DE102010026975B4

DE102010026975B4 - Motorbremssteuersystem

Info

Publication number: DE102010026975B4
Application number: DE201010026975
Authority: DE
Inventors: David P. Quigley; Steven J. Andrasko
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: CN101956611B; CN101956611A; US8112217B2; DE102010026975A1; US20110011081A1

Abstract

Motorbremssteuersystem (42), umfassend: ein Bremsmomentschätzmodul (44), das ein Soll-Bremsmoment auf Grundlage einer Motordrehzahl schätzt; ein Volumendurchflussbestimmungsmodul (45), das einen Soll-Volumendurchfluss eines Abgases auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes bestimmt; und ein Einstellmodul (46), das einen Ist-Volumendurchfluss zur Steuerung des Ist-Bremsmomentes auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes und einer Änderung der Abgastemperatur einstellt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Motorbremssteuersystem für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Motorbremsen können zur Fahrzeugbremsung in Dieselmotoren verwendet werden. Wenn eine Motorbremse aktiviert wird, wird ein Abgaspfad stromabwärts eines Motors geschlossen oder reduziert, um zu bewirken, dass das Abgas in dem Abgaskrümmer komprimiert wird, um Gegendruck zu erzeugen. Mit dem erhöhten Gegendruck in dem Abgaskrümmer wird die Last auf den Motor erhöht, wodurch das Fahrzeug verlangsamt wird. Der Gegendruck in dem Abgaskrümmer und folglich das auf den Motor ausgeübte Bremsmoment sind allgemein proportional zu einer Motordrehzahl.
Ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) kann die Abgasströmung regulieren, die durch den VGT gelangt, um den Gegendruck in dem Abgaskrümmer zu steuern. Die Schaufeln des VGT sind allgemein in einer fixierten Position eingestellt, um eine Situation anzupassen, in der der Motor mit einer maximalen Drehzahl läuft. Bei der maximalen Motordrehzahl ist eine maximale Bremskraft zur effektiven Motorbremsung erforderlich, und die Abgasströmung durch den VGT befindet sich ebenfalls auf ihrem Maximum. Der fixierte Strömungsdurchgang, der durch den VGT definiert ist, ist größer als notwendig, um bei geringen Motordrehzahlen einen gewünschten Gegendruck zu erzeugen. Als Ergebnis dessen ist die Motorbremse bei geringeren Motordrehzahlen weniger effektiv.
Beispielsweise ist aus der DE 198 08 832 A1 ein Motorbremssteuersystem bekannt, wobei ein Soll-Bremsmoment an ein Einstellmodul übermittelt wird und das Einstellmodul die Turbinengeometrie eines Abgasturboladers auf der Grundlage des Soll-Bremsmoments einstellt. Das Ist-Bremsmoment wird anhand eines Soll-Druckgefälles eingestellt, wobei das Soll-Druckgefälle auf der Grundlage des Soll-Bremsmomentes bestimmt wird.
Aus der US 2009/0187331 A1 ist ebenfalls ein Motorbremssteuersystem mit einem Bremsmomentschätzmodul bekannt, das ein Soll-Bremsmoment schätzt. Aus der US 2009/0187331 A1 ist auch ein Einstellmodul, das einen Ist-Volumendurchfluss zur Steuerung des Ist-Bremsmoments auf der Grundlage des Soll-Bremsmoments einstellt, bekannt, wobei die Einstellung des Soll-Bremsmomentes auf der Grundlage von Sollwerten für einen Staudruck, für den Druck vor und nach der Turbine eines Turboladers, für die Turbinengeschwindigkeit der Turboladerturbine oder für die variable Turbinengeometrie erfolgt.
Die DE 199 31 009 B4 offenbart ein Motorbremssteuersystem mit einem Einstellmodul für einen Turbolader, das einen Ist-Volumendurchfluss zur Steuerung des Ist-Bremsmomentes auf der Grundlage eines Soll-Bremsmoments und einer Abgastemperatur sowie eines isentropen Turbinengefälles und eines Turbinenfaktors des Turboladers einstellt.
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Motorbremssteuersystem zu schaffen, mit dem möglichst zuverlässig sichergestellt werden kann, dass das Ist-Bremsmoment dem Soll-Bremsmoment entspricht.
ZUSAMMENFASSUNG
Demgemäß umfasst ein erfindungsgemäßes Motorbremssteuersystem ein Bremsmomentschätzmodul, das ein Soll-Bremsmoment auf Grundlage der Motordrehzahl schätzt. Ein Volumendurchflussbestimmungsmodul bestimmt einen Soll-Volumendurchfluss eines Abgases auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes. Ein Einstellmodul stellt einen Ist-Volumendurchfluss zur Steuerung des Ist-Bremsmomentes auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes und einer Änderung der Abgastemperatur ein.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung bestimmt sind.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken.
1 ist ein Blockschaubild eines Motorsystems gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Blockschaubbild eines Motorsteuermoduls gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung; und
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Motorbremse gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Es sei zu verstehen, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Motorbremssteuersystem gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung bestimmt einen eingestellten Volumendurchfluss, nachdem ein Soll-Volumendurchfluss entschieden ist, auf Grundlage eines Soll-Bremsmomentes. Das System führt eine Einstellung des Soll-Volumendurchflusses in Ansprechen auf einen geänderten Betriebszustand durch, der in einer erhöhten/verringerten Abgastemperatur resultiert. Das System stellt sicher, dass das Ist-Bremsmoment bei der erhöhten/verringerten Abgastemperatur dem Soll-Bremsmoment entspricht, indem der Soll-Volumendurchfluss eingestellt wird.
Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Motorsystem 10 einen Dieselmotor 12, einen Ansaugkrümmer 14, einen Abgaskrümmer 16 und ein Abgassystem 18 in Kommunikation mit dem Abgaskrümmer 16. Luft wird durch eine Drossel 20 in den Ansaugkrümmer 14 gezogen, der die Luft an die Zylinder (nicht gezeigt) verteilt. Kraftstoff wird in Zylinder durch ein Common-Rail-Einspritzsystem (nicht gezeigt) eingespritzt, und die Wärme der komprimierten Luft zündet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt eine Verbrennungskraft zum Antrieb von Kolben (nicht gezeigt), die eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) drehbar antreiben. Das Abgas verlässt die Zylinder durch den Abgaskrümmer 16 und in das Abgassystem 18.
Das Abgassystem 18 umfasst ein Abgasrohr 22, einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 24 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 26. Der DOC 24 entfernt Partikelmaterial, einen kohlenwasserstoffbasierten löslichen organischen Anteil und Kohlenmonoxide durch Oxidation. Der DPF 26 ist stromabwärts des DOC 24 vorgesehen, um Dieselpartikelmaterial oder Ruß von dem Abgas zu entfernen.
In dem Abgassystem 18 ist eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, die dazu dient, eine Abgasströmung in dem Abgasrohr 22 zu begrenzen. Wenn die Abgasströmung begrenzt ist, wird ein Gegendruck in dem Abgaskrümmer 16 aufgebaut, um ein negatives Bremsmoment auf den Motor auszuüben. Die Strömungsbegrenzungsvorrichtung kann nur beispielhaft einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) 28 stromabwärts des Abgasrohres 22 aufweisen. Der VGT 28 umfasst variable Einlassführungsschaufeln. Die Geometrie des VGT 28 kann durch Änderung der Position der Schaufeln geändert werden, wodurch der Strömungspfad und der Volumendurchfluss des Abgases, das durch den VGT 28 gelangt, geändert wird.
Ein Steuermodul 30 kommuniziert mit einer Mehrzahl von Sensoren, die Motorbetriebsabläufe überwachen und die Motorbetriebsabläufe demgemäß steuern. Die Mehrzahl von Sensoren umfasst, ist jedoch nicht darauf beschränkt, einen Ansaugkrümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensor 32, einen Luftmassenstrom-(MAF)-Sensor 34, einen Motordrehzahlsensor 36 und einen Temperatursensor 38. Der MAP-Sensor 32 erzeugt ein Signal, das die Aufladung (den Ansaugkrümmerdruck) angibt. Der MAF-Sensor 34 erzeugt ein Signal, das den MAF in den Ansaugkrümmer 14 angibt. Der Motordrehzahlsensor 36 erzeugt ein Signal, das die Motordrehzahl (U/min) angibt. Der Temperatursensor 38 ist an dem DPF 26 vorgesehen, um die Temperatur des Abgases zu messen.
Nun Bezug nehmend auf 2 umfasst das Steuermodul 30 ein Motorbremssteuermodul 42. Das Motorbremssteuermodul 42 schätzt ein Soll-Bremsmoment, das an den Motor 12 angelegt werden soll, und steuert den VGT 28 demgemäß, um das Soll-Bremsmoment zu erreichen.
Das Motorbremssteuermodul 42 umfasst ein Bremsmomentschätzmodul 44, ein Volumendurchflussbestimmungsmodul 45, ein Einstellmodul 46 und ein VGT-Steuermodul 48. Das Motorbremssteuermodul 42 kann mit einem Bremspedal 50 in Verbindung stehen. Das Motorbremssteuermodul 42 kann beispielsweise aktiviert werden, wenn eine Bremsanforderung 52 aufgrund eines Drückens des Bremspedals 50 empfangen wird. Alternativ dazu kann das Motorbremssteuermodul 42 auf Grundlage von anderen Fahrzeugbedingungen als dem Drücken des Bremspedals 50 aktiviert werden. Beispielsweise kann das Motorbremssteuermodul 42 aktiviert werden, wenn keine Kraftstoffbelieferungsanforderung empfangen wird, der Getriebedrehmomentwandler gesperrt ist, kein Radschlupf detektiert wird und/oder ein Antiblockierbremssystem (ABS) inaktiv ist.
Das Bremsmomentschätzmodul 44 kommuniziert mit dem Motordrehzahlsensor 36 und schätzt ein Soll-Bremsmoment auf Grundlage einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast. Das ”Soll”- oder ”Schätz”-Bremsmoment betrifft ein Moment, das eine effektive Motorbremsung bei einer bestimmten Motordrehzahl und/oder Last erreichen kann. Das Soll- oder Schätz-)Bremsmoment variiert mit Motordrehzahlen.
Das Volumendurchflussbestimmungsmodul 45 kommuniziert mit dem Bremsmomentschätzmodul 44, dem MAF-Sensor 34 und dem Temperatursensor 38 und bestimmt einen Soll-Volumendurchfluss, der dem Soll-Bremsmoment entspricht. Wenn das Abgas bei dem Soll-Volumendurchfluss strömt, kann ein Soll-Gegendruck in dem Abgasrohr entstehen, um das Soll-Bremsmoment zu erzeugen. Der Volumendurchfluss kann proportional mit einem in dem Abgasrohr entstandenen Gegendruck in Beziehung stehen.
Das Volumendurchflussbestimmungsmodul 45 kann einen Algorithmus oder eine Nachschlagetabelle aufweisen, um den Soll-Volumendurchfluss zu bestimmen. Der Volumendurchfluss kann auf Grundlage eines durch den MAF-Sensor 34 gemessenen Luftmassenstromes und einer durch den Temperatursensor 38 gemessenen Abgastemperatur berechnet werden. Wenn der Soll-Volumendurchfluss bestimmt wird, wird ein Signal an das VGT-Steuermodul 48 geliefert. Das VGT-Steuermodul 48 bestimmt eine Position der VGT-Schaufeln entsprechend dem Soll-Volumendurchfluss und steuert die Position des VGT 28 entsprechend. Wenn der VGT 28 in der Position (d. h. einer ersten Position) eingestellt ist, kann ein Gegendruck in dem Abgasrohr 22 aufgebaut werden, um das Soll-Bremsmoment an den Motor 12 anzulegen.
Während der Motorbremsung kann die Abgastemperatur aufgrund eines geänderten Betriebszustandes geändert werden. Nur beispielhaft kann die Abgastemperatur aufgrund einer Regeneration des Dieselpartikelfilters (DPF) signifikant erhöht sein. Die Abgastemperatur kann aufgrund einer Kraftstoffbelieferung nahe Null verringert werden. Ferner kann die Abgastemperatur aufgrund der begrenzten Abgasströmung geändert werden. Die erhöhte/verringerte Abgastemperatur beeinflusst das an den Motor angelegte Ist-Bremsmoment. Daher muss die VGT-Position eingestellt werden, um das Soll-Bremsmoment aufrecht zu erhalten.
Nur beispielhaft beträgt, wenn ein Soll-Bremsmoment für eine bestimmte Motordrehzahl 200 Nm beträgt, der Soll-Volumendurchfluss, der dem Soll-Bremsmoment entspricht, 1500 mm³/Hub. Der VGT kann in eine erste Position (nur beispielsweise eine VNT-Position von 98%) betätigt werden, um den Soll-Volumendurchfluss bereitzustellen und damit den Soll-Gegendruck in dem Abgaskrümmer aufzubauen. Nachdem das Bremsmoment angelegt ist, ändert eine erhöhte/verringerte Abgastemperatur aufgrund eines geänderten Betriebszustandes den Ist-Druck und folglich das an den Motor angelegte Ist-Bremsmoment. Ein Gegendruck kann proportional zu dem Volumendurchfluss in Beziehung stehen. Um sicherzustellen, dass das Ist-Bremsmoment bei der bestimmten Motordrehzahl dem Soll-Bremsmoment entspricht, muss der Volumendurchfluss nur beispielhaft auf 2000 mm³/Hub geändert werden, um den Gegendruck bei der erhöhten/verringerten Abgastemperatur zu ändern.
Das Einstellmodul 46 kommuniziert mit dem Temperatursensor 38 und bestimmt einen eingestellten Volumendurchfluss für die erhöhte/verringerte Abgastemperatur. Das Einstellmodul 46 kann eine Tabelle aufweisen, die Korrelationen zwischen Abgastemperaturen und jeweiligen Volumendurchflüssen des Abgases bereitstellt. Daher wird der eingestellte Volumendurchfluss auf Grundlage des Soll-Volumendurchflusses, einer ersten Abgastemperatur und einer zweiten Abgastemperatur bestimmt. Die erste Abgastemperatur ist diejenige Temperatur, wenn der Soll-Volumendurchfluss bestimmt wird. Die zweite Abgastemperatur ist diejenige Temperatur, wenn das Einstellmodul 46 den eingestellten Volumendurchfluss bestimmt. Das Einstellmodul 46 kann die Einstellung machen, nachdem das Einstellmodul 46 bestimmt hat, dass eine Zunahme/Abnahme der Abgastemperatur eine Schwelle überschreitet, und dass eine Einstellung notwendig ist.
Nachdem das Einstellmodul 46 den eingestellten Volumendurchfluss bestimmt hat, sendet das Einstellmodul 46 ein Signal an das VGT-Steuermodul 48, um die Position des VGT 28 einzustellen. Das VGT-Steuermodul 48 kann kalibriert werden, um die Einstellpunkte der Schaufelposition zu bestimmen. Das VGT-Steuermodul 48 steuert dann den VGT 28 in eine zweite Position, um zu ermöglichen, dass das Abgas durch den VGT 28 mit dem eingestellten Volumendurchfluss strömen kann. Daher kann das Ist-Bremsmoment trotz der erhöhten/verringerten Abgastemperatur aufgrund eines geänderten Betriebszustandes dem Soll-Bremsmoment entsprechen.
Während der Temperatursensor 38 an dem DPF 26 in 1 vorgesehen gezeigt ist, sei zu verstehen, dass der Temperatursensor 38 an anderen Stellen in dem Abgassystem 18 vorgesehen sein kann, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, dem DOC 24 und dem VGT 28.
Nachdem das Soll-Bremsmoment angelegt ist, wird die Motordrehzahl reduziert. Das Bremsmomentschätzmodul 44 empfängt kontinuierlich Signale von dem Motordrehzahlsensor 36 und schätzt bei einem ersten Zeitintervall ein Soll-Bremsmoment für eine reduziere Motordrehzahl. Das VGT-Steuermodul 48 ändert die Position des VGT 28 in Ansprechen auf eine Änderung des Soll-Bremsmomentes. Gleichzeitig führt das Einstellmodul 46 eine Einstellung an dem Soll-Volumendurchfluss in Ansprechen auf eine Änderung der Abgastemperatur durch, um sicherzustellen, dass das Ist-Bremsmoment bei der reduzierten Motordrehzahl dem Soll-Bremsmoment entspricht. Der Temperatursensor 38 kann bei einem zweiten Intervall, nur beispielhaft alle 20 ms, die Temperaturrückkopplung an das Einstellmodul liefern.
Bezug nehmend auf 3 startet ein Verfahren 80 zum Betrieb einer Motorbremse bei Schritt 82. Wenn das Steuermodul 30 eine Bremsanforderung 52 (wenn beispielsweise ein Bremspedal 50 gedrückt wird) empfängt, wird das Motorbremssteuermodul 42 bei Schritt 84 aktiviert. Das Bremsmomentschätzmodul 44 schätzt bei Schritt 86 ein Soll-Bremsmoment auf Grundlage einer Motordrehzahl. Das Volumendurchflussbestimmungsmodul 45 bestimmt bei Schritt 88 einen Soll-Volumendurchfluss auf Grundlage des geschätzten Bremsmomentes. Das VGT-Steuermodul 48 betätigt bei Schritt 90 den VGT 28 in eine erste Position auf Grundlage des Soll-Volumendurchflusses. Das Einstellmodul 46 bestimmt bei Schritt 92 einen eingestellten Volumendurchfluss auf Grundlage der Abgastemperatur. Das VGT-Steuermodul 48 betätigt bei Schritt 94 den VGT 28 in eine zweite Position, um den eingestellten Volumendurchfluss bereitzustellen. Nach dem Bremsen werden, wenn die Bremsanforderung 52 bei Schritt 96 immer noch gültig ist, die Schritte 86 bis 96 wiederholt. Wenn die Bremsanforderung 92 nicht mehr gültig ist, endet das Verfahren 80 bei Schritt 98.

Claims

Motorbremssteuersystem (42), umfassend: ein Bremsmomentschätzmodul (44), das ein Soll-Bremsmoment auf Grundlage einer Motordrehzahl schätzt; ein Volumendurchflussbestimmungsmodul (45), das einen Soll-Volumendurchfluss eines Abgases auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes bestimmt; und ein Einstellmodul (46), das einen Ist-Volumendurchfluss zur Steuerung des Ist-Bremsmomentes auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes und einer Änderung der Abgastemperatur einstellt.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Einstellmodul (46) den Ist-Volumendurchfluss ferner auf Grundlage eines DPF-Regenerationsmodus und/oder eines Kraftstoffbelieferungszustandes nahe Null einstellt.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Steuermodul (48), das eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung auf Grundlage des Soll-Volumendurchflusses bei einer ersten Abgastemperatur und auf Grundlage eines eingestellten Volumendurchflusses bei einer zweiten Abgastemperatur einstellt.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 3, wobei der eingestellte Volumendurchfluss auf Grundlage des Soll-Volumendurchflusses, der ersten Abgastemperatur und der zweiten Abgastemperatur bestimmt wird.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 3, wobei das Volumendurchflussbestimmungsmodul (45) den Soll-Volumendurchfluss auf Grundlage des Soll-Bremsmomentes und der ersten Abgastemperatur bestimmt.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Einstellmodul (46) den eingestellten Volumendurchfluss bestimmt, wenn sich das Abgas bei der zweiten Abgastemperatur befindet.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Temperatursensor (38), der ein Signal an das Einstellmodul (46) bei einem ersten vorbestimmten Intervall ausgibt.
Motorbremssteuersystem nach Anspruch 7, wobei der Temperatursensor (38) an einem Dieselpartikelfilter (26), einem Dieseloxidationskatalysator (24), einer Turbine eines Turboladers (28) oder einem Einlass einer Strömungsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen ist.