentanforderung und vergleicht die Reservedrehmomentanforderung mit der Zündfunkenautorität.
Wenn das A/C-Lastvergleichsmodul 604 die Reservedrehmomentanforderung empfängt, bestimmt das A/C-Lastvergleichsmodul 604, ob die Reservedrehmomentanforderung kleiner oder gleich der Zündfunkenautorität ist. Wenn die Reservedrehmomentanforderung kleiner oder gleich der Zündfunkenautorität ist, dann wird keine Kompensation benötigt. Wenn die Zündfunkenautorität nicht ausreicht, um die Reservedrehmomentanforderung zu erfüllen, dann wird die Differenz zwischen der Reservedreh momentanforderung und der Zündfunkenautorität an ein A/C-Lastkompensationsmodul 606 übertragen.
Das A/C-Lastkompensationsmodul 606 bestimmt einen Energiebetrag, der zum Einrücken der Kupplung fehlt. Das A/C-Lastkompensationsmodul 606 bestimmt die Rampenrate auf der Grundlage des fehlenden Energiebetrags. Die Differenz zwischen der Reservedrehmomentanforderung und dem Zündfunkenautoritätsdrehmomentwert wird zum Berechnen der Rampenrate verwendet. Die Berechnung der Rampenrate kann geschehen, bevor das A/C-Lastkompensationsmodul 606 mit dem Erhöhen der Lastdrehmomentanforderung beginnt. Wenn die Reservedrehmomentanforderung größer als die Zündfunkenautorität ist, dann erhöht das A/C-Lastkompensationsmodul 606 die Lastdrehmomentanforderung um die Rampenrate, um die Energie in dem Motor vor dem Einrücken der A/C-Kupplung zu erhöhen.
Das A/C-Lastkompensationsmodul 606 kann die Lastdrehmomentanforderung eine vorbestimmte Zeitspanne lang erhöhen. Zum Beispiel kann das A/C-Lastkompensationsmodul 606 mit dem Erhöhen der Lastdrehmomentanforderung für die vorbestimmte Zeitspanne beginnen, bevor der A/C-Kompressor 144 mit dem Motor gekoppelt wird. Wenn der A/C-Kompressor 144 mit dem Motor gekoppelt wird, wird die Lastdrehmomentanforderung auf die Reservedrehmomentanforderung erhöht. Die Lastdrehmomentanforderung kann mit einer vorbestimmten Rate auf die Reservedrehmomentanforderung erhöht werden.
Die Lastdrehmomentanforderung und die Reservedrehmomentanforderung nehmen ab, nachdem der A/C-Kompressor 144 mit dem Motor gekoppelt ist, weil das Drehmoment, das benötigt wird, um den A/C-Kompressor 144 am Laufen zu halten, kleiner als das Drehmoment ist, das zum Starten des A/C-Kompressors 144 benötigt wird. Die Reservedrehmomentanforderung und die Lastdrehmomentanforderung nehmen ab und halten die Leerlaufdrehmomentreserve aufrecht. Die Reserve- und Lastdrehmomentanforderung können bei einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt abnehmen. Das A/C-Lastkompensationsmodul 606 kann die Reserve- und Lastdrehmomentanforderung eine zweite vorbestimmte Zeitspanne lang verringern. Zum Beispiel kann das A/C-Lastkompensationsmodul 606 mit dem Verringern der Reserve- und Lastdrehmomentanforderung für die zweite vorbestimmte Zeitspanne beginnen, nachdem der A/C-Kompressor 144 mit dem Motor gekoppelt ist.
Mit Bezug nun auf 7 ist ein Flussablaufplan gezeigt, der beispielhafte Schritte darstellt, die bei der Drehmomentkompensation zum In-Eingriffbringen eines Klimaanlagenkompressors mit einem Motor gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. Die Steuerung startet, nachdem ein Anwender das Einschalten der Klimatisierung angefordert hat. Bei Schritt 700 werden die Umgebungstemperatur und die Druckhöhe bestimmt.
Bei Schritt 702 berechnet die Steuerung das Reservedrehmoment. Bei Schritt 704 berechnet die Steuerung das Lastdrehmoment. Bei Schritt 706 berechnet die Steuerung die Zündfunkenautorität. Bei Schritt 708 vergleicht die Steuerung die Zündfunkenautorität und das Reservedrehmoment. Wenn das Reservedrehmoment größer als die Zündfunkenautorität ist, dann geht die Steuerung zu Schritt 710 weiter; andernfalls geht die Steuerung zu Schritt 716 weiter. Bei Schritt 710 bestimmt die Steuerung den fehlenden Energiebetrag. Bei Schritt 712 bestimmt die Steuerung die Anstiegsrate beim Lastdrehmoment.
Bei Schritt 714 erhöht die Steuerung das Lastdrehmoment. Bei Schritt 716 hält die Steuerung das Lastdrehmoment aufrecht. Bei Schritt 718 rückt die Steuerung die A/C-Kupplung ein. Bei Schritt 720 erhöht die Steuerung das Lastdrehmoment auf das Reservedrehmoment. Bei Schritt 722 wird das Lastdrehmoment verringert.
Fachleute können nun der vorstehenden Beschreibung entnehmen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst, soll daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da sich dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Modifikationen offenbaren werden.

Claims

Motorsteuerungssystem, das umfasst: ein Drehmomentsteuerungsmodul, das einen Motor so steuert, dass er eine erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines ersten Drehmoments, das eine aktuelle Drehzahl des Motors beibehält, erzeugt; ein Klimaanlagen-Lastvergleichsmodul (A/C-Lastvergleichsmodul), das eine transiente Last mit einer Differenz zwischen einem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung vergleicht; und ein A/C-Lastkompensationsmodul, das die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage des Vergleichs vor dem Einrücken einer A/C-Kupplung selektiv erhöht.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul die erste Drehmomentanforderung an einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Einrücken der A/C-Kupplung erhöht.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Drehmomentanforderung eine vorbestimmte Zeitspanne lang nach dem Einrücken der A/C-Kupplung erhöht bleibt.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das in Einrücken der Kupplung einen Klimaanlagenkompressor umfasst, wobei die transiente Last auf einer Umgebungstemperatur und einer Druckhöhe basiert.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul die erste Drehmomentanforderung selektiv erhöht, wenn die transiente Last größer als die Differenz zwischen dem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das A/C-Lastvergleichsmodul einen Drehmomentmangelwert berechnet, wenn die transiente Last größer als die Differenz zwischen dem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 6, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage von R = 2DT/x² erhöht, wobei R eine Anstiegsrate ist, D der Drehmomentmangelwert ist, T eine Zeitdauer des Drehmomentmangels ist und x eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem Einrücken der A/C-Kupplung ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 6, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul einen Energiebetrag beruhend auf dem Drehmomentmangelwert schätzt, der während des Einrückens der A/C-Kupplung fehlt.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 8, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage des fehlenden Energiebetrags erhöht.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 9, wobei das A/C-Lastkompensationsmodul den fehlenden Energiebetrag auf der Grundlage des Produkts des Drehmomentmangelwerts, einer Zeitdauer des Drehmomentmangels und einer Motordrehzahl schätzt.
Drehmomentkompensationsverfahren, das umfasst, dass: ein Motor so gesteuert wird, dass er eine erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines ersten Drehmoments, welches eine aktuelle Drehzahl des Motors beibehält, erzeugt; eine transiente Last mit einer Differenz zwischen einem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung verglichen wird; und die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage des Vergleichs vor einem Einrücken einer A/C-Kupplung selektiv erhöht wird.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass die erste Drehmomentanforderung an einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Einrücken der A/C-Kupplung erhöht wird.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass die erhöhte erste Drehmomentanforderung eine vorbestimmte Zeitspanne lang nach dem Einrücken der A/C-Kupplung aufrechterhalten wird.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Einrücken der Kupplung einen Klimaanlagenkompressor umfasst, wobei die transiente Last auf einer Umgebungstemperatur und einer Druckhöhe beruht.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass die erste Drehmomentanforderung selektiv erhöht wird, wenn die transiente Last größer als die Differenz zwischen dem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung ist.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass ein Drehmomentmangelwert berechnet wird, wenn die transiente Last größer als die Differenz zwischen dem für den Motor verfügbaren Drehmoment und der ersten Drehmomentanforderung ist.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage von R = 2DT/x² erhöht wird, wobei R eine Anstiegsrate ist, D der Drehmomentmangelwert ist, T eine Zeitdauer des Drehmomentmangels ist und x eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem Einrücken der A/C-Kupplung ist.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass ein Energiebetrag, der während dem Einrücken der A/C-Kupplung fehlt, beruhend auf dem Drehmomentmangelwert geschätzt wird.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass die erste Drehmomentanforderung auf der Grundlage des fehlenden Energiebetrags erhöht wird.
Drehmomentkompensationsverfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst, dass der fehlende Energiebetrag auf der Grundlage des Produkts des Drehmomentmangelwerts, einer Zeitdauer des Drehmomentmangels und einer Motordrehzahl geschätzt wird.