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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen und insbesondere auf Maschinensteuersysteme.
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HINTERGRUND
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Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht möglicherweise auf andere Weise Stand der Technik bilden, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
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In eine Maschine wird durch einen Einlasskrümmer Luft angesaugt. Eine Drosselklappe steuert die Luftströmung in die Maschine. Die Luft mischt sich mit Kraftstoff, der durch eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geliefert wird, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird innerhalb eines oder mehrerer Zylinder der Maschine verbrannt. In Dieselmaschinensystemen wird die Verbrennung durch Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder initiiert. Genauer zündet die durch Verdichtung gelieferte Wärme den eingespritzten Kraftstoff.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt ein Antriebsdrehmoment. Genauer wird das Antriebsdrehmoment durch Wärmefreisetzung und Ausdehnung erzeugt, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Zylinder stattfinden. Durch eine Kurbelwelle der Maschine wird Drehmoment über einen Endantrieb (nicht gezeigt) zu einem oder mehreren Rädern übertragen, um ein Fahrzeug anzutreiben. Aus den Zylindern wird Abgas zu einem Abgassystem ausgestoßen.
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Ein Maschinensteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentabgabe der Maschine auf der Grundlage eines gewünschten Drehmoments. Das gewünschte Drehmoment kann auf Fahrereingaben wie etwa auf einer Fahrpedalposition, auf einer Bremspedalposition, auf Tempomateingaben und/oder auf anderen geeigneten Fahrereingaben beruhen. Das gewünschte Drehmoment kann ebenfalls auf Drehmoment beruhen, das von anderen Fahrzeugsystemen wie etwa von einem Getriebesteuersystem, von einem Hybridsteuersystem und/oder von einem Fahrwerksteuersystem angefordert wird. Das ECM steuert durch Steuern verschiedener Maschinenbetriebsparameter wie etwa der Luftströmung in die Maschine und der Kraftstoffeinspritzung die Drehmomentabgabe der Maschine.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Leerlaufsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Aktuatorsteuermodul, ein Drehmomentbestimmungsmodul, ein Abweichungsanalysemodul und ein Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul. Wenn ein Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist, reguliert das Aktuatorsteuermodul eine Maschinendrehzahl auf der Grundlage der gewünschten Leerlaufdrehzahl. Das Drehmomentbestimmungsmodul bestimmt tatsächliche Drehmomente für einen Zylinder einer Maschine, während der Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist. Das Abweichungsanalysemodul bestimmt auf der Grundlage mehr als eines der tatsächlichen Drehmomente eine Standardabweichung, während der Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist.
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Das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul bestimmt auf der Grundlage der Standardabweichung eine Leerlaufdrehzahlverringerung und verringert auf der Grundlage der Leerlaufdrehzahlverringerung die gewünschte Leerlaufdrehzahl.
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Ein Leerlaufsteuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst: Regulieren einer Maschinendrehzahl auf der Grundlage einer gewünschten Leerlaufdrehzahl, wenn ein Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist; Bestimmen tatsächlicher Drehmomente für einen Zylinder einer Maschine, während der Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist; Bestimmen einer Standardabweichung auf der Grundlage mehr als eines der tatsächlichen Drehmomente, während der Maschinenleerlaufmodus freigegeben ist; Bestimmen einer Leerlaufdrehzahlverringerung auf der Grundlage der Standardabweichung; und Verringern der gewünschten Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage der Leerlaufdrehzahlverringerung.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmaschinensystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Leerlaufsteuermoduls in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
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3 ein Ablaufplan ist, der ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Angabe ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C hier verwendet wird, soll er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nichtausschließenden Oder bedeuten. Selbstverständlich können Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Der Begriff Modul, wie hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung und/oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Eine Brennkraftmaschine vom Dieseltyp verbrennt ein Gemisch aus Luft und Dieselkraftstoff, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Während die Maschine im Leerlauf ist, steuert ein Maschinensteuermodul (ECM) die Drehmomentabgabe durch die Maschine, um die Maschinendrehzahl auf einer geeignet gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten. Die gewünschte Leerlaufdrehzahl kann anfangs auf eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl eingestellt werden.
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Ein ECM in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann ein tatsächliches Drehmoment bestimmen, das durch jeden Zylinder der Maschine erzeugt wird, und stellt die Menge des jedem der Zylinder zugeführten Kraftstoffs ein, um die Drehmomenterzeugung über die Zylinder auszugleichen. Das ECM bestimmt eine Standardabweichung der tatsächlichen Drehmomente für jeden der Zylinder. Das ECM bestimmt auf der Grundlage der Standardabweichung eine Leerlaufdrehzahlverringerung und verringert auf der Grundlage der Leerlaufdrehzahlverringerung die gewünschte Leerlaufdrehzahl.
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Nun in 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmaschinensystems 100 dargestellt. Das Dieselmaschinensystem 100 enthält eine Maschine 102, die ein Gemisch aus Luft und Dieselkraftstoff verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Einer oder mehrere Motor-Generatoren (nicht gezeigt), die wahlweise ein Antriebsdrehmoment erzeugen, können ebenfalls implementiert sein. Durch eine Drosselklappe 106 wird Luft in einen Einlasskrümmer 104 angesaugt. Ein Drosselklappenaktuatormodul 108 steuert das Öffnen der Drosselklappe 106 und somit die Luftströmung in die Maschine 102. Das Drosselklappenaktuatormodul 108 kann z. B. einen elektronischen Drosselklappencontroller (ETC) enthalten.
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Die Luft von dem Einlasskrümmer 104 wird in die Zylinder der Maschine 102 angesaugt. Obgleich die Maschine 102 mehrere Zylinder enthält, ist nur zu Veranschaulichungszwecken nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 110 gezeigt. Nur beispielhaft kann die Maschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder enthalten. Die Luft von dem Einlasskrümmer 104 wird durch ein zugeordnetes Einlassventil 112 in den Zylinder 110 angesaugt. Das Absenken eines Kolbens (nicht gezeigt) innerhalb des Zylinders 110 saugt Luft in den Zylinder 110 an.
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Nachdem der Kolben eine unterste Position erreicht hat, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird, steigt der Kolben und verdichtet die Luft innerhalb des Zylinders 110. Die Verdichtung der Luft innerhalb des Zylinders 110 erzeugt Wärme. In einigen Maschinensystemen wird, während Luft in den Zylinder 110 angesaugt wird und/oder während der Verdichtung, Kraftstoff in den Zylinder 110 eingespritzt.
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Ein Maschinensteuermodul (ECM) 130 steuert die Menge (z. B. Masse) des durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 114 eingespritzten Kraftstoffs. Genauer steuert ein Kraftstoffaktuatormodul 116 das Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 114 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 130. Nur beispielhaft kann das Kraftstoffaktuatormodul 116 die Zeitdauer steuern, die die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 114 in einer vollständig geöffneten Position gehalten wird, die als eine Einspritzimpulsbreite bezeichnet wird.
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Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 114 kann Kraftstoff wie in 1 gezeigt direkt in die Zylinder 110 einspritzen. In anderen Implementierungen kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 114 Kraftstoff an einem zentralen Ort in den Einlasskrümmer 104 einspritzen oder kann sie Kraftstoff an mehreren Orten wie etwa in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder in den Einlasskrümmer 104 einspritzen.
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Das ECM 130 steuert außerdem die Zeiteinstellung der Initiierung der Verbrennung. In dem Dieselmaschinensystem 100 steuert das ECM 130 die Zeiteinstellung der Initiierung der Verbrennung durch Steuern des Zeitpunkts, zu dem Kraftstoff in den Zylinder 110 eingespritzt wird. Wenn Kraftstoff in den Zylinder 110 eingespritzt wird, initiiert die durch Verdichtung erzeugte Wärme die Verbrennung. Der Zeitpunkt, zu dem dem Zylinder 110 Kraftstoff zugeführt wird, kann z. B. relativ zu der TDC-Position oder zu der BDC-Position spezifiziert werden.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben nach unten und der Kolben treibt drehbar eine Kurbelwelle 118 an. Der Kolben treibt die Kurbelwelle 118 nach unten an, bis der Kolben die BDC-Position erreicht. Daraufhin beginnt sich der Kolben wieder nach oben zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein zugeordnetes Auslassventil 120 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden über ein Auspuffsystem 122 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Vom Standpunkt eines der Zylinder aus umfasst ein Maschinenzyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 118 (d. h. 720° Kurbelwellenumdrehung). Ein Maschinenzyklus für einen Zylinder kann hinsichtlich vier Phasen beschrieben werden: einer Ansaugphase; einer Verdichtungsphase; einer Verbrennungsphase; und einer Ausstoßphase. Nur beispielhaft senkt sich der Kolben während der Ansaugphase in Richtung der BDC-Position, wobei Luft in den Zylinder 110 angesaugt wird. Während der Verdichtungsphase steigt der Kolben in Richtung der TDC-Position und verdichtet den Inhalt (z. B. Luft oder ein Luft- und -Kraftstoffgemisch) des Zylinders 110. Während der Verbrennungsphase wird in die Zylinder 110 Kraftstoff zugeführt und verbrannt, wobei die Verbrennung den Kolben in Richtung der BDC-Position antreibt. Nährend der Ausstoßphase steigt der Kolben in Richtung des TDC, um das resultierende Abgas aus dem Zylinder 110 auszustoßen.
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Das Einlassventil 112 wird durch eine Einlassnockenwelle 124 gesteuert und das Auslassventil 120 wird durch eine Auslassnockenwelle 126 gesteuert. In anderen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder können sie die Einlassventile mehrerer Zylinderbänke steuern. Ähnlich können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder können sie die Auslassventile für mehrere Zylinderbänke steuern.
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Ein Einlassnockenphasensteller 128 steuert die Einlassnockenwelle 124 und steuert somit das Öffnen (z. B. das Anheben, die Zeiteinstellung und die Dauer) des Einlassventils 112. Ähnlich steuert ein Auslassnockenphasensteller 129 die Auslassnockenwelle 126 und steuert somit das Öffnen (z. B. das Anheben, die Zeiteinstellung und die Dauer) des Auslassventils 120. Die Zeiteinstellung des Öffnens des Einlass- und des Auslassventils 112 und 120 kann z. B. relativ zu der TDC-Position oder zu der BDC-Position spezifiziert werden. Ein Phasenstelleraktuatormodul 132 steuert den Einlassnockenphasensteller 128 und den Auslassnockenphasensteller 129 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 130.
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Außerdem kann das Dieselmaschinensystem 100 eine Ladedruckvorrichtung enthalten, die dem Einlasskrümmer 104 Druckluft zuführt. Nur beispielhaft enthält das Dieselmaschinensystem 100 einen Turbolader 134. Der Turbolader 134 wird durch Abgase, die durch das Abgassystem 122 strömen, angetrieben und liefert eine Druckluftladung an den Einlasskrümmer 104. Der Turbolader 134 kann einen Turbo mit variabler Geometric (VGT) oder einen anderen geeigneten Typ eines Turboladers enthalten. Andere Maschinensysteme können auch mehr als einen Turbolader oder eine Ladedruckvorrichtung enthalten.
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Ein Ladedruckregelventil 136 lässt wahlweise Abgas den Turbolader 134 umgehen und verringert dadurch die Abgabe (oder den Ladedruck) des Turboladers. Ein Ladedruckaktuatormodul 138 steuert den Ladedruck des Turboladers 134 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 130. Das Ladedruckaktuatormodul 138 kann den Ladedruck des Turboladers 134 z. B. durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 136 oder des Turboladers 134 selbst (z. B. der Flügelposition) modulieren.
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Um einen Teil der Wärme der Druckluftladung abzuleiten, kann ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) implementiert sein. Diese Wärme kann erzeugt werden, wenn die Luft verdichtet wird. Eine andere Wärmequelle ist das Abgassystem 122. Andere Maschinensysteme können einen Lader enthalten, der dem Einlasskrümmer 104 Druckluft zuführt und durch die Kurbelwelle 118 angetrieben wird.
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Außerdem kann das Dieselmaschinensystem 100 ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 140 enthalten, das wahlweise Abgas zu dem Einlasskrümmer 104 umleitet. Obgleich das AGR-Ventil 140 in 1 als oberstromig des Turboladers 134 befindlich gezeigt ist, kann sich das AGR-Ventil 140 unterstromig des Turboladers 134 befinden. Ein AGR-Kühler (nicht gezeigt) kann ebenfalls implementiert sein, um umgeleitetes Abgas abzukühlen, bevor das Abgas an den Einlasskrümmer 104 geliefert wird. Ein AGR-Aktuatormodul 142 steuert das Öffnen des AGR-Ventils 140 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 130. Die AGR-Öffnung kann geändert werden, um einen oder mehrere Verbrennungsparameter einzustellen und/oder um den Ladedruck des Turboladers 134 einzustellen.
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Das ECM 130 reguliert die Drehmomentabgabe der Maschine 102 auf der Grundlage von Fahrereingaben und anderen Eingaben. Die Fahrereingaben können z. B. die Fahrpedalposition, die Bremspedalposition, Tempomateingaben und/oder andere geeignete Fahrereingaben enthalten. Ein Fahrereingabemodul 144 liefert die Fahrereingaben an das ECM 130. Die anderen Eingaben können z. B. Eingaben von verschiedenen Sensoren und/oder Eingaben von anderen Fahrzeugsteuermodulen (nicht gezeigt) wie etwa von einem Getriebesteuermodul, von einem Hybridsteuermodul und von einem Fahrwerksteuermodul enthalten.
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Das ECM 130 empfängt von einem Kurbelwellensensor 146 ein Kurbelwellenpositionssignal. Der Kurbelwellensensor 146 misst die Position der Kurbelwelle 118 und gibt dementsprechend das Kurbelwellenpositionssignal aus. Nur beispielhaft kann der Kurbelwellensensor 146 einen Sensor mit variablem magnetischem Widerstand (VR-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ eines Kurbelwellensensors enthalten.
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Das Kurbelwellenpositionssignal kann eine Impulsfolge enthalten. Jeder Impuls der Impulsfolge kann erzeugt werden, während ein Zahn eines N-Zahn-Rads (nicht gezeigt), das sich mit der Kurbelwelle 118 dreht, an dem VR-Sensor vorbeigeht. Dementsprechend entspricht jeder Impuls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 118 um einen Betrag gleich 360°, dividiert durch N Zähne. Das N-Zahn-Rad kann außerdem einen Zwischenraum eines oder mehrerer fehlender Zähne enthalten und der Zwischenraum kann als eine Anzeige einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle 118 verwendet werden.
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Außerdem empfängt das ECM 130 ein Zylinderdrucksignal von einem Zylinderdrucksensor 148. Nur beispielhaft kann für jeden Zylinder ein Zylinderdrucksensor bereitgestellt sein. Der Zylinderdrucksensor 148 misst den Druck innerhalb des Zylinders 110 und erzeugt dementsprechend das Zylinderdrucksignal. Der Zylinderdrucksensor 148 kann unabhängig oder mit einer anderen dem Zylinder 110 zugeordneten Komponente implementiert sein. Außerdem kann das ECM 130 Signale von anderen Sensoren wie etwa von einem Maschinenkühlmitteltemperatursensor, von einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor), von einem Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor), von einem Drosselklappenpositionssensor, von einem Einlasslufttemperatursensor (IAT-Sensor) und/oder von anderen geeigneten Sensoren empfangen.
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Das Dieselmaschinensystem 100 enthält ein Leerlaufsteuermodul 170 in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Obgleich das Leerlaufsteuermodul 170 als innerhalb des ECM 130 befindlich gezeigt ist, kann sich das Leerlaufsteuermodul 170 an einem anderen geeigneten Ort wie etwa außerhalb des ECM 130 befinden.
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Wenn das ECM 130 in einem Leerlaufmodus ist, reguliert das Leerlaufsteuermodul 170 die Maschinendrehmomentabgabe, um die Maschinendrehzahl auf einer gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten. Nur beispielhaft kann die gewünschte Leerlaufdrehzahl anfangs auf eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl (z. B. 700–1200 min–1) eingestellt werden. Das Leerlaufsteuermodul 170 führt den Zylindern der Maschine 102 gewünschte Mengen Kraftstoff zu, um die gewünschte Leerlaufdrehzahl zu erzielen, und bestimmt das tatsächliche durch jeden Zylinder erzeugte Drehmoment.
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Das Leerlaufsteuermodul 170 bestimmt das durch jeden Zylinder tatsächlich erzeugte Drehmoment auf der Grundlage von Zylinderdrücken, die durch den jeweiligen jedem der Zylinder zugeordneten Zylinderdrucksensor gemessen werden. Nur beispielhaft bestimmt das Leerlaufsteuermodul 170 das durch den Zylinder 110 tatsächlich erzeugte Drehmoment auf der Grundlage von Zylinderdrücken, die durch den Zylinderdrucksensor 148 gemessen werden.
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Das Leerlaufsteuermodul 170 führt eine Ungleichgewichtsanalyse der tatsächlichen Drehmomente aus und bestimmt auf der Grundlage des jeweiligen Drehmomentungleichgewichts (d. h. der Abweichung von einem mittleren Drehmoment) jedes der Zylinder einen Kraftstoffgleichgewichtsfaktor. Die jeweiligen Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren werden zum Einstellen der Menge des den Zylindern während später auftretender Verbrennungsereignisse zugeführten Kraftstoffs angewendet. Die Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren gleichen die tatsächlichen durch die Zylinder erzeugten Drehmomente aus und minimieren die beobachtbare Schwingung.
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Wenn das Drehmoment über die Zylinder ausgeglichen worden ist (d. h., nachdem die Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren angewendet worden sind), überwacht das Leerlaufsteuermodul 170 das tatsächliche Drehmoment jedes der Zylinder und führt auf der Grundlage der tatsächlichen Drehmomente eine statistische Analyse aus. Nur beispielhaft kann das Leerlaufsteuermodul 170 die Standardabweichung der tatsächlichen Drehmomente von einem mittleren Drehmoment bestimmen. Das Leerlaufsteuermodul 170 bestimmt auf der Grundlage des Ergebnisses der statistischen Analyse (z. B. der Standardabweichung) eine Leerlaufdrehzahlverringerung. Daraufhin verringert das Leerlaufsteuermodul 170 die gewünschte Leerlaufdrehzahl um den Betrag der Leerlaufdrehzahlverringerung.
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Nun in 2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Leerlaufsteuermoduls 170 dargestellt. Das Leerlaufsteuermodul 170 enthält ein Maschinendrehzahlmodul 202, ein Aktuatorsteuermodul 204, ein Drehmomentbestimmungsmodul 206 und ein Speichermodul 208. Außerdem enthält das Leerlaufsteuermodul 170 ein Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 und ein Ausgleichsmodul 212. Außerdem enthält das Leerlaufsteuermodul 170 ein Freigabe-/Sperrmodul 214, ein Abweichungsanalysemodul 216 und ein Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218.
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Das Maschinendrehzahlmodul 202 bestimmt die Drehzahl der Maschine 102 (d. h. die Maschinendrehzahl) in Umdrehungen pro Minute (min–1). In einer Implementierung bestimmt das Maschinendrehzahlmodul 202 die Maschinendrehzahl auf der Grundlage des durch den Kurbelwellensensor 146 gelieferten Kurbelwellensignals und/oder eines anderen geeigneten Maßes für die Maschinendrehzahl. Nur beispielhaft kann das Maschinendrehzahlmodul 202 die Maschinendrehzahl auf der Grundlage der Zeitdauer zwischen den Impulsen der Impulsfolgeausgabe durch den Kurbelwellensensor 146 bestimmen.
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Das Aktuatorsteuermodul 204 steuert Maschinenaktuatoren (und somit die Drehmomenterzeugung), um die Maschinendrehzahl näherungsweise auf der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten, wenn das ECM 130 in einem Leerlaufmodus ist. Das ECM 130 kann z. B. in dem Leerlaufmodus sein, wenn das Fahrpedal in einer vorgegebenen stationären Position ist, in der das Fahrpedal ruht, wenn es nicht durch einen Fahrer betätigt wird.
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Das Aktuatorsteuermodul 204 kann ein gewünschtes Drehmoment bestimmen, um die Maschinendrehzahl näherungsweise auf der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten, wenn das ECM 130 in dem Leerlaufmodus ist. Das Aktuatorsteuermodul 204 bestimmt auf der Grundlage des gewünschten Drehmoments einen gewünschten Kraftstoffbetrag jedes der Zylinder der Maschine 102 und liefert die gewünschte Menge Kraftstoff an die Zylinder der Maschine 102. Die gewünschten Mengen Kraftstoff können von Zylinder zu Zylinder variieren.
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Das Drehmomentbestimmungsmodul 206 bestimmt das tatsächliche über Verbrennung des dem Zylinder 110 zugeführten Kraftstoffs erzeugte Drehmoment auf der Grundlage der durch den Zylinderdrucksensor 148 während der Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs gemessenen Zylinderdrücke. Das Drehmomentbestimmungsmodul 206 bestimmt das tatsächliche für jeden der anderen Zylinder der Maschine erzeugte Drehmoment auf der Grundlage der Zylinderdrücke, die durch den den jeweiligen Zylindern zugeordneten Zylinderdrucksensor gemessen werden. Eine Diskussion der Bestimmung des tatsächlichen Zylinderdrucks auf der Grundlage des durch einen Zylinderdrucksensor gemessenen Zylinderdrucks ist in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 12/367,975 zu finden, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Das Drehmomentbestimmungsmodul 206 speichert die durch jeden der Zylinder erzeugten tatsächlichen Drehmomente z. B. in dem Speichermodul 208.
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Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 greift auf die gespeicherten tatsächlichen Drehmomente zu und führt auf der Grundlage der tatsächlichen Drehmomente eine Ungleichgewichtsanalyse aus. Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 kann die Ungleichgewichtsanalyse ausführen, nachdem jeder der Zylinder einen oder mehrere Maschinenzyklen abgeschlossen hat. Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 bestimmt auf der Grundlage des Durchschnitts der tatsächlichen Drehmomente ein mittleres Drehmoment.
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Das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 bestimmt einen Drehmomentungleichgewichtswert für jeden der Zylinder auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem mittleren Drehmoment und den jeweiligen tatsächlichen Drehmomenten. Nur beispielhaft bestimmt das Ungleichgewichtsbestimmungsmodul 210 den Drehmomentungleichgewichtswert für den Zylinder 110 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem mittleren Drehmoment und dem tatsächlichen durch den Zylinder 110 erzeugten Drehmoment.
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Das Ausgleichsmodul 212 bestimmt für jeden der Zylinder auf der Grundlage der jeweiligen Drehmomentungleichgewichtswerte einen Kraftstoff ausgleichsfaktor. Nur beispielhaft bestimmt das Ausgleichsmodul 212 einen Kraftstoffgleichgewichtsfaktor für den Zylinder 110 auf der Grundlage des für den Zylinder 110 bestimmten Drehmomentungleichgewichtswerts. Die Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren entsprechen Einstellungen der Menge des den jeweiligen Zylindern zugeführten Kraftstoffs, der notwendig ist, um die tatsächliche Drehmomentabgabe der jeweiligen Zylinder näherungsweise auf das mittlere Drehmoment einzustellen.
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Das Aktuatorsteuermodul 204 empfangt die Kraftstoffausgleichsfaktoren und stellt die Menge des den Zylindern während späterer Verbrennungsereignisse zugeführten Kraftstoffs auf der Grundlage der jeweiligen Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren ein. Mit anderen Worten, das Aktuatorsteuermodul 204 stellt die Menge des den Zylindern während späterer Maschinenzyklen zugeführten Kraftstoffs auf der Grundlage der jeweiligen Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren ein. Auf diese Weise gleicht das Leerlaufsteuermodul 170 die tatsächlichen durch die Zylinder erzeugten Drehmomente aus, um beobachtbare Schwingungen, während die Maschine 102 im Leerlauf ist, zu minimieren.
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Das Freigabe-/Sperrmodul 214 gibt das Abweichungsanalysesignal 216 wahlweise aufgrund dessen, ob das ECM 130 in dem Leerlaufmodus ist, frei und sperrt es. Nur beispielhaft kann das Freigabe-/Sperrmodul 214 das Abweichungsanalysemodul 216 freigeben, wenn das ECM 130 in dem Leerlaufmodus ist. Mit anderen Worten, das Freigabe-/Sperrmodul 214 kann das Abweichungsanalysemodul 216 sperren, wenn das ECM 130 nicht in dem Leerlaufmodus ist. Das Freigabe-/Sperrmodul 214 kann z. B. bestimmen, dass das ECM 130 in dem Leerlaufmodus ist, wenn das Fahrpedal in der vorgegebenen stationären Position ist und wenn die Maschinendrehzahl näherungsweise gleich der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl ist.
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In einigen Implementierungen kann das Freigabe-/Sperrmodul 214 das Abweichungsanalysemodul 216 ferner wahlweise aufgrund dessen freigeben und sperren, ob der Kraftstoffausgleich durchgeführt worden ist, während das ECM in dem Leerlaufmodus ist. Nur beispielhaft kann das Freigabe-/Sperrmodul 214 das Abweichungsanalysemodul 216 freigeben, wenn ein Kraftstoffausgleich angewendet worden ist und wenn das ECM 130 in dem Leerlaufmodus ist. Mit anderen Worten, das Freigabe-/Sperrmodul 214 kann das Abweichungsanalysemodul 216 sperren, wenn der Kraftstoffausgleich nicht angewendet worden ist oder wenn das ECM 130 nicht in dem Leerlaufmodus ist. Das Freigabe-/Sperrmodul 214 kann z. B. bestimmen, dass der Kraftstoffausgleich angewendet worden ist, wenn die Kraftstoffausgleichsfaktoren an das Aktuatorsteuermodul 204 geliefert worden sind, und/oder, wenn einer oder mehrere der Kraftstoff ausgleichsfaktoren von vorgegebenen Anfangsausgleichsfaktoren verschieden sind.
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Nachdem der Kraftstoffausgleich angewendet worden ist, bestimmt und speichert das Drehmomentbestimmungsmodul 206 die tatsächlichen durch jeden der Zylinder erzeugten Drehmomente weiter. Das Abweichungsanalysemodul 216 greift auf die bestimmten tatsächlichen Drehmomente zu und führt auf der Grundlage der tatsächlichen Drehmomente eine statistische Analyse aus. Das Abweichungsanalysemodul 216 kann die statistische Analyse ausführen, wenn jeder der Zylinder mehr als einen Maschinenzyklus abgeschlossen hat.
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Nur beispielhaft kann die von dem Abweichungsanalysemodul 216 ausgeführte statistische Analyse eine Standardabweichungsanalyse für jeden Zylinder enthalten. Mit anderen Worten, das Abweichungsanalysemodul 216 kann die Standardabweichung der tatsächlichen Drehmomente für einen gegebenen Zylinder aus einem für diesen Zylinder bestimmten mittleren Drehmoment bestimmen. Das Abweichungsanalysemodul 216 bestimmt das mittlere Drehmoment für den gegebenen Zylinder auf der Grundlage des Durchschnitts der für diesen Zylinder bestimmten tatsächlichen Drehmomente.
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Das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 bestimmt auf der Grundlage der Standardabweichung der tatsächlichen Drehmomente einen Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert. Nur beispielhaft kann das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 den Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert auf der Grundlage einer durch die Standardabweichung indizierten Abbildung der Leerlaufdrehzahlverringerungen bestimmen. Der Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert kann einer Drehzahl entsprechen, um die die gewünschte Leerlaufdrehzahl verringert werden könnte, während tolerierbare Schwingungsgrade aufrechterhalten werden. Nur beispielhaft können die Leerlaufdrehzahl-Verringerungswerte zunehmen, während sich die Standardabweichung null annähert. In einer anderen Implementierung kann das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 eine verringerte gewünschte Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage der Standardabweichung bestimmen und die gewünschte Leerlaufdrehzahl auf die verringerte gewünschte Leerlaufdrehzahl aktualisieren. Bei höheren Standardabweichungen als einem vorgegebenen Wert (z. B. 0,10–0,15 oder 10–15%) kann das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 die gewünschte Leerlaufdrehzahl erhöhen. Die für einen oder mehrere Zylinder bestimmte Standardabweichung kann beim Bestimmen der Leerlaufdrehzahlverringerung verwendet werden.
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Das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 liefert den Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert an das Aktuatorsteuermodul 204. Das Aktuatorsteuermodul 204 verringert die gewünschte Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage des Leerlaufdrehzahl-Verringerungswerts. Nur beispielhaft kann das Leerlaufdrehzahl-Verringerungsmodul 218 die gewünschte Leerlaufdrehzahl um den Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert verringern. Daraufhin steuert das Aktuatorsteuermodul 204 die Maschinenaktuatoren (z. B. die Menge des zugeführten Kraftstoffs) auf der Grundlage der verringerten, gewünschten Leerlaufdrehzahl.
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Nun anhand von 3 ist ein Ablaufplan dargestellt, der die von einer beispielhaften Ausführungsform ausgeführten Schritte 300 zeigt. Die Steuerung kann in Schritt 302 beginnen, wo die Steuerung bestimmt, ob die Maschine 102 im Leerlauf ist. Wenn dies wahr ist, wird die Steuerung in Schritt 304 fortgesetzt. Wenn es falsch ist, bleibt die Steuerung in Schritt 302. In Schritt 304 bestimmt die Steuerung das gewünschte Drehmoment. Das gewünschte Drehmoment entspricht einem Betrag des zu erzeugenden Drehmoments, das notwendig ist, um die Maschinendrehzahl auf der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu erhalten. Anfangs kann die gewünschte Leerlaufdrehzahl auf die vorgegebene Leerlaufdrehzahl eingestellt werden.
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In Schritt 306 bestimmt die Steuerung die gewünschte Menge Kraftstoff, die zugeführt werden soll. In Schritt 306 kann die Steuerung für jeden der Zylinder der Maschine 102 eine gewünschte Menge Kraftstoff bestimmen. Die Steuerung bestimmt die gewünschte(n) Menge(n) Kraftstoff auf der Grundlage des gewünschten Drehmoments. In Schritt 308 überwacht die Steuerung die Zylinderdrücke, die von dem jedem der Zylinder zugeordneten Zylinderdrucksensor gemessen werden.
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In Schritt 310 bestimmt die Steuerung das tatsächliche von jedem der Zylinder erzeugte Drehmoment. Die Steuerung bestimmt das tatsächliche von jedem der Zylinder erzeugte Drehmoment auf der Grundlage der von dem zugeordneten Zylinderdrucksensor während der Verbrennungsereignisse der jeweiligen Zylinder gemessenen Zylinderdrücke. In Schritt 312 bestimmt die Steuerung das mittlere Drehmoment. Die Steuerung bestimmt das mittlere Drehmoment auf der Grundlage des Durchschnitts der tatsächlichen Drehmomente.
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In Schritt 314 bestimmt die Steuerung für jeden der Zylinder den Drehmomentungleichgewichtswert. Nur beispielhaft bestimmt die Steuerung den Drehmomentungleichgewichtswert für jeden der Zylinder auf der Grundlage der Differenz zwischen dem mittleren Drehmoment und dem tatsächlichen durch diesen Zylinder erzeugten Drehmoment. In Schritt 316 bestimmt die Steuerung für jeden der Zylinder den Kraftstoffgleichgewichtsfaktor. Die Steuerung bestimmt den Kraftstoffgleichgewichtsfaktor für einen der Zylinder auf der Grundlage des Drehmomentungleichgewichtswerts dieses Zylinders. In Schritt 318 wendet die Steuerung die Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren an. Genauer stellt die Steuerung die Mengen des jedem der Zylinder während späterer Verbrennungsereignisse (d. h. Maschinenzyklen) zugeführten Kraftstoffs auf der Grundlage der jeweiligen Kraftstoffgleichgewichtsfaktoren ein.
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Daraufhin kann die Steuerung zu Schritt 320 übergehen, wo die Steuerung die Zylinderdrücke überwacht, die von dem jedem der Zylinder zugeordneten Zylinderdrucksensor gemessen werden. In einigen Implementierungen können die Steuerung und die Schritte 300 nach Schritt 302 in Schritt 320 fortgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Steuerung in Schritt 320 fortgesetzt werden, wenn die Maschine 102 in Schritt 302 im Leerlauf ist.
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In Schritt 322 bestimmt die Steuerung das tatsächliche durch jeden der Zylinder erzeugte Drehmoment. Die Steuerung bestimmt das tatsächliche durch jeden der Zylinder erzeugte Drehmoment auf der Grundlage der durch den zugeordneten Zylinderdrucksensor während der Verbrennungsereignisse der jeweiligen Zylinder gemessenen Zylinderdrücke. In Schritt 324 bestimmt die Steuerung für jeden der Zylinder die Standardabweichung der tatsächlichen Drehmomente.
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In Schritt 326 bestimmt die Steuerung auf der Grundlage der Standardabweichung den Leerlaufdrehzahl-Verringerungswert. In einer anderen Implementierung bestimmt die Steuerung in Schritt 326 eine verringerte gewünschte Leerlaufdrehzahl. Die Standardabweichung eines oder mehrerer der Zylinder kann bei der Bestimmung der Leerlaufdrehzahlverringerung verwendet werden.
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Die Steuerung wird in Schritt 328 fortgesetzt, wo die Steuerung die gewünschte Leerlaufdrehzahl verringert. Die Steuerung verringert die Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage des Leerlaufdrehzahl-Verringerungswerts.
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In Implementierungen, in denen die verringerte gewünschte Leerlaufdrehzahl bestimmt wird, kann die Steuerung die gewünschte Leerlaufdrehzahl auf die verringerte gewünschte Leerlaufdrehzahl aktualisieren. Nachdem der Schritt 328 ausgeführt worden ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 302 zurück.
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Der Fachmann auf dem Gebiet kann nun aus der vorstehenden Beschreibung würdigen, dass die umfassenden Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Obgleich diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Umfang der Offenbarung somit darauf nicht beschränkt sein, da für den erfahrenen Praktiker beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Änderungen hervorgehen.
