DE102011009356B4

DE102011009356B4 - Systeme zur Kraftstoffkorrektur

Info

Publication number: DE102011009356B4
Application number: DE102011009356.7A
Authority: DE
Inventors: Lee C. Walker
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102140968B; CN102140968A; US8229651B2; DE102011009356A1; US20110184628A1

Abstract

Kraftstoffsteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend:
ein Kraftstoffzufuhrmodul, das eine erste Dieselkraftstoffmenge an einen Zylinder eines Motors während eines ersten Verbrennungszyklus für den Zylinder und eine zweite Dieselkraftstoffmenge an den Zylinder des Motors während eines zweiten Verbrennungszyklus liefert, wobei der zweite Verbrennungszyklus nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt;
ein Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul, das ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage einer Drehmomentausgabe durch den Motor während des ersten Verbrennungszyklus und eines Drehmoments, das für den ersten Verbrennungszyklus angefordert wird, bestimmt; und
ein Korrekturfaktormodul, das einen Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses bestimmt und das die zweite Dieselkraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors einstellt;
ferner ein Modul für ein tatsächliches Drehmoment, das die Drehmomentausgabe durch den Motor auf der Grundlage mindestens eines Drucks in dem Zylinder, der von einem Zylinderdrucksensor während des ersten Verbrennungszyklus gemessen wird, bestimmt;
wobei das Kraftstoffzufuhrmodul eine Kraftstoffmenge, die an mindestens einen weiteren Zylinder des Motors geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors während eines Verbrennungszyklus des mindestens einen weiteren Zylinders einstellt, der nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Motorsteuersysteme, welche eine Drehmomentausgabe von Verbrennungsmotoren anhand der Menge an eingespritztem Kraftstoff steuern.
Durch einen Ansaugkrümmer wird Luft in einen Motor eingesaugt. Ein Drosselventil steuert eine Luftströmung in den Motor hinein. Die Luft vermischt sich mit Kraftstoff, der von einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzventilen geliefert wird, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch auszubilden. Das Luft/ Kraftstoff-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors verbrannt. Bei Dieselmotorsystemen wird eine Verbrennung durch das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder eingeleitet. Insbesondere zündet durch Verdichtung bereitgestellte Wärme den eingespritzten Kraftstoff.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt ein Antriebsdrehmoment. Genauer gesagt wird ein Antriebsdrehmoment durch eine Wärmefreisetzung und Ausdehnung erzeugt, die während einer Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern auftritt. Durch eine Kurbelwelle des Motors wird ein Drehmoment durch einen Endantrieb (nicht gezeigt) an ein oder mehrere Räder übertragen, um ein Fahrzeug voranzutreiben. Abgas wird aus den Zylindern an ein Abgassystem ausgestoßen.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentausgabe des Motors auf der Grundlage eines Solldrehmoments. Das Solldrehmoment kann auf Fahrereingaben, wie etwa einer Gaspedalposition, einer Bremspedalposition, auf Geschwindigkeitsregelungseingängen und/oder anderen geeigneten Fahrereingaben beruhen. Das Solldrehmoment kann auch auf einem Drehmoment beruhen, das von anderen Fahrzeugsystemen angefordert wird, wie etwa einem Getriebesteuersystem, einem Hybridsteuersystem und/oder einem Fahrwerksteuersystem. Das ECM steuert die Drehmomentausgabe des Motors durch ein Einstellen verschiedener Motorbetriebsparameter, wie etwa einer Luftströmung in den Motor hinein, der Menge an eingespritztem Kraftstoff und des Zeitpunkts des Kraftstoffeinspritzereignisses.
Die Druckschrift DE 101 48 973 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Einspritzmenge für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung, wobei die Einspritzmenge auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Solldrehmoment und einem tatsächlichen Drehmoment ermittelt wird. Das tatsächliche Drehmoment wird mit Hilfe eines neuronalen Netzes oder mit Hilfe eines nicht näher beschriebenen Drehmomentsensors ermittelt.
In der Druckschrift DE 10 2004 001 118 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors offenbart, bei denen anhand eines Zylinderdrucksensors eine erste Größe erfasst wird, die den Verbrennungsablauf in einem Zylinder charakterisiert, und aus einem Kennfeld wird eine zweite Größe ausgelesen, die zur Beeinflussung des Verbrennungsablaufs verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform wird ein Zylinderdrucksensor für alle Zylinder des Motors verwendet.
Die Druckschrift DE 10 2006 008 062 B3 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Drucks in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, bei dem das Drucksignal eines in einem Zylinder angeordneten Zylinderdrucksensors verwendet wird, um den Zylinderdruck in mindestens einem weiteren Zylinder des Verbrennungsmotors zu ermitteln.
In der Druckschrift DE 10 2008 002 424 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ein indiziertes, d.h. verlustfreies Drehmoment unter Verwendung von Zylinderdrucksensoren ermittelt wird, um eine Momentenausgleichsregelung zur Gleichstellung des indizierten Drehmoments mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine durchzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mögliche Schwankungen im Energiegehalt von Dieselkraftstoff zu kompensieren.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Kraftstoffsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Kraftstoffzufuhrmodul, ein Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul, ein Korrekturfaktormodul sowie ein Modul für ein tatsächliches Drehmoment. Das Kraftstoffzufuhrmodul liefert während erster bzw. zweiter Verbrennungszyklen für einen Zylinder erste und zweite Mengen von Dieselkraftstoff an den Zylinder. Der zweite Verbrennungszyklus tritt nach dem ersten Verbrennungszyklus auf. Das Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul bestimmt ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage der Drehmomentausgabe durch den Motor während des ersten Verbrennungszyklus und eines Drehmoments, das für den ersten Verbrennungszyklus angefordert wurde. Das Korrekturfaktormodul bestimmt einen Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses und stellt die zweite Menge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors ein. Das Modul für ein tatsächliches Drehmoment bestimmt die Drehmomentausgabe durch den Motor auf der Grundlage mindestens eines Drucks in dem Zylinder, der von einem Zylinderdrucksensor während des ersten Verbrennungszyklus gemessen wird. Zudem stellt das Kraftstoffzufuhrmodul eine Kraftstoffmenge, die an mindestens einen weiteren Zylinder des Motors geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors während eines Verbrennungszyklus des mindestens einen weiteren Zylinders ein, der nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt.
Ein Kraftstoffsteuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst, dass: erste und zweite Mengen von Dieselkraftstoff an einen Zylinder eines Motors während erster bzw. zweiter Verbrennungszyklen für den Zylinder geliefert werden, wobei der zweite Verbrennungszyklus nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt; ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage eines Drehmoments, das von dem Motor während des ersten Verbrennungszyklus ausgegeben wird, und eines Drehmoments, das für den ersten Verbrennungszyklus angefordert wird, bestimmt wird; ein Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage des Drehmomentsverhältnisses bestimmt wird; und die zweite Menge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors eingestellt wird.
Bei einigen Ausführungsformen werden die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem berührbaren computerlesbaren Medium vorhanden sein, etwa einem Arbeitsspeicher, einem nichtflüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten berührbaren Speichermedien.
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, in denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmotorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftstoffsteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dazu gedacht, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck A, B und/oder 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 Reihenfolge ausgeführt werden können.
Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff „Modul“ eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Dieselverbrennungsmotor verbrennt ein Gemisch aus Luft und Dieselkraftstoff, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die zur Verbrennung gelieferte Kraftstoffmenge kann so angegeben sein, dass sie ein Solldrehmoment erzeugt. Jedoch können Schwankungen beim Energiegehalt des Dieselkraftstoffs bewirken, dass der Betrag an Drehmoment, der durch die Verbrennung erzeugt wird, vom Solldrehmoment abweicht.
Ein Motorsteuermodul (ECM) gemäß der vorliegenden Offenbarung liefert eine Sollkraftstoffmenge zur Verbrennung während eines Verbrennungszyklus an einen Zylinder. Das ECM bestimmt ein durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugtes tatsächliches Drehmoment und es bestimmt ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage des Solldrehmoments und des tatsächlichen Drehmoments. Das ECM bestimmt einen Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses und stellt die an den Zylinder während späterer Verbrennungszyklen gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors ein. Auf diese Weise ermöglicht das ECM die Einstellung der an den Zylinder während späterer Verbrennungsereignisse gelieferten Kraftstoffmenge, um Schwankungen beim Energiegehalt des Dieselkraftstoffs zu kompensieren.
Mit Bezug nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmotorsystems 100 dargestellt. Das Dieselmotorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Gemisch aus Luft und Dieselkraftstoff verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Es können auch einer oder mehrere Motor-Generatoren (nicht gezeigt) implementiert sein, die ein Antriebsdrehmoment selektiv erzeugen. Durch ein Drosselventil 106 wird Luft in einen Ansaugkrümmer 104 eingesaugt. Ein Drosselstellgliedmodul 108 steuert ein Öffnen des Drosselventils 106 und damit eine Luftströmung in den Motor 102 hinein. Das Drosselstellgliedmodul 108 kann beispielsweise einen elektronischen Drosselcontroller (ETC) umfassen.
Luft vom Ansaugkrümmer 104 wird in Zylinder des Motors 102 eingesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder umfassen kann, ist zur Darstellung nur ein einziger repräsentativer Zylinder 110 gezeigt. Nur als Beispiel kann der Motor 102 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen. Luft vom Ansaugkrümmer 104 wird durch ein zugehöriges Einlassventil 112 in den Zylinder 110 eingesaugt. Das Absenken eines Kolbens (nicht gezeigt) im Zylinder 110 saugt Luft in den Zylinder 110 ein.
Nachdem der Kolben eine unterste Position erreicht, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird, steigt der Kolben nach oben und verdichtet die Luft im Zylinder 110. Die Verdichtung der Luft im Zylinder 110 erzeugt Wärme. Bei einigen Motorsystemen wird Kraftstoff eingespritzt, wenn Luft in den Zylinder 110 eingesaugt wird, oder während der Verdichtung.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 130 steuert die Kraftstoffmenge (z.B. die Masse), die durch ein Kraftstoffeinspritzventil 114 eingespritzt wird. Insbesondere steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 116 ein Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 114 auf der Grundlage von Signalen vom ECM 130. Nur als Beispiel kann das Kraftstoffstellgliedmodul 116 die Zeitspanne steuern, während der das Kraftstoffeinspritzventil 114 in einer vollständig geöffneten Position gehalten wird, welche als eine Einspritzimpulsbreite bezeichnet wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil 114 kann Kraftstoff direkt in den Zylinder 110 einspritzen, wie in 1 gezeigt ist. Bei anderen Implementierungen kann das Kraftstoffeinspritzventil 114 Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 104 an einer zentralen Stelle einspritzen oder es kann Kraftstoff an mehreren Stellen in den Ansaugkrümmer 104 einspritzen, wie etwa in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder.
Das ECM 130 steuert auch den Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung. Bei dem Dieselmotorsystem 100 steuert das ECM 130 den Zeitpunkt der Einleitung der Verbrennung über den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung. Die durch eine Verdichtung der Luft im Zylinder 110 erzeugte Wärme leitet eine Verbrennung von Kraftstoff ein, wenn der Kraftstoff in den Zylinder 110 eingespritzt wird. Der Zeitpunkt, an dem der Kraftstoff an den Zylinder 110 geliefert wird, kann beispielsweise relativ zu der TDC-Position oder der BDC-Position angegeben werden.
Eine Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches treibt den Kolben nach unten und der Kolben treibt eine Kurbelwelle 118 drehend an. Der Kolben treibt die Kurbelwelle 118 nach unten, bis der Kolben die BDC-Position erreicht. Dann beginnt der Kolben wieder mit einer Aufwärtsbewegung und stößt die Verbrennungsnebenprodukte durch ein zugehöriges Auslassventil 120 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte werden über ein Abgassystem 122 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Vom Standpunkt jedes Zylinders aus umfasst ein Verbrennungszyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle (d.h. eine Kurbelwellendrehung um 720°). Der Verbrennungszyklus für jeden Zylinder kann mit Hilfe von vier Phasen beschrieben werden: eine Ansaugphase; eine Verdichtungsphase; eine Verbrennungsphase; und eine Ausstoßphase. Nur als Beispiel sinkt der Kolben während der Ansaugphase bis zu der BDC-Position ab und Luft wird in den Zylinder 110 eingesaugt. Während der Verdichtungsphase steigt der Kolben bis zu der TDC-Position an und verdichtet die Luft im Zylinder 110. Während der Verbrennungsphase wird Kraftstoff in den Zylinder 110 geliefert und wird mit der Luft darin verbrannt, und die Verbrennung treibt den Kolben in die BDC-Position. Während der Ausstoßphase steigt der Kolben bis zum TDC an, um das Abgas aus dem Zylinder 110 auszustoßen, das durch die Verbrennung erzeugt wurde.
Das Einlassventil 112 wird durch eine Einlassnockenwelle 124 gesteuert und das Auslassventil 120 wird durch eine Auslassnockenwelle 126 gesteuert. Bei anderen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder sie können die Einlassventile von mehreren Zylinderbänken steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder sie können Auslassventile von mehreren Zylinderbänken steuern.
Ein Einlassnockenphasensteller 128 steuert die Einlassnockenwelle 124 und er steuert dadurch ein Öffnen (z.B. einen Hub, einen Zeitpunkt und eine Dauer) des Einlassventils 112. Auf ähnliche Weise steuert ein Auslassnockenphasensteller 129 die Auslassnockenwelle 126 und er steuert dadurch ein Öffnen (z.B. einen Hub, einen Zeitpunkt und eine Dauer) des Auslassventils 120. Der Zeitpunkt des Öffnens der Einlass- und Auslassventile 112 und 120 kann beispielsweise relativ zu der TDC-Position oder der BDC-Position angegeben werden. Ein Phasenstellerstellgliedmodul 132 steuert den Einlassnockenphasensteller 128 und den Auslassnockenphasensteller 129 auf der Grundlage von Signalen vom ECM 130.
Das Dieselmotorsystem 100 kann auch eine Verstärkungseinrichtung umfassen, die Druckluft an den Ansaugkrümmer 104 liefert. Nur als Beispiel umfasst das Dieselmotorsystem 100 einen Turbolader 134. Der Turbolader 134 wird mit Abgasen betrieben, die durch das Abgassystem 122 strömen, und liefert eine Druckluftladung an den Ansaugkrümmer 104. Der Turbolader 134 kann einen Turbo mit variabler Geometrie (VGT) oder einen anderen geeigneten Turboladertyp umfassen. Andere Motorsysteme können auch mehr als einen Turbolader oder eine Verstärkungseinrichtung umfassen.
Ein Ladedruckregelventil 136 ermöglicht, dass Abgas den Turbolader 134 selektiv umgeht, wodurch die Ausgabe (oder die Verstärkung) des Turboladers verringert wird. Das ECM 130 steuert die Verstärkung des Turboladers 134 über ein Verstärkungsstellgliedmodul 138. Das Verstärkungsstellgliedmodul 138 kann die Verstärkung des Turboladers 134 beispielsweise durch ein Steuern der Position des Ladedruckregelventils 136 oder des Turboladers 134 selbst (z.B. eine Leitschaufelposition) modulieren.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann implementiert sein, um einen Teil der Wärme der verdichteten Luftladung zu dissipieren. Diese Wärme kann erzeugt werden, wenn die Luft verdichtet wird. Eine weitere Wärmequelle ist das Abgassystem 122. Andere Motorsysteme können einen Superlader enthalten, der Druckluft an den Ansaugkrümmer 104 liefert und durch die Kurbelwelle 118 angetrieben wird.
Das Dieselmotorsystem 100 kann auch ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 140 enthalten, das Abgas selektiv an den Ansaugkrümmer 104 zurückleitet. Obwohl das AGR-Ventil 140 in 1 so gezeigt ist, dass es stromaufwärts des Turboladers 134 angeordnet ist, kann das AGR-Ventil 140 auch stromabwärts des Turboladers 134 angeordnet sein. Es kann auch ein AGR-Kühler (nicht gezeigt) implementiert sein, um das zurückgeleitete Abgas zu kühlen, bevor das Abgas an den Ansaugkrümmer 104 geliefert wird. Das ECM 130 steuert ein Öffnen des AGR-Ventils 140 über ein AGR-Stellgliedmodul 142. Die AGR-Öffnung kann eingestellt werden, um einen oder mehrere Verbrennungsparameter einzustellen und/oder um die Verstärkung des Turboladers 134 einzustellen.
Das ECM 130 regelt die Drehmomentausgabe des Motors 102 auf der Grundlage von Fahrereingaben und anderen Eingaben. Die Fahrereingaben können beispielsweise die Gaspedalposition, die Bremspedalposition, Geschwindigkeitsregelungseingänge und/oder andere geeignete Fahrereingaben umfassen. Ein Fahrereingabemodul 144 liefert die Fahrereingaben an das ECM 130. Die anderen Eingaben können beispielsweise Eingaben von verschiedenen Sensoren und/oder Eingaben von anderen Fahrzeugsteuermodulen (nicht gezeigt), wie etwa einem Getriebesteuermodul, einem Hybridsteuermodul und einem Fahrwerksteuermodul umfassen.
Das ECM 130 empfängt ein Kurbelwellenpositionssignal von einem Kurbelwellensensor 146 auf der Grundlage einer Position der Kurbelwelle 118. Nur als Beispiel kann der Kurbelwellensensor 146 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ von Kurbelwellensensor umfassen. Das Kurbelwellenpositionssignal kann eine Impulsfolge enthalten. Jeder Impuls der Impulsfolge kann erzeugt werden, wenn ein Zahn eines Rads mit N Zähnen (nicht gezeigt), das zusammen mit der Kurbelwelle 118 rotiert, am VR-Sensor vorbeiläuft. Entsprechend entspricht jeder Impuls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 118 um einen Betrag, der gleich 360° dividiert durch N Zähne ist. Das Rad mit N Zähnen kann auch eine Lücke aus einem oder mehreren fehlenden Zähnen umfassen, und die Lücke kann als eine Anzeige einer vollständigen Rotation der Kurbelwelle 118 verwendet werden.
Das Kurbelwellenpositionssignal kann verwendet werden, um die Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 118 (d.h. die Motordrehzahl) in Umdrehungen pro Minute (RPM) zu bestimmen. Insbesondere kann die Motordrehzahl auf der Grundlage der Zeitspanne zwischen den Impulsen der Impulsfolge bestimmt werden.
Das ECM 130 empfängt auch ein Zylinderdrucksignal von einem Zylinderdrucksensor 148. Der Zylinderdrucksensor 148 misst einen Druck im Zylinder 110 und erzeugt das Zylinderdrucksignal entsprechend. Der Zylinderdrucksensor 148 kann unabhängig oder in Verbindung mit einer anderen Komponente, die dem Zylinder 110 zugeordnet ist, implementiert sein.
Bei einigen Motorsystemen, die über mehr als einen Zylinder verfügen, kann nur der einzige Zylinderdrucksensor 148 bereitgestellt sein. Bei anderen Motorsystemen können ein oder mehrere Zylinderdrucksensoren wie der Zylinderdrucksensor 148 bereitgestellt sein. Nur als Beispiel kann ein Zylinderdrucksensor für jeden Zylinder bereitgestellt sein. Das ECM 130 kann auch Signale von anderen Sensoren empfangen, wie etwa einem Motorkühlmitteltemperatursensor, einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor), einem Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor), einem Drosselpositionssensor, einem Ansauglufttemperatursensor (IAT-Sensor) und/oder anderen geeigneten Sensoren.
Das Dieselmotorsystem 100 umfasst ein Kraftstoffsteuermodul 170 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Obwohl das Kraftstoffsteuermodul 170 so gezeigt ist, dass es innerhalb des ECM 130 angeordnet ist, kann das Kraftstoffsteuermodul 170 auch an einer anderen geeigneten Stelle angeordnet sein, wie etwa außerhalb des ECM 130.
Das Kraftstoffsteuermodul 170 liefert eine Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110, um ein Sölldrehmoment zu erzielen. Das Kraftstoffsteuermodul 170 überwacht den während der Verbrennung des gelieferten Kraftstoffs gemessenen Zylinderdruck und bestimmt einen durch den Zylinder 110 tatsächlich erzeugten Drehmomentbetrag auf der Grundlage des Zylinderdrucks.
Das Kraftstoffsteuermodul 170 bestimmt einen Kraftstoffkorrekturfaktor für den Zylinder 110 auf der Grundlage eines Verhältnisses des tatsächlichen Drehmoments, das während der Verbrennung der Sollkraftstoffmenge erzeugt wird, zu dem Solldrehmoment. Das Kraftstoffsteuermodul 170 wendet den Kraftstoffkorrekturfaktor an, um Sollkraftstoffmengen einzustellen, die an den Zylinder 110 während späterer Verbrennungsereignisse geliefert werden. Auf diese Weise wird eine Kraftstoffmenge, die geliefert wird, um für diese späteren Verbrennungsereignisse spezifizierte Solldrehmomente zu erreichen, auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors eingestellt.
Mit Bezug nun auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Kraftstoffsteuermoduls 170 dargestellt. Das Kraftstoffsteuermodul 170 umfasst ein Solldrehmomentmodul 202, ein Kraftstoffbestimmungsmodul 204, ein Kraftstoffzufuhrmodul 206 und ein Zufuhrbestätigungsmodul 208. Das Kraftstoffsteuermodul 170 umfasst auch ein Modul 210 für ein tatsächliches Drehmoment, ein Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul 112 und ein Korrekturfaktormodul 214.
Das Solldrehmomentmodul 202 bestimmt ein zu erzeugendes Solldrehmoment und liefert das Solldrehmoment an das Kraftstoffbestimmungsmodul 204. Das Solldrehmomentmodul 202 kann das Solldrehmoment auf der Grundlage der Fahrereingaben, eines von verschiedenen Fahrzeugsystemen angeforderten Drehmoments, von Betriebsparametern und/oder anderen geeigneten Parametern bestimmen. Die Betriebsparameter, auf Grundlage derer das Solldrehmoment bestimmt werden kann, können beispielsweise die Motordrehzahl, die vom Turbolader 134 gelieferte Druckluftladung, den MAP und die IAT umfassen.
Das Kraftstoffbestimmungsmodul 204 bestimmt die für den Zylinder 110 gewünschte Kraftstoffmenge (z.B. die Masse) auf der Grundlage des Solldrehmoments. Mit anderen Worten bestimmt das Kraftstoffbestimmungsmodul 204 die Sollkraftstoffmenge zum Erreichen des Solldrehmoments. Das Kraftstoffbestimmungsmodul 204 kann die Sollkraftstoffmenge beispielsweise aus einer Zuordnung von Sollkraftstoffmengen, die durch ein Solldrehmoment indiziert sind, bestimmen.
Das Kraftstoffzufuhrmodul 206 liefert die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110. Mit anderen Worten steuert das Kraftstoffzufuhrmodul 206 ein Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 114, um die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110 zu liefern. Das Kraftstoffzufuhrmodul 206 steuert die gelieferte Kraftstoffmenge, indem es beispielsweise die Zeitspanne steuert, während welcher das Kraftstoffeinspritzventil 114 in der vollständig geöffneten Position gehalten wird (d.h. die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung). Das Kraftstoffzufuhrmodul 206 kann beispielsweise auf der Grundlage der Kurbelwellenposition bestimmen, wann mit dem Liefern der Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110 begonnen werden soll.
Verschiedene Fahrzeugsysteme können die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoßzufuhrmoduls selektiv überschreiben. Nur als Beispiel kann das Kraftstoffzufuhrmodul 206 überschrieben werden, um das Liefern von Kraftstoff an einen der Zylinder des Motors 102 für eine Diagnose zu überspringen. Das Zufuhrbestätigungsmodul 208 zeigt an, wenn die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110 geliefert wurde. Nur als Beispiel kann das Zufuhrbestätigungsmodul 208 auf der Grundlage eines Vergleichs der Sollkraftstoffmenge und der gelieferten Kraftstoffmenge (z.B. durch die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung) bestimmen, ob die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110 geliefert wurde.
Das Modul 210 für ein tatsächliches Drehmoment bestimmt das von dem Zylinder 110 tatsächlich erzeugte Drehmoment auf der Grundlage eines oder mehrerer Zylinderdrücke, die von dem Zylinderdrucksensor 148 während einer Verbrennung des gelieferten Kraftstoffs gemessen werden. Bei Motorsystemen, die mindestens einen Zylinderdrucksensor für jeden Zylinder aufweisen, kann das Modul 210 für ein tatsächliches Drehmoment ein jeweiliges tatsächliches Drehmoment für jeden Zylinder auf der Grundlage des Zylinderdrucks bestimmen, der während einer Verbrennung in den jeweiligen Zylindern gemessen wird. Eine Erörterung der Bestimmung des tatsächlichen Drehmoments auf der Grundlage eines Zylinderdrucks, der von einem Zylinderdrucksensor gemessen wird, ist in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 12/367,975 zu finden, die dem gleichen Anmelder gehört und dessen Offenbarungsgehalt hier vollständig mit aufgenommen ist.
Das Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul 212 bestimmt ein Drehmomentverhältnis für den Zylinder 110 auf der Grundlage des Solldrehmoments für den Zylinder 110 und des tatsächlichen Drehmoments, das durch eine Verbrennung der Sollkraftstoffmenge erzeugt wird. Nur als Beispiel kann das Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul 212 das Drehmomentverhältnis als den Quotienten des tatsächlichen Drehmoments dividiert durch das Solldrehmoment bestimmen.
Das Korrekturfaktormodul 214 bestimmt den Kraftstoffkorrekturfaktor für den Zylinder 110 auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses. Nur als Beispiel kann das Korrekturfaktormodul 214 den Kraftstoffkorrekturfaktor als die Differenz zwischen Eins (1,0) und dem Drehmomentverhältnis bestimmen. Mit anderen Worten kann das Korrekturfaktormodul 214 den Kraftstoffkorrekturfaktor unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen: $Kraftstoffkorrekturfaktor = 1 - Drehmomentverhältnis$
Das Korrekturfaktormodul 214 kann auch verifizieren, dass die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder geliefert wurde (z.B. über die Anzeige vom Zufuhrbestätigungsmodul 208), bevor es den Kraftstoffkorrekturfaktor bestimmt. Bei einer anderen Implementierung deaktiviert das Zufuhrbestätigungsmodul 208 das Korrekturfaktormodul 214, wenn die Sollkraftstoffmenge nicht an den Zylinder 110 geliefert wird, und es aktiviert das Korrekturfaktormodul 214, wenn die Sollmenge geliefert wurde.
Das Korrekturfaktormodul 214 gibt den Kraftstoffkorrekturfaktor an das Kraftstoffzufuhrmodul 206 aus. Das Kraftstoffzufuhrmodul 206 steuert die während späterer Verbrennungsereignisse an den Zylinder 110 gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors und von Sollmengen, die für diese späteren Verbrennungsereignisse spezifiziert werden. Nur als Beispiel kann das Kraftstoffzufuhrmodul die an den Zylinder 110 gelieferte Sollkraftstoffmenge erhöhen oder verringern, wenn der Kraftstoffkorrekturfaktor positiv bzw. negativ ist. Der Kraftstoffkorrekturfaktor kann auch verwendet werden, um die an die anderen Zylinder eines Motors gelieferte Kraftstoffmenge bei Motorsystemen einzustellen, die nur einen Zylinderdrucksensor für alle Zylinder umfassen.
Nur zur Veranschaulichung entspricht ein Drehmomentverhältnis von 0,9 (d.h. wenn das tatsächlich erzeugte Drehmoment 90 % des Solldrehmoments beträgt) einem Kraftstoffkorrekturfaktor von 0,1 (d.h. 1,0 - 0,9 = 0,1 oder 10 %). Auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors von 0,1 kann das Kraftstoffzufuhrmodul 206 Kraftstoffmengen für spätere Verbrennungsereignisse liefern, die 10 % mehr als die Sollkraftstoffmengen betragen, die durch das Kraftstoffbestimmungsmodul 204 spezifiziert werden (d.h. gelieferte Kraftstoffmenge = Sollkraftstoffmenge * 1,1). Der Kraftstoffkorrekturfaktor kann auch verwendet werden, um die an jeden der anderen Zylinder des Motors 102 gelieferte Kraftstoffmenge bei Implementierungen einzustellen, die nur einen Zylinderdrucksensor umfassen.
Entsprechend stellt das Kraftstoffsteuermodul 170 die während der späteren Verbrennungsereignisse an den Zylinder 110 gelieferte Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors ein. Das Einstellen der gelieferten Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors ermöglicht einen gleichmäßigen Motorbetrieb, wobei der Kraftstoffverbrauch minimiert wird, wenn Schwankungen im Energiegehalt des Dieselkraftstoffs vorhanden sind.
Mit Bezug nun auf 3 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 300 zeigt. Das Verfahren 300 beginnt bei Schritt 302, bei dem das Verfahren 300 das Solldrehmoment bestimmt. Das Verfahren 300 bestimmt bei Schritt 304 die Sollkraftstoffmenge (z.B. die Masse) für den Zylinder 110. Das Verfahren 300 bestimmt die Sollkraftstoffmenge auf der Grundlage des Solldrehmoments. Bei Schritt 306 liefert das Verfahren 300 die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110.
Das Verfahren 300 bestimmt bei Schritt 308, ob die Sollkraftstoffmenge an den Zylinder 110 geliefert wurde. Wenn dies zutrifft, geht das Verfahren 300 zu Schritt 310 weiter; wenn nicht, endet das Verfahren 300. Auf diese Weise vermeidet das Verfahren, dass eine Kraftstoffkorrektur angewendet wird, wenn die Sollkraftstoffmenge nicht an den Zylinder 110 geliefert wurde. Bei Schritt 310 überwacht das Verfahren 300 den von dem Zylinderdrucksensor 148 gemessenen Zylinderdruck. Das Verfahren 300 bestimmt bei Schritt 312 das während der Verbrennung der Sollkraftstoffmenge erzeugte tatsächliche Drehmoment.
Bei Schritt 314 bestimmt das Verfahren 300 das Drehmomentverhältnis. Das Verfahren 300 bestimmt das Drehmomentverhältnis auf der Grundlage eines Verhältnisses des tatsächlichen Drehmoments zum Solldrehmoment. Nur als Beispiel kann das Drehmomentverhältnis gleich dem Quotienten des tatsächlichen Drehmoments dividiert durch das Solldrehmoment sein. Das Verfahren 300 bestimmt bei Schritt 316 den Kraftstoffkorrekturfaktor für den Zylinder 110.
Das Verfahren 300 wendet den Kraftstoffkorrekturfaktor bei Schritt 318 an, und das Verfahren 300 kehrt zu Schritt 302 zurück. Auf diese Weise wird der Kraftstoffkorrekturfaktor angewendet, um die an den Zylinder 110 während späterer Verbrennungsereignisse im Zylinder 110 gelieferte Kraftstoffmenge einzustellen. Bei Motorsystemen, die nur einen Zylinderdrucksensor und mehr als einen Zylinder umfassen, kann der Kraftstoffkorrekturfaktor auch angewendet werden, um die Kraftstoffmenge einzustellen, die für die späteren Verbrennungsereignisse der anderen Zylinder geliefert wird.

Claims

Kraftstoffsteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Kraftstoffzufuhrmodul, das eine erste Dieselkraftstoffmenge an einen Zylinder eines Motors während eines ersten Verbrennungszyklus für den Zylinder und eine zweite Dieselkraftstoffmenge an den Zylinder des Motors während eines zweiten Verbrennungszyklus liefert, wobei der zweite Verbrennungszyklus nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt; ein Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul, das ein Drehmomentverhältnis auf der Grundlage einer Drehmomentausgabe durch den Motor während des ersten Verbrennungszyklus und eines Drehmoments, das für den ersten Verbrennungszyklus angefordert wird, bestimmt; und ein Korrekturfaktormodul, das einen Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses bestimmt und das die zweite Dieselkraftstoffmenge auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors einstellt; ferner ein Modul für ein tatsächliches Drehmoment, das die Drehmomentausgabe durch den Motor auf der Grundlage mindestens eines Drucks in dem Zylinder, der von einem Zylinderdrucksensor während des ersten Verbrennungszyklus gemessen wird, bestimmt; wobei das Kraftstoffzufuhrmodul eine Kraftstoffmenge, die an mindestens einen weiteren Zylinder des Motors geliefert wird, auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors während eines Verbrennungszyklus des mindestens einen weiteren Zylinders einstellt, der nach dem ersten Verbrennungszyklus auftritt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentverhältnis-Bestimmungsmodul das Drehmomentverhältnis auf der Grundlage eines Quotienten der Drehmomentausgabe dividiert durch das angeforderte Drehmoment bestimmt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, ferner ein Deaktivierungsmodul umfassend, welches das Korrekturfaktormodul selektiv deaktiviert, wenn die erste Dieselkraftstoffmenge entweder größer oder kleiner als eine erste Sollmenge ist.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, ferner ein Kraftstoffbestimmungsmodul umfassend, das eine erste Sollmenge des Dieselkraftstoffs für den ersten Verbrennungszyklus und eine zweite Sollmenge des Dieselkraftstoffs für den zweiten Verbrennungszyklus bestimmt, wobei das Kraftstoffzufuhrmodul die erste Dieselkraftstoffmenge gleich der ersten Sollmenge liefert und die zweite Dieselkraftstoffmenge gleich der zweiten Sollmenge, die auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors eingestellt ist, liefert.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Kraftstoffbestimmungsmodul die erste Sollmenge auf der Grundlage des Drehmoments bestimmt, das für den ersten Verbrennungszyklus angefordert wird.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffzufuhrmodul jeweils Kraftstoffmengen, die an weitere Zylinder des Motors geliefert werden, auf der Grundlage des Kraftstoffkorrekturfaktors während Verbrennungszyklen einstellt, die nach dem ersten Verbrennungszyklus auftreten.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Korrekturfaktormodul den Kraftstoffkorrekturfaktor auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Wert von Eins (1,0) und dem Drehmomentverhältnis bestimmt.
Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffkorrekturfaktor gleich einer Differenz zwischen dem Wert von Eins und dem Drehmomentverhältnis ist.