DE102010051221A1 - System und Verfahren zum Steuern eines Motordrehmoments - Google Patents

Abstract

Ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul, ein Solldrehzahl-Ermittlungsmodul und ein Drehmomentsteuermodul. Das Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul ermittelt eine Leistungsanforderung für einen Motor basierend auf einer Anforderung von einem Fahrer des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul ermittelt eine Solldrehzahl des Motors basierend auf einer Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler des Motors, einem Zustand einer Kupplung in dem Drehmomentwandler sowie der Leistungsanforderung, einem ersten Betrag eines Kupplungsschlupfs oder einem zweiten Betrag des Kupplungsschlupfs. Das Drehmomentsteuermodul ermittelt ein Soll-Motordrehmoment basierend auf der Soll-Motordrehzahl und der Leistungsanforderung und steuert eine Drehmomentabgabe des Motors basierend auf dem Soll-Motordrehmoment.

Description

• GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Drehmomentsteuersysteme.
• HINTERGRUND
• Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
• Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in Benzinmotoren wird mittels einer Drossel geregelt. Insbesondere stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoffgemisch an die Zylinder zu liefern. Eine Erhöhung der an die Zylinder gelieferten Luft- und Kraftstoffmenge vergrößert die Drehmomentabgabe des Motors.
• Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um die Motordrehmomentabgabe zu steuern, um ein Soll-Drehmoment zu erreichen. Herkömmliche Motorsteuersysteme steuern die Motordrehmomentabgabe jedoch nicht so genau wie gewünscht. Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersysteme kein schnelles Ansprechen auf Steuersignale oder stimmen die Motordrehmomentsteuerung nicht zwischen verschiedenen Einrichtungen ab, welche die Motordrehmomentabgabe beeinflussen.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul, ein Solldrehzahl-Ermittlungsmodul und ein Drehmomentsteuermodul. Das Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul ermittelt eine Leistungsanforderung für einen Motor basierend auf einer Anforderung von einem Fahrer des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul ermittelt eine Solldrehzahl des Motors basierend auf einer Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler des Motors, einem Zustand einer Kupplung in dem Drehmomentwandler sowie der Leistungsanforderung, einem ersten Betrag eines Kupplungsschlupfs oder einem zweiten Betrag des Kupplungsschlupfs. Das Drehmomentsteuermodul ermittelt ein Soll-Motordrehmoment basierend auf der Soll-Motordrehzahl und der Leistungsanforderung und steuert eine Drehmomentabgabe des Motors basierend auf dem Soll-Motordrehmoment.
• Ein Verfahren umfasst, dass eine Leistungsanforderung für einen Motor basierend auf einer Anforderung von einem Fahrer eines Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird, dass eine Solldrehzahl des Motors basierend auf einer Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler, einem Zustand einer Kupplung in dem Drehmomentwandler sowie der Leistungsanforderung, einem ersten Betrag eines Kupplungsschlupfs oder einem zweiten Betrag des Kupplungsschlupfs ermittelt wird, dass ein Soll-Motordrehmoment basierend auf der Soll-Motordrehzahl und der Leistungsanforderung ermittelt wird und dass eine Drehmomentabgabe des Motors basierend auf dem Soll-Motordrehmoment gesteuert wird.
• Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
• 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
• 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuermoduls (ECM) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
• 3A ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrerschnittstellenmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
• 3B ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Solldrehzahl-Ermittlungsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
• 4 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern der Drehmomentabgabe eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
• Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
• Drehmomentsteuersysteme können eine Drehmomentabgabe eines Motors basierend auf einer Leistungsanforderung von einem Fahrer (z. B. der Position eines Gaspedals) und einer Motordrehzahl (z. B. gemessen in Umdrehungen pro Minute oder RPM) steuern. Die Motordrehzahl kann jedoch gegenüber Störungen von verschiedenen Motorlasten empfindlich sein. Beispielsweise kann die Motordrehzahl Störungen aufgrund eines Kupplungsschlupfs in einem Drehmomentwandler oder aufgrund der Hydrodynamik des Drehmomentwandlers umfassen. Zusätzlich kann die Motordrehzahl beispielsweise Störungen aufgrund einer Verbrennungsinstabilität, aufgrund von Zündfunkenverringerungen wegen eines Motorklopfens oder aufgrund von Drehmomentverringerungen wegen einer eingreifenden Steuerung umfassen. Daher kann das Steuern der Drehmomentabgabe eines Motors basierend auf der Motordrehzahl (d. h. Motordrehmoment = Leistungsanforderung/Motordrehzahl) zu einer ungenauen Drehmomentsteuerung und dadurch zu einer verringerten Leistung, Fahrbarkeit und/oder Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen.
• Daher werden ein System und ein Verfahren dargestellt, welche die Drehmomentabgabe eines Motors basierend auf einer Motorleistungsanforderung und einer Soll-Motordrehzahl steuern. Die Leistungsanforderung kann auf einer Position einer Beschleunigungseinrichtung (z. B. eines Pedals) und einer Drehzahl des Fahrzeugs basieren. Die Soll-Motordrehzahl kann von mehr stabilen Parametern als der Ist-Motordrehzahl abgeleitet werden. Spezieller kann die Soll-Motordrehzahl auf einer Turbinendrehzahl in einem Drehmomentwandler und einem Zustand einer Kupplung in dem Drehmomentwandler (nachstehend als die Drehmomentwandlerkupplung oder TCC bezeichnet) basieren. Beispielsweise kann der Zustand der TCC auf einem Druck basieren, der auf die TCC ausgeübt wird. Alternativ kann der Zustand der TCC beispielsweise auf einem Betrag eines TCC-Schlupfs und vorbestimmten Schlupfschwellenwerten basieren. Der Betrag des TCC-Schlupfs kann eine Differenz zwischen Drehzahlen einer Eingangs- und einer Ausgangswelle des Drehmomentwandlers umfassen.
• Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Drosselventil 112 in einen Einlasskrümmer 110 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselaktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
• Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinderaktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
• Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen, die in 1 nicht dargestellt sind, kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
• Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch. Basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118, welche das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
• Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben abwärts, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt danach, sich wieder aufwärts zu bewegen, und treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
• Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nachdem TDC der Zündfunken geliefert werden sollte. Der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 kann daher mit der Kurbelwellendrehung synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
• Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder und/oder die Einlassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder und/oder die Auslassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Das Zylinderaktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abgeschaltet wird.
• Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 steuert den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub ebenso durch das Phasensteller-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
• Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader 160, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader 160 weist auch einen von der heißen Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
• Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an dem Turbolader 160 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers 160 verringert wird. Das ECM 114 steuert den Turbolader 160 mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers 160 modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader 160 kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
• Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme der komprimierten Luftladung dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch aufgrund der Nähe der Luft zu dem Abgassystem 134 absorbierte Wärme aufweisen. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, sind die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 oft aneinander befestigt und platzieren die Einlassluft in unmittelbarer Nähe zu dem heißen Abgas.
• Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts des Turboladers 160 angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 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 Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z. B. einem Kühler (nicht gezeigt).
• Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
• Das Drosselaktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
• Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um ein Wechseln von Gängen in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann auch mit einem Drehmomentwandler 200 in Verbindung stehen, der das Getriebe 202 mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 102 koppelt. Der Drehmomentwandler 201 kann ferner eine Drehmomentwandlerkupplung oder TCC 201 aufweisen.
• Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert empfängt. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 116 als ein Aktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselaktuatormodul 116 die Drosselöffnungsfläche, indem der Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird.
• Auf ähnliche Weise kann das Zündfunkenaktuatormodul 126 als ein Aktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert der Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Aktuatoren können das Ladedruck-Aktuatormodul 164, das AGR-Aktuatormodul 172, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 und das Zylinderaktuatormodul 120 umfassen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte dem Ladedruck, der AGR-Ventilöffnungsfläche, den Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerwinkeln, der Kraftstoffzufuhrrate bzw. der Anzahl der aktivierten Zylinder entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um ein Soll-Drehmoment von dem Motor 102 zu erzeugen.
• Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Fahrerschnittstellenmodul 204. Das Fahrerschnittstellenmodul 204 empfängt eine Fahrereingabe und andere Motorbetriebsparameter. Beispielsweise kann die Fahrereingabe auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten. Das Fahrerschnittstellenmodul 204 kann auch andere Motorbetriebsparameter empfangen, die einen Sollbetrag des TCC-Schlupfs, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Drehzahl einer Turbine in dem Drehmomentwandler 200, die Motordrehzahl, einen Zustand der TCC (z. B. entriegelt, gesteuerter Schlupf oder verriegelt) und ein gegenwärtiges Übersetzungsverhältnis des Getriebes 202 umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
• Das Fahrerschnittstellenmodul 204 ermittelt ein Soll-Achsendrehmoment basierend auf der Fahrereingabe und einem oder mehreren der anderen Motorbetriebsparameter. Ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 206 empfängt das Soll-Achsendrehmoment von dem Fahrerschnittstellenmodul 204 und andere Achsendrehmomentanforderungen. Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen dem Soll-Achsendrehmoment und den anderen Achsendrehmomentanforderungen.
• Drehmomentanforderungen können sowohl Zieldrehmomentwerte als auch Rampenanforderungen umfassen, wie z. B. eine Anforderung, dass das Drehmoment bis zu einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig abnimmt oder dass das Drehmoment von dem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig zunimmt. Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die während eines Radschlupfs von einem Traktionssteuersystem angefordert wird. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch Drehmomentanforderungszunahmen umfassen, die einem negativen Radschlupf entgegenwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
• Die Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Motordrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass die Motordrehmomentabgabe nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Die Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit können die Motordrehmomentabgabe verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch von Karosseriestabilitätskontrollsystemen hervorgerufen werden.
• Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 206 gibt ein vorausgesagtes Drehmoment und ein Momentandrehmoment basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Das vorausgesagte Drehmoment ist der Betrag des Drehmoments, den das ECM 114 zur Erzeugung durch den Motor 102 vorbereitet, und es kann häufig auf der Drehmomentanforderung des Fahrers (d. h. dem Soll-Achsendrehmoment) basieren. Das Momentandrehmoment ist der Betrag des gegenwärtigen Soll-Drehmoments, der kleiner als das vorausgesagte Drehmoment sein kann.
• Das Momentandrehmoment kann kleiner als das vorausgesagte Drehmoment sein, um Drehmomentreserven zu schaffen, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, und um vorübergehenden Drehmomentverringerungen zu genügen. Lediglich beispielhaft können vorübergehende Drehmomentverringerungen angefordert werden, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit einem Schwellenwert der überhöhten Geschwindigkeit nähert und/oder wenn das Traktionssteuersystem einen Radschlupf detektiert.
• Das Momentandrehmoment kann erreicht werden, indem Motoraktuatoren variiert werden, die schnell ansprechen, während langsamere Motoraktuatoren verwendet werden können, um das vorausgesagte Drehmoment vorzubereiten. Beispielsweise kann die Zündfunkenvorverstellung in einem Benzinmotor schnell angepasst werden, während die Luftströmung und die Nockenphasenstellerposition aufgrund einer mechanischen Verzögerungszeit langsamer im Ansprechen sein können. Ferner sind Änderungen in der Luftströmung Verzögerungen bei dem Transport der Luft in dem Einlasskrümmer unterworfen. Zusätzlich können Änderungen in der Luftströmung nicht als Drehmomentvariationen manifestiert werden, bis die Luft in einen Zylinder eingelassen, verdichtet und verbrannt wurde.
• Eine Drehmomentreserve kann erzeugt werden, indem langsamere Motoraktuatoren dazu bestimmt werden, ein vorausgesagtes Drehmoment zu erzeugen, während schnellere Motoraktuatoren dazu bestimmt werden, ein Momentandrehmoment zu erzeugen, das kleiner als das vorausgesagte Drehmoment ist. Beispielsweise kann das Drosselventil 112 geöffnet werden, wodurch die Luftströmung erhöht wird und die Erzeugung des vorausgesagten Drehmoments vorbereitet wird. Unterdessen kann die Zündfunkenvorverstellung verringert werden (mit anderen Worten, der Zündfunkenzeitpunkt kann nach spät verstellt werden), um die Ist-Motordrehmomentabgabe auf das Momentandrehmoment zu verringern.
• Die Differenz zwischen dem vorausgesagten Drehmoment und dem Momentandrehmoment kann als die Drehmomentreserve bezeichnet werden. Wenn eine Drehmomentreserve vorhanden ist, kann das Motordrehmoment schnell von dem Momentandrehmoment auf das vorausgesagte Drehmoment erhöht werden, indem ein schnellerer Aktuator verändert wird. Das vorausgesagte Drehmoment wird dadurch erreicht, ohne darauf zu warten, dass eine Änderung in dem Drehmoment durch ein Anpassen eines der langsameren Aktuatoren erfolgt.
• Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann das vorausgesagte Drehmoment und das Momentandrehmoment an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 ausgeben. Das vorausgesagte Drehmoment und das Momentandrehmoment, die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Antriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt.
• Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 vermittelt zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich des umgewandelten vorausgesagten Drehmoments und des umgewandelten Momentandrehmoments. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 kann ein vermitteltes vorausgesagtes Drehmoment und ein vermitteltes Momentandrehmoment erzeugen. Die vermittelten Drehmomente können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Anforderungen modifiziert wird.
• Andere Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung resultieren, was die Motordrehmomentabgabe verringern kann, wenn der Fahrer bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal niederdrückt.
• Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motorabschaltanforderung umfassen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können die Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen blockierten Anlasser, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen umfassen. Lediglich beispielhaft können Motorabschaltanforderungen die Vermittlung immer gewinnen, wodurch sie als vermittelte Drehmomente ausgegeben werden, oder sie können die Vermittlung insgesamt umgehen und den Motor einfach abschalten. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 kann diese Abschaltanforderungen weiterhin empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu den anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben.
• Ein RPM-Steuermodul 210 kann ebenfalls eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 208 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuermodul 210 können bei der Vermittlung vorherrschen, wenn sich das ECM 114 in einem RPM-Modus befindet. Der RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann der RPM-Modus ausgewählt werden, wenn das vorausgesagte Drehmoment, das von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 206 angefordert wird, kleiner als ein kalibrierbarer Drehmomentwert ist.
• Das RPM-Steuermodul 210 empfängt eine Soll-RPM von einem RPM-Trajektorienmodul 212 und steuert die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, um die Differenz zwischen der Soll-RPM und der Ist-RPM zu verringern. Lediglich beispielhaft kann das RPM-Trajektorienmodul 212 eine linear abnehmende Soll-RPM für ein Ausrollen des Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlauf-RPM erreicht ist. Das RPM-Trajektorienmodul 212 kann dann damit fortfahren, die Leerlauf-RPM als Soll-RPM auszugeben.
• Ein Reserven/Lastenmodul 220 empfängt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Verschiedene Motorbetriebsbedingungen können die Motordrehmomentabgabe beeinflussen. In Ansprechen auf diese Bedingungen kann das Reserven/Lastenmodul 220 eine Drehmomentreserve durch ein Erhöhen der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugen.
• Lediglich beispielhaft kann ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen erfordern, dass die Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt wird. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann daher die vorausgesagte Drehmomentanforderung über die Momentandrehmomentanforderung hinaus erhöhen, um einen nach spät verstellten Zündfunken für den Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, wie z. B. durch ein Testen des Äquivalenzverhältnisses mittels einer eingreifenden Diagnostik und/oder durch ein Spülen eines neuen Motors. Bevor diese Prozesse beginnen, können die entsprechenden Drehmomentreserven angefordert werden, um eine Zündfunkenverstellung nach spät zu erzeugen. Die Zündfunkenverstellung nach spät kann aufgehoben werden, um ein schnelles Ansprechen auf Verringerungen in der Motordrehmomentabgabe zu ermöglichen, die während dieser Prozesse daraus resultieren, dass das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird.
• Das Reserven/Lastenmodul 220 kann auch eine Reserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen, wie z. B. des Betriebs der Servolenkungspumpe oder des Einrückens einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung (A/C-Kompressorkupplung). Die Reserve für die Einrückung der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zum ersten Mal anfordert. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Reserven/Lastenmodul 220 die erwartete Last der A/C-Kompressorkupplung zu der Momentandrehmomentanforderung addieren.
• Ein Betätigungsmodul 224 empfängt die vorausgesagte Drehmomentanforderung und des Momentandrehmomentanforderung von dem Reserven/Lastenmodul 220. Das Betätigungsmodul 224 ermittelt, wie die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann für den Motortyp spezifisch sein, mit unterschiedlichen Steuerschemata für Benzinmotoren gegenüber Dieselmotoren. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 die Grenze zwischen den Modulen vor dem Betätigungsmodul 224, die motorunabhängig sind, und den Modulen definieren, die motorabhängig sind.
• Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 in einem Benzinmotor das Öffnen des Drosselventils 112 variieren, was einen weiten Bereich für die Drehmomentsteuerung ermöglicht. Das Öffnen und Schließen des Drosselventils 112 führt jedoch zu einer relativ langsamen Änderung in dem Drehmoment. Das Abschalten von Zylindern sorgt auch für einen weiten Bereich der Drehmomentsteuerung, kann aber ähnlich langsam sein und zusätzlich Fahrbarkeits- und Emissionsprobleme mit sich bringen. Eine Änderung der Zündfunkenvorverstellung ist relativ schnell, liefert aber keinen so großen Bereich für die Drehmomentsteuerung. Zusätzlich ändert sich der Betrag der Drehmomentsteuerung, der mit dem Zündfunken möglich ist (als Zündfunkenkapazität bezeichnet), wenn sich die Luft pro Zylinder ändert.
• Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann der vorausgesagten Drehmomentanforderung gleich sein, was bewirkt, dass die Luftströmung derart eingestellt ist, dass die vorausgesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen der anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
• Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte für langsame Aktuatoren basierend auf der Luftdrehmomentanforderung ermitteln. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 den Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), die Soll-Drosselfläche und/oder die Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) steuern. Der Soll-MAP kann verwendet werden, um einen Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC kann verwendet werden, um Soll-Phasenstellerpositionen zu ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Betrag des Öffnens des AGR-Ventils 170 ermitteln.
• Bei Benzinsystemen kann das Betätigungsmodul 224 auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoffmassen-Drehmomentanforderung erzeugen. Die Zündfunken-Drehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel der Zündfunken bezogen auf eine kalibrierte Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt werden soll (was die Motordrehmomentabgabe verringert).
• Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung kann von einem Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viele Zylinder deaktiviert werden sollen. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinderaktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden. Das Zylindersteuermodul 236 kann auch ein Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Kraftstofflieferung an die deaktivierten Zylinder zu stoppen, und es kann das Zündfunkensteuermodul 232 anweisen, die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder zu stoppen.
• Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinderaktuatormodul 120 ein Hydrauliksystem umfassen, das Einlass- und/oder Auslassventile für einen oder mehrere Zylinder von den entsprechenden Nockenwellen selektiv abkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. Lediglich beispielhaft werden die Ventile für die Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinderaktuatormodul 120 entweder hydraulisch angekoppelt oder abgekoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können die Zylinder deaktiviert werden, indem einfach die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern gestoppt wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile gestoppt wird. Bei solchen Implementierungen kann das Zylinderaktuatormodul 120 weggelassen werden.
• Die Kraftstoffmassen-Drehmomentanforderung kann von dem Kraftstoffsteuermodul 240 verwendet werden, um die Menge des an jeden Zylinder gelieferten Kraftstoffs zu variieren. Lediglich beispielhaft kann das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergibt, wenn sie mit der gegenwärtigen Luftmenge pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen. Während des normalen Motorbetriebs kann das Kraftstoffsteuermodul 240 versuchen, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten.
• Das Kraftstoffsteuermodul 240 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 Kraftstoffsteuermodul 240 ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis empfangen, das sich von der Stöchiometrie unterscheidet. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann dann eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder ermitteln, die das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht. Bei Dieselsystemen kann die Kraftstoffmasse der primäre Aktuator sein, um die Motordrehmomentabgabe zu steuern.
• Der Ansatz, den das Betätigungsmodul 224 wählt, um die Momentandrehmomentanforderung zu erreichen, kann durch eine Moduseinstellung ermittelt werden. Die Moduseinstellung kann an das Betätigungsmodul 224 geliefert werden, beispielsweise von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, und sie kann Modi auswählen, die einen inaktiven Modus, einen gefälligen Modus, eines Maximalbereichsmodus und einen Selbstbetätigungsmodus umfassen.
• In dem inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 224 die Momentandrehmomentanforderung ignorieren und versuchen, die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erreichen. Das Betätigungsmodul 224 kann daher die Zündfunken-Drehmomentanforderung, die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und die Kraftstoffmassen-Drehmomentanforderung auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung einstellen, was die Drehmomentabgabe für die gegenwärtigen Motorluftströmungsbedingungen maximiert. Alternativ kann das Betätigungsmodul 224 diese Anforderungen auf vorbestimmte (beispielsweise unerreichbar hohe) Werte einstellen, um Drehmomentverringerungen durch die Zündfunkenverstellung nach spät, das Deaktivieren von Zylindern oder das Verringern des Kraftstoff/Luftverhältnisses abzuschalten.
• In dem gefälligen Modus kann das Betätigungsmodul 224 versuchen, die Momentandrehmomentanforderung zu erreichen, indem nur die Zündfunkenvorverstellung angepasst wird. Das Betätigungsmodul 224 kann daher die vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung ausgeben. Das Zündfunkensteuermodul 232 wird den Zündfunken so weit wie möglich nach spät verstellen, um zu versuchen, die Zündfunken-Drehmomentanforderung zu erreichen. Wenn die Verringerung des Soll-Drehmoments größer als die Zündfunkenreservekapazität ist (der Betrag der durch die Zündfunkenverstellung nach spät erreichbaren Drehmomentverringerung), kann die Drehmomentverringerung nicht erreicht werden.
• In dem Maximalbereichsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung ausgeben. Zusätzlich kann das Betätigungsmodul 224 eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung erzeugen, die niedrig genug ist, um dem Zündfunkensteuermodul 232 zu erlauben, die Momentandrehmomentanforderung zu erreichen. Mit anderen Worten kann das Betätigungsmodul 224 die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung verringern (wodurch Zylinder deaktiviert werden), wenn die Verringerung der Zündfunkenvorverstellung alleine nicht in der Lage ist, die Momentandrehmomentanforderung zu erreichen.
• In dem Selbstbetätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung basierend auf der Momentandrehmomentanforderung verringern. Beispielsweise kann die Luftdrehmomentanforderung nur so weit verringert werden, wie es notwendig ist, um dem Zündfunkensteuermodul 232 zu erlauben, die Momentandrehmomentanforderung durch ein Anpassen der Zündfunkenvorverstellung zu erreichen. Daher wird die Momentandrehmomentanforderung in dem Selbstbetätigungsmodus erreicht, während dem Motor 102 ermöglicht wird, so schnell wie möglich zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zurückzukehren. Mit anderen Worten wird die Verwendung von relativ langsam ansprechenden Drosselventilkorrekturen minimiert, indem die schnell ansprechende Zündfunkenvorverstellung so weit wie möglich verringert wird.
• Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann die Drehmomentabgabe des Motors 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung der Motorluftströmungsparameter, wie z. B. der Drosselfläche, des MAP und der Phasenstellerpositionen, auszuführen. Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung wie z. B. T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #) (1) definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenvorverstellung (S), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie z. B. der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
• Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die APC basierend auf der gemessenen MAF und der gegenwärtigen RPM ermitteln, wodurch eine Luftregelung basierend auf einer Ist-Luftströmung ermöglicht wird. Die verwendeten Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerpositionen können auf Ist-Positionen basieren, wenn sich die Phasensteller zu den Soll-Positionen bewegen können.
• Während die Ist-Zündfunkenvorverstellung verwendet werden kann, um das Drehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment bezeichnet werden, wenn ein kalibrierter Zündfunkenvorverstellungswert verwendet wird, um das Drehmoment zu schätzen. Das geschätzte Luftdrehmoment ist eine Schätzung, wie viel Drehmoment der Motor bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen könnte, wenn die Zündfunkenverstellung nach spät aufgehoben werden würde (d. h. die Zündfunkenvorverstellung auf den kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswert eingestellt werden würde) und allen Zylindern Kraftstoff zugeführt werden würde.
• Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) erzeugen, das an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben wird. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruck-Aktuatormodul 164 zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader und/oder Turbokompressoren.
• Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Flächensignal erzeugen, welches an das Drosselaktuatormodul 116 ausgegeben wird. Das Drosselaktuatormodul 116 regelt dann das Drosselventil 112, um die Soll-Drosselfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das Soll-Flächensignal basierend auf einem inversen Drehmomentmodell und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Drehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung auszuführen. Beispielsweise kann das Soll-Flächensignal gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
• Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Soll-Luft-pro-Zylinder-Signal (Soll-APC-Signal) erzeugen, welches an ein Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben wird. Basierend auf dem Soll-APC-Signal und dem RPM-Signal, kann das Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 die Positionen des Einlass- und/oder Auslass-Nockenphasenstellers 148 und 150 unter Verwendung des Phasensteller-Aktuatormoduls 158 steuern.
• Wieder auf das Zündfunkensteuermodul 232 Bezug nehmend, können die Zündfunkenvorverstellungswerte bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen kalibriert werden. Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um diese nach der Soll-Zündfunkenvorverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des) kann die Soll-Zündfunkenvorverstellung (S_des) basierend auf S_des = T^–1(T_des, APC, I, E, AF, OT, #) (2) ermittelt werden. Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das Ist-Verhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
• Wenn die Zündfunkenvorverstellung auf die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei einem mittleren Bestdrehmoment (MBT) liegen. Das MBT bezieht sich auf das maximale Drehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfunkenvorverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer Oktanzahl größer als ein vorbestimmter Schwellenwert und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Die Zündfunkenvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, kann als ein MBT-Zündfunken bezeichnet werden. Die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung kann sich von dem MBT-Zündfunken beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündfunkenvorverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
• Nun auf 3A Bezug nehmend, ist das Fahrerschnittstellenmodul 204 in weiterem Detail gezeigt. Das Fahrerschnittstellenmodul 204 kann ein Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul 300, ein Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 304 und ein Drehmomentsteuermodul 308 umfassen.
• Das Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul 304 empfängt die Fahrereingabe und eine Fahrzeugsgeschwindigkeit. Beispielsweise kann die Fahrereingabe auf einer Position eines Gaspedals basieren. Das Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul 304 kann eine Leistungsanforderung basierend auf der Fahrereingabe und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln. Spezieller kann beispielsweise eine Zunahme der Gaspedalposition (d. h. mehr Druck auf das Gaspedal) bei derselben Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer größeren Leistungsanforderung führen.
• Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 340 empfängt die Leistungsanforderung. Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 340 kann auch die Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200, den Zustand der TCC 201 und einen Sollbetrag des TCC-Schlupfs empfangen. Beispielsweise kann die Drehzahl der Turbine in dem Drehmomentwandler 200 unter Verwendung eines Drehzahlsensors gemessen werden.
• Der Zustand der TCC 201 kann entriegelt, gesteuerter Schlupf oder entriegelt sein. Beispielsweise kann der entriegelte Zustand einem ungeregelten Betrag des TCC-Schlupfs entsprechen, der Zustand mit gesteuertem Schlupf kann einem begrenzten Betrag des TCC-Schlupfs entsprechen, und der verriegelte Zustand kann näherungsweise Null TCC-Schlupf entsprechen. Darüber hinaus kann der Sollbetrag des TCC-Schlupfs einen ersten Betrag des TCC-Schlupfs oder einen zweiten Betrag des TCC-Schlupfs umfassen. Beispielsweise kann der erste Betrag des TCC-Schlupfs dem Zustand mit gesteuertem Schlupf zugeordnet sein, und der zweite Betrag des TCC-Schlupfs kann dem verriegelten Schlupfzustand zugeordnet sein. Lediglich beispielhaft kann der zweite Betrag des TCC-Schlupfs kleiner als der erste Betrag des TCC-Schlupfs sein. Darüber hinaus kann der Sollbetrag des TCC-Schlupfs, der dem entriegelten Zustand zugeordnet ist, Null (d. h. ungeregelt) sein.
• Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 304 ermittelt die Soll-Motordrehzahl (d. h. die Soll-RPM) basierend auf der Turbinendrehzahl, dem Zustand der TCC 201 sowie der Leistungsanforderung, dem ersten Betrag des TCC-Schlupfs oder dem zweiten Betrag des TCC-Schlupfs. Mit anderen Worten kann das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 304 die Soll-Motordrehzahl gemäß einem von drei Modellen ermitteln, die den möglichen Zuständen der TCC 201 entsprechen (z. B. entriegelt, gesteuert und verriegelt).
• Das Drehmomentsteuermodul 308 empfängt die Soll-Motordrehzahl und die Leistungsanforderung. Das Drehmomentsteuermodul 308 kann auch die Motordrehzahl (d. h. die Motor-RPM) empfangen. Beispielsweise kann die Motordrehzahl ein Motordrehzahlsignal sein, das durch einen Drehzahlsensor erzeugt wird. Mit anderen Worten kann das Motordrehzahlsignal eine Drehzahl einer Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) angeben.
• Das Drehmomentsteuermodul 308 ermittelt das Soll-Achsendrehmoment basierend auf der Leistungsanforderung und der Soll-Motordrehzahl oder der Ist-Motordrehzahl. Das Drehmomentsteuermodul 308 kann anschließend die Drehmomentabgabe des Motors 102 basierend auf dem Soll-Achsendrehmoment steuern. Beispielsweise kann das Drehmomentsteuermodul 308 bei einer Ausführungsform Luft, Kraftstoff und/oder Zündfunken, die dem Motor 102 zugeführt werden, basierend auf dem Soll-Achsendrehmoment steuern. Das Drehmomentsteuermodul 308 kann jedoch auch das Soll-Achsendrehmoment ausgeben. Das Soll-Achsendrehmoment kann anschließend durch das ECM 114 verwendet werden, um die Drehmomentabgabe des Motors 102 zu steuern (siehe 2).
• Das Drehmomentsteuermodul 308 kann das Soll-Achsendrehmoment ermitteln, indem die Leistungsanforderung durch die Soll-Motordrehzahl oder durch die Ist-Motordrehzahl dividiert wird (d. h. Leistung/Drehzahl = Drehmoment). Beispielsweise kann das Drehmomentsteuermodul 308 die Leistungsanforderung durch die Soll-Motordrehzahl dividieren, um das Soll-Achsendrehmoment zu ermitteln. Dadurch ist das Soll-Achsendrehmoment im Vergleich zu dem Ermitteln des Soll-Achsendrehmoments basierend auf der Ist-Motordrehzahl weniger empfindlich gegenüber Störungen. Die Ist-Motordrehzahl kann jedoch auch verwendet werden, um das Soll-Achsendrehmoment zu ermitteln (z. B. T_des = P_req/RPM_eng). Beispielsweise kann die Ist-Motordrehzahl während spezieller Betriebsbereiche (z. B. bei niedriger RPM) oder dann verwendet werden, wenn Fehler/Störungen in dem Fahrerschnittstellenmodul 204 auftreten.
• Nun auf 3B Bezug nehmend, ist das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 304 in weiterem Detail gezeigt. Das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul 304 kann ein erstes Drehzahlermittlungsmodul 350, ein zweites Drehzahlermittlungsmodul 354 und ein drittes Drehzahlermittlungsmodul 358 umfassen.
• Jedes der Drehzahlermittlungsmodule 350, 354, 358 empfängt den Zustand der TCC 201. Gemäß dem Zustand der TCC 201 kann eines der Drehzahlermittlungsmodule 350, 354, 358 die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl, der Leistungsanforderung und/oder dem Sollbetrag des TCC-Schlupfs erzeugen.
• Beispielsweise kann das erste Drehzahlermittlungsmodul 350 dann, wenn der Zustand der TCC 201 entriegelt ist, die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl, der Leistungsanforderung und einem vorbestimmten mathematischen Modell erzeugen. Spezieller kann das erste Drehzahlermittlungsmodul 350 die Soll-Motordrehzahl basierend auf einer Funktion der Leistungsanforderung und der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 ermitteln (z. B. RPM_des = f(P_req, RPM_tur). Die Soll-Motordrehzahl kann auf vorbestimmten Werten basieren, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, welche die Soll-Motordrehzahl auf die Leistungsanforderung und die Turbinendrehzahl bezieht. Zusätzlich oder alternativ kann die Nachschlagetabelle beispielsweise auf einem K-Faktor des Drehmomentwandlers, dem Motorreibungsdrehmoment, dem Motorleistungsbereich, dem Motordrehzahlbereich und auf Drehzahlverhältnissen basieren.
• Alternativ kann das zweite Drehzahlermittlungsmodul 354 beispielsweise dann, wenn der Zustand der TCC 201 der gesteuerte Schlupf ist, die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 und dem ersten Betrag des TCC-Schlupfs ermitteln. Spezieller kann der erste Betrag des TCC-Schlupfs einen vorbestimmten Betrag des Schlupfs umfassen, der dem Zustand mit gesteuertem Schlupf entspricht. Der erste Betrag des TCC-Schlupfs kann auch ermittelt werden, beispielsweise durch das Getriebesteuermodul 194. Beispielsweise kann die Soll-Motordrehzahl eine Summe der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 und des ersten Betrags des TCC-Schlupfs umfassen.
• Schließlich kann das dritte Drehmomentermittlungsmodul 358 beispielsweise dann, wenn der Zustand der TCC 201 verriegelt ist, die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 und einem zweiten Betrag des TCC-Schlupfs ermitteln.
• Spezieller kann der zweite Betrag des TCC-Schlupfs einen vorbestimmten Betrag des Schlupfs umfassen, der dem verriegelten Zustand entspricht.
• Daher kann der zweite Betrag des TCC-Schlupfs kleiner als der erste Betrag des TCC-Schlupfs sein (der dem Zustand mit gesteuertem Schlupf entspricht). Lediglich beispielhaft kann der zweite Betrag des TCC-Schlupfs Null sein. Der zweite Betrag des TCC-Schlupfs kann jedoch auch ermittelt werden, beispielsweise durch das Getriebesteuermodul 194. Beispielsweise kann die Soll-Motordrehzahl eine Summe der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 und des zweiten Betrags des TCC-Schlupfs umfassen.
• Nun auf 4 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren zum Steuern der Drehmomentabgabe des Motors 12 bei Schritt 404. Bei Schritt 404 ermittelt das ECM 114, ob der Motor 102 eingeschaltet ist. Wenn ja, kann die Steuerung zu Schritt 408 voranschreiten. Wenn nein, kann die Steuerung zu Schritt 404 zurückkehren.
• Bei Schritt 408 ermittelt das TCM 114 die Leistungsanforderung. Beispielsweise kann die Fahrerleistungsanforderung auf der Fahrereingabe (z. B. der Position des Gaspedals) und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basieren.
• Bei Schritt 412 ermittelt das ECM 114 die Soll-Motordrehzahl. Spezieller kann das ECM 114 die Soll-Motordrehzahl basierend auf dem Zustand der TCC 201, der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 200 sowie der Leistungsanforderung, dem ersten Betrag des TCC-Schlupfs oder dem zweiten Betrag des TCC-Schlupfs ermitteln.
• Bei Schritt 416 ermittelt das ECM 114 den Sollbetrag des Motordrehmoments. Spezieller kann das ECM 114 das Soll-Motordrehmoment basierend auf der Leistungsanforderung und der Soll-Motordrehzahl oder der Ist-Motordrehzahl ermitteln. Beispielsweise kann der Sollbetrag des Motordrehmoments ermittelt werden, indem die Leistungsanforderung durch die Soll-Motordrehzahl oder durch die Ist-Motordrehzahl dividiert wird (d. h. Drehmoment = Leistung/Drehzahl).
• Bei Schritt 420 steuert das ECM 114 eine Drehmomentabgabe des Motors. Spezieller kann das ECM 114 die Drehmomentabgabe des Motors 102 steuern, um den Sollbetrag des Motordrehmoments zu erreichen. Beispielsweise kann das ECM 114 die Drehmomentabgabe des Motors 102 steuern, indem Luft, Kraftstoff und/oder Zündfunken, die dem Motor 102 zugeführt werden, gesteuert werden. Die Steuerung kann anschließend zu Schritt 404 zurückkehren.
• Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.
• Bezugszeichenliste
• LEGENDE ZU Fig. 1

104

Fahrereingabemodul

114

Motorsteuermodul

116

Drosselsteuermodul

120

Zylinder-Aktuatormodul

124

Kraftstoff-Aktuatormodul

126

Zündfunken-Aktuatormodul

158

Phasensteller-Aktuatormodul

160-1

Turbo (heiß)

160-2

Turbo (kalt)

164

Ladedruck-Aktuatormodul

172

AGR-Aktuatormodul

194

Getriebesteuermodul

200

Drehmomentwandler

201

Drehmomentwandlerkupplung (TCC)

202

Getriebe

LEGENDE ZU Fig. 2

114

Motorsteuermodul

116

Drosselaktuatormodul

120

Zylinder-Aktuatormodul

124

Kraftstoff-Aktuatormodul

126

Zündfunken-Aktuatormodul

158

Phasensteller-Aktuatormodul

164

Ladedruck-Aktuatormodul

204

Fahrerschnittstellenmodul

206

Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul

208

Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul

210

RPM-Steuermodul

212

RPM-Trajektorienmodul

220

Reserven/Lastenmodul

224

Betätigungsmodul

228

Luftsteuermodul

232

Zündfunkensteuermodul

236

Zylindersteuermodul

240

Kraftstoffsteuermodul

244

Drehmomentschätzmodul

248

Ladedruck-Zeitplanungsmodul

252

Phasensteller-Zeitplanungsmodul

LEGENDE ZU Fig. 3A

204

Fahrerschnittstellenmodul

300

Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul

304

Solldrehzahl-Ermittlungsmodul

308

Drehmomentsteuermodul

LEGENDE ZU Fig. 3B

304

Solldrehzahl-Ermittlungsmodul

350

erstes Drehzahlermittlungsmodul

354

zweites Drehzahlermittlungsmodul

358

drittes Drehzahlermittlungsmodul

LEGENDE ZU Fig. 4

404

Motor eingeschaltet?

408

Ermittle Fahrer-Leistungsanforderung

412

Ermittle Soll-Motordrehzahl

416

Ermittle Soll-Motordrehmoment

420

Steuere Motordrehmoment

Claims (10)

1. Motorsteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Leistungsanforderungs-Ermittlungsmodul, das eine Leistungsanforderung für einen Motor basierend auf einer Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt; ein Solldrehzahl-Ermittlungsmodul, das eine Solldrehzahl des Motors basierend auf einer Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler, einem Zustand einer Kupplung in dem Drehmomentwandler sowie der Leistungsanforderung, einem ersten Betrag eines Kupplungsschlupfs oder einem zweiten Betrag des Kupplungsschlupfs ermittelt; und ein Drehmomentsteuermodul, das ein Soll-Motordrehmoment basierend auf der Soll-Motordrehzahl und der Leistungsanforderung ermittelt und das eine Drehmomentabgabe des Motors basierend auf dem Soll-Motordrehmoment steuert.
2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Zustand der Kupplung ein entriegelter Zustand, ein Zustand mit gesteuertem Schlupf oder ein verriegelter Zustand ist.
3. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul dann, wenn sich die Kupplung in dem entriegelten Zustand befindet, die Soll-Motordrehzahl basierend auf einer vorbestimmten Funktion der Turbinendrehzahl und der Leistungsanforderung ermittelt.
4. Motorsteuersystem nach Anspruch 3, wobei das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul die Soll-Motordrehzahl basierend auf einer Nachschlagetabelle ermittelt, welche die Soll-Motordrehzahl auf die Turbinendrehzahl und die Leistungsanforderung bezieht.
5. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul dann, wenn sich die Kupplung in dem Zustand mit gesteuertem Schlupf befindet, die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl und dem ersten Betrag des Kupplungsschlupfs ermittelt.
6. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Solldrehzahl-Ermittlungsmodul dann, wenn sich die Kupplung in dem verriegelten Zustand befindet, die Soll-Motordrehzahl basierend auf der Turbinendrehzahl und dem zweiten Betrag des Kupplungsschlupfs ermittelt, wobei der zweite Betrag des Kupplungsschlupfs kleiner als der erste Betrag des Kupplungsschlupfs ist.
7. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Eingabe von dem Fahrer auf einer Position eines Gaspedals basiert.
8. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Turbinendrehzahl gefiltert wird.
9. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Zustand der Kupplung auf einem Druck basiert, der auf die Kupplung ausgeübt wird.
10. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentsteuermodul die Drehmomentabgabe des Motors steuert, indem Luft, Kraftstoff und/oder Zündfunken, die dem Motor zugeführt werden, gesteuert werden.

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