DE102011015991B4

DE102011015991B4 - System zur Drehmomentsteuerung mittels Dualeinspritzung

Info

Publication number: DE102011015991B4
Application number: DE102011015991.6A
Authority: DE
Inventors: Jesse M. Gwidt; Matthew Pruski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2031-04-05
Also published as: US8332127B2; CN102220917B; US20110251772A1; CN102220917A; DE102011015991A1

Abstract

System, das umfasst:ein Drehmomentsteuermodul (156), das den Zündfunkenzeitpunkt eines Motors (102) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments festlegt und das einen Verzögerungsbetrag, der zum Zündfunkenzeitpunkt addiert werden soll, bestimmt, um das Antriebsdrehmoment um ein vorbestimmtes Drehmoment zu verringern;ein Verbrennungsvorhersagemodul (166), das vorhersagt, ob eine Einzeleinspritzung von Kraftstoff in einem Zylinder (114) des Motors (102) verbrennt, wenn der Verzögerungsbetrag zum Zündfunkenzeitpunkt addiert wird; undein Kraftstoffsteuermodul (160), das mehrere separate Einspritzungen von Kraftstoff in den Zylinder (114) veranlasst, wenn das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die Einzeleinspritzung von Kraftstoff nicht verbrennt;dadurch gekennzeichnet , dassdas Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, ob die mehreren separaten Einspritzungen von Kraftstoff im Zylinder (144) des Motors (102) verbrennen, wenn der Verzögerungsbetrag zum Zündfunkenzeitpunkt addiert wird, und wobei das Drehmomentsteuermodul (156) den Zündfunkenzeitpunkt des Motors (102) auf einen vorbestimmten Wert setzt, wenn das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die mehreren separaten Einspritzungen nicht verbrennen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zum Steuern eines Motordrehmoments und insbesondere auf ein System zur Drehmomentsteuerung mittels Dualeinspritzung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der DE 101 14 050 A1 bekannt.
HINTERGRUND
Ein Verbrennungsmotor verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Motorsteuermodul steuert die Menge an in die Zylinder eingespritztem Kraftstoff, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu steuern und wiederum das Antriebsdrehmoment zu steuern. Außerdem kann das Motorsteuermodul den Zündfunkenzeitpunkt steuern, um das Antriebsdrehmoment zu steuern.
Das Motorsteuermodul kann beispielsweise den Zündfunkenzeitpunkt verzögern, um das Antriebsdrehmoment zu verringern. Der Zündfunkenzeitpunkt, der zu weit verzögert wird, kann jedoch eine Fehlzündung verursachen. Kohlenwasserstoffe, die während einer Fehlzündung freigesetzt werden, können innerhalb eines Katalysators eines Auslasssystems verbrennen, was eine Beschädigung am Katalysator verursachen kann. Ferner können die freigesetzten Kohlenwasserstoffe ein Niveau an Kohlenwasserstoffemissionen aus dem Auslasssystem erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein erfindungsgemäßes System umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
Ein Verfahren kann das Festlegen des Zündfunkenzeitpunkts eines Motors, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, das Bestimmen eines Verzögerungsbetrags, der zum Zündfunkenzeitpunkt addiert werden soll, um das Antriebsdrehmoment um ein vorbestimmtes Drehmoment zu verringern, das Vorhersagen, ob eine Einzeleinspritzung von Kraftstoff in einem Zylinder des Motors verbrennt, wenn der Verzögerungsbetrag zum Zündfunkenzeitpunkt addiert wird, und das Veranlassen von mehreren separaten Einspritzungen von Kraftstoff in den Zylinder umfassen, wenn die Einzeleinspritzung von Kraftstoff nicht verbrennt.
In nochmals weiteren Merkmalen können die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert sein, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Solch ein Computerprogramm kann sich auf einem konkreten computerlesbaren Medium befinden, wie z. B. einem Speicher, einem nichtflüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten konkreten Speichermedien, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur für Erläuterungszwecke bestimmt.
Figurenliste

1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3A stellt den Einspritz- und Zündfunkenzeitpunkt für einen Motor dar, der in einem Einzeleinspritzmodus arbeitet;
3B stellt einen ersten Einspritz-, einen zweiten Einspritz- und den Zündfunkenzeitpunkt für den Motor dar, der in einem Dualeinspritzmodus arbeitet;
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Verbrennungsvorhersagemoduls; und
5 stellt ein Verfahren zum Verringern des Antriebsdrehmoments unter Verwendung eines verzögerten Zündfunkenzeitpunkts und einer Dualkraftstoffeinspritzung dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft. Für die Zwecke der Deutlichkeit werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte 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. Selbstverständlich können Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Typischerweise veranlasst ein Motorsteuermodul eine Einzeleinspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors während eines Einlasshubs. Das Motorsteuermodul kann den Zündfunkenzeitpunkt, der verwendet wird, um die Einzeleinspritzung zu verbrennen, verzögern (d. h. verlangsamen), um das durch den Motor erzeugte Antriebsdrehmoment zu verringern. Eine Fehlzündung kann auftreten, wenn der Zündfunkenzeitpunkt nach einen Schwellenzeitpunkt verzögert wird, wenn die Einzeleinspritzung verwendet wird. Folglich kann eine Verringerung des Antriebsdrehmoments, das unter Verwendung der Spätzündung erreichbar ist, durch den Schwellenzeitpunkt begrenzt werden, wenn das Motorsteuermodul die Einzeleinspritzung von Kraftstoff während des Einlasshubs veranlasst.
Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung modifizieren die Kraftstoffeinspritzung, um einen weiter verzögerten Zündfunkenzeitpunkt und eine größere erreichbare Drehmomentverringerung zu ermöglichen. Insbesondere implementieren die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung zwei oder mehr diskrete Einspritzungen von Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus. Beispielsweise kann ein erster Teil von Kraftstoff während des Einlasshubs eingespritzt werden und ein zweiter Teil von Kraftstoff kann während des Kompressionshubs eingespritzt werden. Der zweite Teil von Kraftstoff kann eine fette Wolke nahe der Zündkerze bilden, die eine Verbrennung ermöglicht, wenn der Zündfunkenzeitpunkt verwendet wird, der nach den Schwellenzeitpunkt verzögert wird. Folglich ermöglichen die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine größere Antriebsdrehmomentverringerung unter Verwendung des Zündfunkenzeitpunkts als das, was erreichbar ist, wenn eine Einzeleinspritzung von Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus verwendet wird.
Ein Motorsteuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung empfängt eine Antriebsdrehmoment-Verringerungsanforderung und bestimmt einen zu addierenden Spätzündungsbetrag, um die Antriebsdrehmomentverringerung zu erreichen. Das Motorsteuermodul arbeitet in einem von zwei Modi in Abhängigkeit davon, ob der Spätzündungsbetrag eine Fehlzündung verursacht. In einem Einzeleinspritzmodus sagt das Motorsteuermodul vorher, ob der Spätzündungsbetrag eine Verbrennung einer Einzeleinspritzung von Kraftstoff bewirkt. Im Einzeleinspritzmodus sagt das Motorsteuermodul beispielsweise vorher, dass der Spätzündungsbetrag eine Fehlzündung verursacht, wenn der Spätzündungsbetrag den Zündfunkenzeitpunkt nach den Schwellenzeitpunkt verzögert. Das Motorsteuermodul geht vom Einzeleinspritzmodus in einen Dualeinspritzmodus über, wenn der Spätzündungsbetrag eine Fehlzündung im Einzeleinspritzmodus verursacht.
Im Dualeinspritzmodus veranlasst das Motorsteuermodul zwei oder mehr separate Einspritzungen von Kraftstoff. Im Dualeinspritzmodus kann das Motorsteuermodul beispielsweise die Einspritzung von einem Teil von Kraftstoff während des Einlasshubs und einem Teil von Kraftstoff während des Kompressionshubs veranlassen. Der Teil von Kraftstoff, der während des Kompressionshubs eingespritzt wird, kann eine fette Wolke nahe der Zündkerze bilden, die die Verbrennung beider Teile von Kraftstoff ermöglicht, wenn der Zündfunkenzeitpunkt nach den Schwellenzeitpunkt verzögert wird. Folglich kann das Motorsteuermodul im Dualeinspritzmodus den Zündfunkenzeitpunkt weiter verzögern und eine weitere Drehmomentverringerung im Vergleich zum Einzeleinspritzmodus erreichen.
Mit Bezug auf 1 umfasst ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Der Motor 102 treibt ein Getriebe 105 über eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) an. Ein Motorsteuermodul (ECM) 104 kommuniziert mit Komponenten des Fahrzeugsystems 100. Die Komponenten können den Motor 102, Sensoren und Aktuatoren, wie hierin erörtert, umfassen. Das ECM 104 kann die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren.
Der Motor 102 kann ein Antriebsdrehmoment für das Fahrzeugsystem 100 auf der Basis einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 106 erzeugen. Die Fahrereingabe kann eine Position eines Fahr-/Bremspedals oder eine Aktivierung eines Tempomatsystems umfassen, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Der Motor 102 kann beispielsweise einen Antriebsdrehmomentbetrag, der erzeugt wird, wenn ein Fahrer das Fahrpedal herabtritt/löst, erhöhen/verringern.
Das ECM 104 betätigt eine Drosselklappe 108, um eine Luftströmungsmenge in einen Einlasskrümmer 110 zu steuern. Das ECM 104 kann die Drosselklappe 108 steuern, um das Antriebsdrehmoment zu steuern. Ein Drosselklappen-Positionssensor 112 erzeugt Drosselklappen-Positionssignale, die eine Position der Drosselklappe 108 angeben. Das ECM 104 bestimmt die Position der Drosselklappe 108 auf der Basis der Drosselklappen-Positionssignale. Luft innerhalb des Einlasskrümmers 110 wird in Zylinder 114 verteilt. Obwohl vier Zylinder 114 des Motors 102 gezeigt sind, kann der Motor 102 mehr oder weniger als vier Zylinder 114 umfassen.
Luft wird von einem Einlass 116 durch einen Luftmassensensor (MAF-Sensor) 118 geleitet. Der MAF-Sensor 118 erzeugt ein MAF-Signal, das eine Luftmasse angibt, die in den Einlasskrümmer 110 strömt. Ein Krümmerdrucksensor (MAP-Sensor) 120 ist im Einlasskrümmer 110 zwischen der Drosselklappe 108 und dem Motor 102 angeordnet. Der MAP-Sensor 120 erzeugt ein MAP-Signal, das einen Krümmerabsolutluftdruck angibt. Ein Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor) 122, der im Einlasskrümmer 110 angeordnet ist, erzeugt ein IAT-Signal, das die Einlasslufttemperatur angibt. Die Kurbelwelle dreht sich mit der Motordrehzahl oder einer Rate, die zur Motordrehzahl proportional ist. Ein Kurbelwellensensor 124 erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal (CSP-Signal), das die Drehzahl und Position der Kurbelwelle angibt.
Das ECM 104 empfängt die MAF-, MAP-, IAT- und CSP-Signale. Das ECM 104 verarbeitet die Signale und erzeugt zeitlich gesteuerte Motorsteuerbefehle, die an das Fahrzeugsystem 100 ausgegeben werden. Motorsteuerbefehle können beispielsweise die Drosselklappe 108, die Kraftstoffeinspritzdüsen 126 und die Zündkerzen 128 betätigen.
Das ECM 104 betätigt Kraftstoffeinspritzdüsen 126, um Kraftstoff in die Zylinder 114 einzuspritzen, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff wird direkt in die Zylinder 114 eingespritzt. Folglich ist der Motor 102 ein Direkteinspritzmotor. Das ECM 104 kann die Menge an Kraftstoff, der in die Zylinder 114 eingespritzt wird, steuern, um das Antriebsdrehmoment zu steuern.
Das ECM 104 betätigt die Zündkerzen 128, um das Luft/ KraftstoffGemisch in den Zylindern 114 zu zünden. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu einem Zeitpunkt festgelegt werden, zu dem sich ein Kolben (nicht dargestellt) in seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann gemäß dem festgelegt werden, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunke erzeugt wird. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches während eines Verbrennungshubs durch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungshub kann als Zeitreibt den Kolben nach unten, wot zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben den TDC erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben zum unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt, definiert sein.
Das ECM 104 kann den Zeitpunkt des Zündfunkens steuern, um das Antriebsdrehmoment zu steuern. Folglich kann das ECM 104 den Zeitpunkt des Zündfunkens einstellen, um ein gewünschtes Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Das ECM 104 kann beispielsweise den Zündfunkenzeitpunkt verzögern, um das Antriebsdrehmoment zu verringern.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als Zündereignis bezeichnet werden. Das ECM 104 kann die Fähigkeit haben, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu verändern. Folglich kann das ECM 104 das Antriebsdrehmoment bei jedem Zündereignis steuern (z. B. erhöhen, verringern, aufrechterhalten).
Eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt)) regelt eine Position eines Einlassventils 130, um zu ermöglichen, dass Luft in den Zylinder 114 eintritt. Verbrennungsabgas innerhalb des Zylinders 114 wird durch einen Auslasskrümmer 132 ausgetrieben, wenn sich ein Auslassventil 134 in einer offenen Position befindet. Eine Auslassnockenwelle (nicht dargestellt) regelt eine Position des Auslassventils 134. Obwohl einzelne Einlass- und Auslassventile 130, 134 dargestellt sind, kann der Motor 102 mehrere Einlass- und Auslassventile 130, 134 pro Zylinder 114 umfassen. In einigen Implementierungen kann das ECM 104 Einlass- und Auslassnocken-Phasenstellerwinkel steuern, um das Antriebsdrehmoment zu steuern.
Das durch den Motor 102 erzeugte Antriebsdrehmoment treibt die Räder 136 über eine Ausgangswelle 138 an. Das Fahrzeugsystem 100 kann ein oder mehrere Raddrehzahlsensoren 140 umfassen, die Raddrehzahlsignale erzeugen. Das ECM 104 bestimmt die Drehzahl der Räder 136 auf der Basis der Raddrehzahlsignale. Das ECM 104 kann auf der Basis der Raddrehzahlsignale feststellen, ob eines oder mehrere der Räder 136 rutschen. Das ECM 104 kann das Antriebsdrehmoment steuern, wenn ein Radschlupf detektiert wird, um den Radschlupf zu kompensieren.
Das ECM 104 kommuniziert mit einem Getriebesteuermodul 142, um das Schalten von Gängen im Getriebe 105 zu koordinieren. Das Getriebesteuermodul 142 kann eine Drehmomentverringerung anfordern, um sich auf den Gangwechsel einzustellen. Folglich kann das ECM 104 das Antriebsdrehmoment in Ansprechen auf die Drehmomentverringerungsanforderung vom Getriebesteuermodul 142 verringern. In einigen Implementierungen ergeben sich Drehmomentverringerungsanforderungen vom Getriebesteuermodul 142 aus einer Kupplungskraftstoffabschaltung, was das Antriebsdrehmoment verringert, wenn der Fahrer ein Kupplungspedal in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe herabtritt, um ein Ausbrechen (einen schnellen Anstieg) der Motordrehzahl zu verhindern.
Das ECM 104 kann den Zündfunkenzeitpunkt verzögern, während eine Menge an Kraftstoff und Luft, die zu den Zylindern 114 zugeführt werden, aufrechterhalten wird, um das Antriebsdrehmoment zu verringern. Ein Zündfunkenzeitpunkt, der zu stark verzögert ist, kann jedoch eine Fehlzündung verursachen. Mit anderen Worten, ein Zündfunkenzeitpunkt, der zu stark verzögert ist, kann dazu führen, dass das Luft/KraftstoffGemisch aus den Zylindern 114 ausgestoßen wird. Ausgestoßener Kraftstoff kann in einem Katalysator 144 des Auslasskrümmers 132 verbrennen und den Katalysator 144 beschädigen.
Mit Bezug auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm des ECM 104 gezeigt. Das ECM 104 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 150. Das Fahrerdrehmomentmodul 150 bestimmt eine Fahrerdrehmomentanforderung auf der Basis einer Fahrereingabe vom Fahrereingabemodul 106. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Fahr-/Bremspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf der Aktivierung eines Tempomatsystems basieren, das ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert, um einen vorbestimmten Folgeabstand aufrechtzuerhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 150 kann eine oder mehrere Abbildungen der Fahrpedalposition zum gewünschten Drehmoment speichern und kann die Fahrerdrehmomentanforderung auf der Basis einer ausgewählten der Abbildungen bestimmen.
Ein Achsdrehmomentmodul 152 bestimmt Achsdrehmomentanforderungen. Achsdrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionskontrollsystem (nicht dargestellt) angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsdrehmoment die Reibung zwischen den Rädern 136 und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder 136 auf der Straßenoberfläche zu rutschen beginnen. Achsdrehmomentanforderungen können auch eine Drehmomenterhöhungsanforderung umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, wobei ein Rad 136 in der anderen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsdrehmoment negativ ist.
Achsdrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Fahrzeugüberdrehzahl-Drehmomentanforderungen umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Antriebsdrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Antriebsdrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt ist. Fahrzeugüberdrehzahl-Drehmomentanforderungen können das Antriebsdrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet. Achsdrehmomentanforderungen können auch durch Fahrzeugstabilitätssteuersysteme erzeugt werden.
Ein Drehmomentbestimmungsmodul 154 empfängt die Fahrerdrehmomentanforderungen, die Achsdrehmomentanforderungen und Drehmomentverringerungsanforder-ungen vom Getriebesteuermodul 142. Das Drehmomentbestimmungsmodul 154 bestimmt eine Gesamtdrehmomentanforderung auf der Basis der Fahrerdrehmomentanforderung, der Achsdrehmomentanforderungen und der Drehmomentverringerungsanforderung vom Getriebesteuermodul 142. Die Gesamtdrehmomentanforderung kann in Abhängigkeit davon, ob die Fahrerdrehmomentanforderung zunimmt/abnimmt, ob die Achsdrehmomentanforderungen zunehmen/abnehmen, und ob das Getriebesteuermodul 142 eine Drehmomentverringerung für einen Gangwechsel anfordert, variieren. Wenn beispielsweise die Fahrerdrehmomentanforderung und die Achsdrehmomentanforderungen konstant sind und das Getriebesteuermodul 142 eine Drehmomentverringerung für einen Gangwechsel anfordert, wird die Gesamtdrehmomentanforderung um ein Ausmaß gleich der Drehmomentverringerung für den Gangwechsel verringert.
Ein Drehmomentsteuermodul 156 bestimmt, wie die Gesamtdrehmomentanforderung erreicht wird. Das Drehmomentsteuermodul 156 kann beispielsweise die Gesamtdrehmomentanforderung unter Verwendung der Drosselklappe 108, der Zündkerzen 128 und/oder der Kraftstoffeinspritzdüsen 126 erreichen. Das Drehmomentsteuermodul 156 kann einen Drosselklappenflächenwert erzeugen, um das Antriebsdrehmoment unter Verwendung der Drosselklappe 108 zu steuern. Das Drehmomentsteuermodul 156 kann einen Kraftstoffmengenwert erzeugen, um das Antriebsdrehmoment unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzdüsen 126 zu steuern. Das Drehmomentsteuermodul 156 erzeugt einen Basiszündfunkenwert, um das Antriebsdrehmoment unter Verwendung der Zündkerzen 128 zu steuern.
Ein Drosselklappen-Steuermodul 158 steuert die Position der Drosselklappe 108 auf der Basis des Drosselklappenflächenwerts. Ein Kraftstoffsteuermodul 160 betätigt die Kraftstoffeinspritzdüsen 126, um die Kraftstoffmenge in jeden der Zylinder 114 einzuspritzen. Ein Zündfunkensteuermodul 164 betätigt die Zündkerzen 128, um das Luft/KraftstoffGemisch zu zünden, auf der Basis des Basiszündfunkenwerts. Insbesondere steuert das Zündfunkensteuermodul 164 die Zündkerzen 128 unter Verwendung des Basiszündfunkenwerts und eines nachstehend beschriebenen Zündfunkeneinstellwerts. Während des normalen Betriebs des Motors 102 kann das Kraftstoffsteuermodul 160 die Kraftstoffeinspritzdüsen 126 steuern und das Drosselklappensteuermodul 158 kann die Drosselklappe 108 steuern, um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Das Drehmomentsteuermodul 156 kann daher einen Kraftstoffmengenwert und einen Drosselklappenflächenwert bestimmen, die während des normalen Betriebs des Motors 102 eine stöchiometrische Verbrennung ergeben.
Das Drehmomentsteuermodul 156 bestimmt, dass die Gesamtdrehmomentanforderung verringert wird, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung, die Achsdrehmomentanforderungen und/oder die Getriebedrehmomentanforderung verringert werden. Eine Verringerung der Gesamtdrehmomentanforderung kann nachstehend als „Gesamtdrehmomentverringerung“ bezeichnet werden. Wenn beispielsweise die Fahrerdrehmomentanforderung und die Achsdrehmomentanforderungen aufrechterhalten werden und das Getriebesteuermodul 142 eine Drehmomentverringerung für einen Gangwechsel anfordert, ist die Gesamtdrehmomentverringerung gleich der durch das Getriebesteuermodul 142 angeforderten Drehmomentverringerung.
Ein Zündfunkeneinstellmodul 162 bestimmt einen Zündfunkeneinstellwert, der die Gesamtdrehmomentverringerung erreicht. Der Zündfunkeneinstellwert kann ein Verzögerungsbetrag (d. h. Spätzündung) sein, die verwendet wird, um die Gesamtdrehmomentverringerung zu erreichen. Mit anderen Worten, das Zündfunkeneinstellmodul 162 bestimmt den Spätzündungsbetrag, der zum Basiszündfunkenwert addiert werde soll, um die Gesamtdrehmomentverringerung zu erreichen. Ein Verbrennungsvorhersagemodul 166 bestimmt einen Zündfunkenzeitpunkt auf der Basis des Zündfunkeneinstellwerts und des Basiszündfunkenwerts, der vom Zündfunkensteuermodul 164 verwendet wird, um die Gesamtdrehmomentverringerung zu erreichen. Folglich kann die Gesamtdrehmomentverringerung durch Verzögern des Zündfunkenzeitpunkts vom Basiszündfunkenwert um einen Betrag gleich dem Zündfunkeneinstellwert erreicht werden. Wenn keine Drehmomentverringerung angefordert wird, kann der Zündfunkeneinstellwert null sein und das Zündfunkensteuermodul 164 kann den Zündfunkenzeitpunkt auf dem Basiszündfunkenwert halten.
Das Zündfunkeneinstellmodul 162 kann der Spätzündungsbetrag, der zum Basiszündfunkenwert addiert werden soll, auf der Basis einer Tabelle und/oder Funktion bestimmen, die das Antriebsdrehmoment mit dem Zündfunkenzeitpunkt in Beziehung setzt. Beispielsweise kann die Tabelle und/oder Funktion einen Spätzündungsbetrag, der verwendet wird, um die Gesamtdrehmomentverringerung zu erreichen, auf der Basis von Motorbetriebsparametern, einschließlich der Luft pro Zylinder, der Nockenphasenstellerposition und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein, bestimmen.
Nach dem Empfangen eines neuen Zündfunkenzeitpunktwerts (d. h. eines anderen Basiszündfunkenwerts und/oder eines anderen Zündfunkeneinstellwerts) kann das Zündfunkensteuermodul 164 den Zündfunkenzeitpunkt für das folgende Zündereignis ändern können. Daher kann das Zündfunkensteuermodul 164 das Antriebsdrehmoment während jedes Zündereignisses verändern können.
Ein Zündfunkenzeitpunkt, der zu weit verzögert ist, kann eine Fehlzündung verursachen. Eine Fehlzündung kann zu keiner Drehmomenterzeugung während eines Zündereignisses führen. Mit anderen Worten, eine Fehlzündung kann zu einer Drehmomentverringerung führen, die größer ist als die Gesamtdrehmomentverringerung. Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung modifizieren die Kraftstoffeinspritzung, um einen stärker verzögerten Zündfunkenzeitpunkt und eine größere Verringerung des Antriebsdrehmoments während eines Zündereignisses zu ermöglichen, ohne eine Fehlzündung zu verursachen. Insbesondere gehen die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung von einem Einzeleinspritzmodus in einen Dualeinspritzmodus über, wenn der Spätzündungsbetrag eine Fehlzündung im Einzeleinspritzmodus verursacht. Der Zündfunkenzeitpunkt kann im Dualeinspritzmodus weiter verzögert werden, ohne zu einer Fehlzündung zu führen, was eine größere Drehmomentverringerung durch die Verwendung des verzögerten Zündfunkenzeitpunkts ermöglicht.
Typischerweise arbeitet das ECM 104 im Einzeleinspritzmodus. Im Einzeleinspritzmodus betätigt das Kraftstoffsteuermodul 160 die Kraftstoffeinspritzdüsen 126, um einen einzelnen Impuls von Kraftstoff in einen Zylinder 114 pro Verbrennungszyklus einzuspritzen. Der einzelne Impuls von Kraftstoff kann beispielsweise während eines Einlasshubs eingespritzt werden. Das Zündfunkensteuermodul 164 kann den Zündfunkenzeitpunkt im Einzeleinspritzmodus verzögern, um das Antriebsdrehmoment zu verringern. Ein Zündfunkenzeitpunkt, der zu weit verzögert wird (z. B. größer als 5° nach dem TDC), kann jedoch zu einer Fehlzündung im Einzeleinspritzmodus führen.
Das ECM 104 geht vom Einzeleinspritzmodus in den Dualeinspritzmodus über, um Fehlzündungen zu verhindern, die durch den verzögerten Zündfunkenzeitpunkt verursacht werden. Insbesondere geht das ECM 104 vom Einzeleinspritzmodus in den Dualeinspritzmodus über, wenn der Spätzündungsbetrag verursacht, dass der Zündfunkenzeitpunkt größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (z. B. 5° nach dem TDC), der eine Fehlzündung verursacht. Das Kraftstoffsteuermodul 160 spritzt die Kraftstoffmenge in zwei separaten Impulsen ein, wenn das ECM 104 im Dualeinspritzmodus arbeitet. Das Kraftstoffsteuermodul 160 kann beispielsweise die Einspritzung eines ersten Teils der Kraftstoffmenge während des Einlasshubs veranlassen und eine Einspritzung eines zweiten Teils der Kraftstoffmenge während des Kompressionshubs veranlassen. Der Zündfunkenzeitpunkt kann im Dualeinspritzmodus weiter verzögert werden als im Einzeleinspritzmodus, ohne zu einer Fehlzündung zu führen.
Ein beispielhafter Einspritz- und Zündfunkenzeitpunkt für den Einzel- und den Dualeinspritzmodus ist in 3A bzw. 3B gezeigt. Im Einzeleinspritzmodus wird Kraftstoff typischerweise während des Einlasshubs (z. B. der ersten Hälfte des Einlasshubs) eingespritzt. Das Luft/KraftstoffGemisch kann während der zweiten Hälfte des Kompressionshubs (z. B. bis zu 50° vor dem TDC) während des normalen Betriebs gezündet werden. Der Zündfunkenzeitpunkt kann verzögert werden, um das Antriebsdrehmoment zu verringern. In 3A wird der Zündfunkenzeitpunkt beispielsweise bis 5° nach dem TDC verzögert, um das Antriebsdrehmoment zu verringern.
In einigen Implementierungen kann ein Zündfunkenzeitpunkt von 5° nach dem TDC eine Fehlzündung im Einzeleinspritzmodus verursachen. Wenn eine weitere Drehmomentverringerung erwünscht ist, kann der Zündfunkenzeitpunkt unter Verwendung einer Dualeinspritzung weiter verzögert werden, wie in 3B gezeigt. Der Zündfunkenzeitpunkt kann beispielsweise im Dualeinspritzmodus um nicht weniger als 10-30° mehr als im Einzeleinspritzmodus weiter verzögert werden. In 3B wird ein erster Teil von Kraftstoff im Einlasshub eingespritzt, ein zweiter Teil von Kraftstoff wird nahe dem TDC eingespritzt und der Zündfunkenzeitpunkt wird auf 25° nach dem TDC verzögert. Obwohl 3B den ersten Teil von Kraftstoff im Einlasshub eingespritzt und den zweiten Teil von Kraftstoff nahe dem TDC eingespritzt darstellt, werden andere Einspritzzeitpunkte in Erwägung gezogen.
Das Kraftstoffsteuermodul 160 kann die Einspritzung derselben Menge an Kraftstoff pro Verbrennungszyklus im Dualeinspritzmodus wie im Einzeleinspritzmodus steuern. Folglich kann das Kraftstoffsteuermodul 160 den Kraftstoffmengenwert zwischen der ersten und der zweiten Einspritzung im Dualeinspritzmodus aufteilen. Das Kraftstoffsteuermodul 160 kann beispielsweise die Kraftstoffmenge auf 70 % in der ersten Einspritzung und 30 % in der zweiten Einspritzung aufteilen.
Eine Fehlzündung, während der verzögerte Einspritzzeitpunkt im Einzeleinspritzmodus verwendet wird, kann verursacht werden, da das Luft/Kraftstoff-Gemisch nahe der Zündkerze 128 nach einer ausreichenden Anzahl von Graden nach dem TDC nicht ausreichend brennbar (d.h. fett) sein kann. Die zweite Einspritzung während des Dualeinspritzmodus kann eine fette Kraftstoffwolke nahe der Zündkerze 128 bilden, die selbst unter Verwendung eines verzögerten Zündfunkenzeitpunkts gezündet werden kann, der im Einzeleinspritzmodus eine Fehlzündung verursachen würde. Die im Dualeinspritzmodus gezündete fette Wolke zündet ferner Kraftstoff von der ersten Einspritzung. Folglich kann der Zündfunkenzeitpunkt im Dualeinspritzmodus weiter als im Einzeleinspritzmodus verzögert werden, was eine größere Verringerung des Drehmoments im Dualeinspritzmodus unter Verwendung eines verzögerten Zündfunkenzeitpunkts ermöglicht.
Mit Rückbezug auf 2 bestimmt ein Verbrennungsvorhersagemodul 166 den Einspritzmodus des ECM 104 auf der Basis des Zündfunkeneinstellwerts und des aktuellen Einspritzmodus. Das Kraftstoffsteuermodul 160 spritzt Kraftstoff auf der Basis des durch das Verbrennungsvorhersagemodul 166 bestimmten Einspritzmodus ein.
Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 umfasst einen Einzeleinspritzschwellenwert (z. B. 5° nach dem TDC) und einen Dualeinspritzschwellenwert (z. B. 15° - 35° nach dem TDC). Der Einzeleinspritzschwellenwert ist ein Zündfunkenzeitpunkt-Schwellenwert, der eine maximale Spätzündung im Einzeleinspritzmodus angibt. Eine Fehlzündung kann beispielsweise auftreten, wenn der Zündfunkenzeitpunkt (d. h. der Basiszündfunkenwert plus der Zündfunkeneinstellwert) größer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert im Einzeleinspritzmodus. Der Dualeinspritzschwellenwert ist ein Zündfunkenzeitpunkt-Schwellenwert, der eine maximale Spätzündung im Dualeinspritzmodus angibt. Beispielsweise kann eine Fehlzündung auftreten, wenn der Zündfunkenzeitpunkt größer ist als der Dualeinspritzschwellenwert im Dualeinspritzmodus.
Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 vergleicht den Zündfunkenzeitpunkt mit dem Einzeleinspritzschwellenwert, wenn das ECM 104 im Einzeleinspritzmodus arbeitet. Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 weist das Kraftstoffsteuermodul 160 an, die Kraftstoffeinspritzung im Einzeleinspritzmodus zu veranlassen, wenn der Zündfunkenzeitpunkt geringer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert. Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 weist das Kraftstoffsteuermodul 160 an, die Kraftstoffeinspritzung im Dualeinspritzmodus zu veranlassen, wenn der Zündfunkenzeitpunkt größer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert.
Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 vergleicht den Zündfunkenzeitpunkt mit dem Dualeinspritzschwellenwert, wenn das ECM 104 im Dualeinspritzmodus arbeitet. Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 weist das Zündfunkensteuermodul 164 an, die Spätzündung auf den Dualeinspritzschwellenwert zu begrenzen, wenn der Zündfunkenzeitpunkt größer ist als der Dualeinspritzschwellenwert. Folglich begrenzt das Zündfunkensteuermodul 164 die Spätzündung auf den Dualeinspritzschwellenwert, um eine Fehlzündung während des Dualeinspritzmodus zu verhindern.
Mit Bezug auf 4 ist ein beispielhaftes Verbrennungsvorhersagemodul 166 gezeigt. Das Verbrennungsvorhersagemodul 166 umfasst ein Summiermodul 170, ein Zündfunkenschwellenwert-Bestimmungsmodul 172 und ein Modussteuermodul 174. Das Summiermodul 170 addiert den Basiszündfunkenwert zum Zündfunkeneinstellwert. Das Zündfunkenschwellenwert-Bestimmungsmodul 172 bestimmt den Einzel- und den Dualeinspritzschwellenwert. Das Modussteuermodul 174 vergleicht die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts mit dem Einzeleinspritzschwellenwert, wenn das ECM 104 im Einzeleinspritzmodus arbeitet. Das Modussteuermodul 174 weist das Kraftstoffsteuermodul 160 an, die Kraftstoffeinspritzung im Einzeleinspritzmodus zu veranlassen, wenn die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts geringer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert. Außerdem weist das Modussteuermodul 174 das Zündfunkensteuermodul 164 an, den Zündfunkenzeitpunkt auf die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts zu setzen. Das Modussteuermodul 174 weist das Kraftstoffsteuermodul 160 an, die Kraftstoffeinspritzung im Dualeinspritzmodus zu veranlassen, wenn die Summe größer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert.
Das Modussteuermodul 174 vergleicht die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts mit dem Dualeinspritzschwellenwert, wenn das ECM 104 im Dualeinspritzmodus arbeitet. Das Modussteuermodul 174 weist das Zündfunkensteuermodul 164 an, den Zündfunkenzeitpunkt auf die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts zu setzen, wenn die Summe geringer ist als der Dualeinspritzschwellenwert. Das Modussteuermodul 174 weist das Zündfunkensteuermodul 164 an, die Spätzündung auf den Dualeinspritzschwellenwert zu begrenzen, wenn die Summe größer ist als der Dualeinspritzschwellenwert. Folglich begrenzt das Zündfunkensteuermodul 164 die Spätzündung auf den Dualeinspritzschwellenwert, um eine Fehlzündung während des Dualeinspritzmodus zu verhindern.
Mit Bezug auf 5 beginnt nun ein Verfahren zum Verringern des Antriebsdrehmoments unter Verwendung eines verzögerten Zündfunkenzeitpunkts und einer Dualkraftstoffeinspritzung bei 200. Bei 200 arbeitet das ECM 104 im Einzeleinspritzmodus unter Verwendung des Basiszündfunkenwerts. Bei 202 stellt das Drehmomentsteuermodul 156 fest, ob eine Verringerung des Antriebsdrehmoments angefordert wird. Wenn dies falsch ist, wiederholt das Verfahren 200. Wenn dies gilt, fährt das Verfahren mit 204 fort. Bei 204 bestimmt das Zündfunkeneinstellmodul 162 den Zündfunkeneinstellwert, um die Gesamtdrehmomentverringerung zu erreichen. Bei 206 stellt das Verbrennungsvorhersagemodul 166 fest, ob die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts größer ist als der Einzeleinspritzschwellenwert. Mit anderen Worten, bei 206 sagt das Verbrennungsvorhersagemodul 166 vorher, ob eine Fehlzündung im Einzeleinspritzmodus auftritt. Wenn dies falsch ist, fährt das Verfahren mit 208 fort. Wenn dies gilt, fährt das Verfahren mit 210 fort. Bei 208 bleibt das ECM 104 im Einzeleinspritzmodus und das Zündfunkensteuermodul 164 steuert den Zündfunkenzeitpunkt unter Verwendung des Zündfunkeneinstellwerts. Bei 210 überführt das Verbrennungsvorhersagemodul 166 das ECM 104 vom Einzeleinspritzmodus in den Dualeinspritzmodus.
Bei 212 stellt das Verbrennungsvorhersagemodul 166 fest, ob die Summe des Basiszündfunkenwerts und des Zündfunkeneinstellwerts größer ist als der Dualeinspritzschwellenwert. Mit anderen Worten, bei 212 sagt das Verbrennungsvorhersagemodul 166 vorher, ob eine Fehlzündung im Dualeinspritzmodus auftritt. Wenn dies gilt, fährt das Verfahren mit 214 fort. Wenn dies falsch ist, fährt das Verfahren mit 216 fort. Bei 214 weist das Verbrennungsvorhersagemodul 166 das Zündfunkensteuermodul 164 an, die Spätzündung auf den Dualeinspritzschwellenwert zu begrenzen, so dass keine Fehlzündung im Dualeinspritzmodus auftritt. Bei 216 veranlasst das Kraftstoffsteuermodul 160 die Einspritzung eines ersten Teils der Kraftstoffmenge (z. B. während des Einlasshubs). Bei 218 veranlasst das Kraftstoffsteuermodul 160 die Einspritzung eines zweiten Teils der Kraftstoffmenge (z. B. während des Kompressionshubs). Bei 220 steuert das Zündfunkensteuermodul 164 die Zündung der ersten und der zweiten Menge an Kraftstoff unter Verwendung des um den Zündfunkeneinstellwert verzögerten Basiszündfunkenwerts.

Claims

System, das umfasst: ein Drehmomentsteuermodul (156), das den Zündfunkenzeitpunkt eines Motors (102) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments festlegt und das einen Verzögerungsbetrag, der zum Zündfunkenzeitpunkt addiert werden soll, bestimmt, um das Antriebsdrehmoment um ein vorbestimmtes Drehmoment zu verringern; ein Verbrennungsvorhersagemodul (166), das vorhersagt, ob eine Einzeleinspritzung von Kraftstoff in einem Zylinder (114) des Motors (102) verbrennt, wenn der Verzögerungsbetrag zum Zündfunkenzeitpunkt addiert wird; und ein Kraftstoffsteuermodul (160), das mehrere separate Einspritzungen von Kraftstoff in den Zylinder (114) veranlasst, wenn das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die Einzeleinspritzung von Kraftstoff nicht verbrennt; dadurch gekennzeichnet , dass das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, ob die mehreren separaten Einspritzungen von Kraftstoff im Zylinder (144) des Motors (102) verbrennen, wenn der Verzögerungsbetrag zum Zündfunkenzeitpunkt addiert wird, und wobei das Drehmomentsteuermodul (156) den Zündfunkenzeitpunkt des Motors (102) auf einen vorbestimmten Wert setzt, wenn das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die mehreren separaten Einspritzungen nicht verbrennen.
System nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentsteuermodul (156) den Verzögerungsbetrag auf der Basis einer Funktion oder einer Tabelle, die das Antriebsdrehmoment mit dem Zündfunkenzeitpunkt in Beziehung setzt, bestimmt.
System nach Anspruch 2, wobei das Drehmomentsteuermodul (156) den Verzögerungsbetrag auf der Basis eines Werts der Luft pro Zylinder oder eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt.
System nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Drehmoment einer Drehmomentverringerungsanforderung entspricht, die auf der Basis eines Gangwechsels oder eines Traktionskontrollsystems oder einer Bremsmanagementanforderung oder einer Fahrereingabe erzeugt wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die Einzeleinspritzung von Kraftstoff verbrennt, wenn die Summe des Zündfunkenzeitpunkts und des Verzögerungsbetrags geringer ist als ein vorbestimmter Zündfunkenzeitpunkt-Schwellenwert.
System nach Anspruch 5, wobei das Verbrennungsvorhersagemodul (166) vorhersagt, dass die Einzeleinspritzung von Kraftstoff nicht verbrennt, wenn die Summe des Zündfunkenzeitpunkts und des Verzögerungsbetrags größer ist als der vorbestimmte Zündfunkenzeitpunkt-Schwellenwert.
System nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffsteuermodul (160) eine erste Einspritzung der mehreren separaten Einspritzungen während eines Einlasshubs veranlasst, und wobei das Kraftstoffsteuermodul (160) eine zweite Einspritzung der mehreren separaten Einspritzungen während eines Kompressionshubs veranlasst.
System nach Anspruch 7, wobei die erste Einspritzung eine größere Menge an Kraftstoff als die zweite Einspritzung umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die Menge an in der Einzeleinspritzung eingespritztem Kraftstoff gleich der Menge an in den mehreren separaten Einspritzungen eingespritztem Kraftstoff ist.