DE102011100170A1 - System und Verfahren zum Verringern von Antriebsstrangstörungen basierend auf der Systemenergie - Google Patents

System und Verfahren zum Verringern von Antriebsstrangstörungen basierend auf der Systemenergie Download PDF

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Abstract

Ein Steuersystem für einen Antriebsstrang umfasst ein Energieermittlungsmodul und ein Drehzahlsteuermodul. Das Energieermittlungsmodul ermittelt eine Rotationsenergie, die dem Antriebsstrang während einer ersten Dauer eines Ereignisses mit negativem Spiel des Antriebsstrangs zugeführt wird. Das Drehzahlsteuermodul begrenzt eine Zunahme in einer Drehzahl des Motors während einer zweiten Dauer des Ereignisses mit negativem Spiel im Anschluss an die erste Dauer basierend auf der Rotationsenergie selektiv auf eine erste vorbestimmte Rate. Die Rotationsenergie basiert auf einer Beschleunigungsrate der Drehzahl, und das Drehzahlsteuermodul begrenzt die Zunahme, wenn die Beschleunigungsrate größer er als eine vorbestimmte Beschleunigungsrate ist. Das Drehzahlsteuermodul erhöht die Drehzahl ferner während einer dritten Dauer, die an einem Ende der zweiten Dauer beginnt, selektiv mit einer zweiten vorbestimmten Rate. Ein verwandtes Verfahren ist ebenso vorgesehen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugsteuersysteme und -verfahren und insbesondere Motorsteuersysteme und -verfahren zum Verringern von Antriebsstrangstörungen.
  • HINTERGRUND
  • Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
  • Fahrzeuge weisen typischerweise einen Antriebsstrang auf, der ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs antreibt. Der Antriebsstrang kann ein Motorsystem umfassen, das ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Das Antriebsdrehmoment wird durch ein Getriebe mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen auf einen Endantrieb übertragen, der die Räder antreibt. Das Motorsystem kann einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine oder eine Kombination von diesen umfassen.
  • Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird mittels einer Drossel geregelt. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoffgemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine Soll-Drehmomentabgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentabgabe des Motors.
  • Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoffgemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Einstellen der Drehmomentabgabe der Motoren mit Funkenzündung sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Einstellen der Drehmomentabgabe der Motoren mit Kompressionszündung sein kann.
  • Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um das Motorausgangsdrehmoment zum Erreichen eines Soll-Drehmoment zu steuern. Herkömmliche Motorsteuersysteme steuern das Motorausgangsdrehmoment jedoch nicht so genau wie gewünscht. Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersysteme kein schnelles Ansprechen auf Steuersignale oder stimmen die Motordrehmomentsteuerung nicht zwischen verschiedenen Einrichtungen ab, die das Motorausgangsdrehmoment beeinflussen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einer Ausbildungsform schafft die vorliegende Offenbarung ein Steuersystem für einen Antriebsstrang, der einen Motor aufweist. Das Steuersystem umfasst ein Energieermittlungsmodul und ein Drehzahlermittlungsmodul. Das Energieermittlungsmodul ermittelt eine Rotationsenergie, die dem Antriebsstrang während einer ersten Dauer eines Ereignisses mit negativem Spiel des Antriebsstrangs zugeführt wird. Das Drehzahlsteuermodul begrenzt während einer zweiten Dauer des Ereignisses mit negativem Spiel im Anschluss an die erste Dauer basierend auf der Rotationsenergie eine Zunahme in der Drehzahl des Motors selektiv auf eine erste vorbestimmte Rate.
  • Gemäß einem Merkmal kann die zweite Dauer enden, wenn ein Ausgangsdrehmoment des Motors größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist. Gemäß einem anderen Merkmal begrenzt das Drehzahlsteuermodul die Zunahme, indem eine Drehmomentabgabe des Motors gesteuert wird. Gemäß einem noch anderen Merkmal erhöht das Drehzahlsteuermodul während einer dritten Dauer, die an einem Ende der zweiten Dauer beginnt, die Drehzahl selektiv mit einer zweiten vorbestimmten Rate.
  • Gemäß weiteren Merkmalen begrenzt das Drehzahlsteuermodul die Zunahme während der zweiten Dauer, während die Rotationsenergie größer als eine vorbestimmte Energie ist. Die vorbestimmte Energie kann auf der Drehzahl basieren. Gemäß verwandten Merkmalen basiert die Rotationsenergie auf einer Beschleunigungsrate der Drehzahl, und das Drehzahlsteuermodul begrenzt die Zunahme, wenn die Beschleunigungsrate größer als eine vorbestimmte Beschleunigungsrate ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen begrenzt das Drehzahlsteuermodul die Zunahme während der zweiten Dauer, während eine Drehmomentwandler-Schlupfrate eines Getriebes des Antriebsstrangs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß verwandten Merkmalen kann der vorbestimmte Bereich auf der Rotationsenergie basieren. Gemäß anderen verwandten Merkmalen endet die zweite Dauer, wenn die Drehmomentwandler-Schlupfrate eine obere Grenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet.
  • Gemäß einer anderen Ausbildungsform schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs, der einen Motor aufweist. Das Verfahren umfasst, dass eine Rotationsenergie ermittelt wird, die dem Antriebsstrang während einer ersten Dauer eines Ereignisses mit negativem Spiel des Antriebsstrangs zugeführt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Zunahme in der Drehzahl des Motors während einer zweiten Dauer des Ereignisses mit negativem Spiel im Anschluss an die erste Dauer basierend auf der Rotationsenergie selektiv auf eine erste vorbestimmte Rate begrenzt wird.
  • Gemäß einem Merkmal endet die zweite Dauer, wenn ein Ausgangsdrehmoment des Motors größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist. Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das selektive Begrenzen, dass eine Drehmomentabgabe des Motors begrenzt wird. Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass die Drehzahl während einer dritten Dauer, die an einem Ende der zweiten Dauer beginnt, selektiv mit einer zweiten vorbestimmten Rate erhöht wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das selektive Begrenzen, dass die Zunahme begrenzt wird, wenn die Rotationsenergie größer als eine vorbestimmte Energie ist. Die vorbestimmte Energie kann auf der Drehzahl basieren. Gemäß verwandten Merkmalen basiert die Rotationsenergie auf einer Beschleunigungsrate der Drehzahl, und das selektive Begrenzen umfasst, dass die Zunahme begrenzt wird, wenn die Beschleunigungsrate größer als eine vorbestimmte Beschleunigungsrate ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen kann das selektive Begrenzen umfassen, dass die Zunahme begrenzt wird, während eine Drehmomentwandler-Schlupfrate eines Getriebes des Antriebsstrangs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß verwandten Merkmalen kann der vorbestimmte Bereich auf der Rotationsenergie basieren. Gemäß anderen verwandten Merkmalen endet die zweite Dauer, wenn die Drehmomentwandler-Schlupfrate eine obere Grenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet.
  • Gemäß noch anderen Merkmalen werden die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem zugreifbaren, computerlesbaren Medium befinden, wie beispielsweise einem Speicher, einem nicht flüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten zugreifbaren Speichermedien, ohne auf diese beschränkt zu sein.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm ist, das einen beispielhaften Antriebsstrang für ein Fahrzeug darstellt;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Motorsystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 3 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Motorsteuersystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 4 ein Funktionsblockdiagramm ist, das eine beispielhafte Implementierung des in 3 gezeigten Antriebsstrang-Störungssteuermoduls darstellt; und
  • 5–6 Flussdiagramme sind, die ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Motors eines Antriebsstrangs, um Antriebsstrangstörungen zu verringern, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Während des Betriebs kann der Antriebsstrang eines Fahrzeugs dazwischen wechseln, was als ein Zustand mit negativem Spiel und ein Zustand ohne Spiel bezeichnet wird. Der Zustand mit negativem Spiel kann sich auf einen Betriebszustand beziehen, bei dem ein Zwischenraum zwischen einer antreibenden Komponente und einer angetriebenen Komponente des Antriebsstrangs existiert, die durch einen direkten mechanischen Eingriff ein Antriebsdrehmoment übertragen. Der Zwischenraum kann aus einer relativen Bewegung zwischen der antreibenden und der angetriebenen Komponente resultieren. Der Zwischenraum kann einen toten Gang bezüglich der Drehung bei einer oder mehreren antreibenden und angetriebenen Komponenten verursachen, wenn sich die Komponenten in Richtung eines erneuten Eingriffs bewegen. Als ein Beispiel kann ein Zustand mit negativem Spiel existieren, wenn die relative Bewegung zwischen einem Zahnradpaar des Getriebes ein Zwischenraum zwischen den Zahnrädern erzeugt.
  • Der Zustand ohne Spiel kann sich auf einen Betriebszustand beziehen, bei dem alle antreibenden und angetriebenen Komponenten des Antriebsstrangs miteinander in Eingriff stehen und es keinen Zwischenraum zwischen den paarweisen Komponenten gibt. Ein Ereignis mit negativem Spiel kann sich auf ein Ereignis beziehen, das während eines Betriebsintervalls auftritt, das beginnt, wenn der Antriebsstrang von einem Zustand ohne Spiel in einen Zustand mit negativem Spiel wechselt, und das endet, wenn der Antriebsstrang von dem Zustand mit negativem Spiel in einen nachfolgenden Zustand ohne Spiel wechselt. Ereignisse mit negativem Spiel können während des Betriebs des Antriebsstrangs aus einer Vielzahl von Gründen erneut auftreten, die Schwankungen in dem Motorausgangsdrehmoment umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Eine Antriebsstrangstörung kann an dem Ende eines Ereignisses mit negativem Spiel erzeugt werden, wenn der Antriebsstrang von einem Zustand mit negativem Spiel in einen nachfolgenden Zustand ohne Spiel wechselt. Die Antriebsstrangstörung kann durch den Fahrer des Fahrzeugs als ein Klappern oder ein klingelndes Geräusch wahrgenommen werden, das erzeugt wird, wenn eine oder mehrere der antreibenden Komponenten mit der angetriebenen Gegenkomponente erneut in Eingriff gelangen.
  • Die vorliegende Offenbarung schafft ein beispielhaftes Steuersystem und ein verwandtes Verfahren zum Verringern des Auftretens und/oder der Heftigkeit solcher Antriebsstrangstörungen. Das Steuersystem und das Steuerverfahren der vorliegenden Offenbarung verringern das Auftreten und/oder die Heftigkeit der Antriebsstrangstörungen, indem eine Rotationsenergie periodisch ermittelt wird, die dem Antriebsstrang während der Ereignisse mit negativem Spiel zugeführt wird, und indem eine Zunahme in der Motordrehzahl während der Ereignisse mit negativem Spiel selektiv begrenzt wird. Das Steuersystem und das Steuerverfahren begrenzen die Zunahme in der Motordrehzahl basierend auf der Rotationsenergie selektiv auf eine erste vorbestimmte Rate. Das Steuersystem und das Steuerverfahren begrenzen eine Zunahme in der Motordrehzahl für eine Dauer, die beginnt, wenn der Antriebsstrang von dem Zustand mit negativem Spiel in den nachfolgenden Zustand ohne Spiel wechselt, an dem Ende der Ereignisse mit negativem Spiel selektiv auf eine zweite vorbestimmte Rate. Indem die Motordrehzahl auf die vorstehende Weise gesteuert wird, können das Steuersystem und das Steuerverfahren der vorliegenden Offenbarung das Auftreten und/oder die Heftigkeit von Antriebsstrangstörungen gegenüber anderen herkömmlichen Systemen und Verfahren zum Abschwächen solcher Antriebsstrangstörungen ohne zunehmende Verzögerungen in dem Motorausgangsdrehmoment verringern.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang 12, der ein oder mehrere Räder 14 des Fahrzeugs 10 antreibt. Der Antriebsstrang 12 umfasst ein Motorsystem 20, das ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das durch ein Getriebe 22 mit einem oder mehreren Übersetzungsverhältnissen auf einem Endantrieb 24 übertragen wird, der die Räder 14 antreibt. Das Getriebe 22 kann ein Automatikgetriebe sein, und es kann mittels eines Drehmomentwandlers (TC) 26 mit dem Motorsystem 20 antreibend gekoppelt sein.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug 10 basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Drosselventil 112 in einen Einlasskrümmer 110 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
  • Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
  • Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier der Takte zu durchlaufen.
  • Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
  • Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellenposition in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
  • Die Erzeugung des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Zusätzlich kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für ein gegebenes Zündungsereignis sogar dann zu variieren, wenn eine Änderung in dem Zeitpunktsignal nach dem Zündungsereignis unmittelbar vor dem gegebenen Zündungsereignis empfangen wird.
  • Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt.
  • Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich von dem BDC aus aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
  • Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abgeschaltet wird. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Einrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch elektromagnetische Aktuatoren.
  • Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub (nicht gezeigt) ebenso durch das Phasensteller-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
  • Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 2 einen Turbolader, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
  • Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Tubolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
  • Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert haben. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
  • Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
  • Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Indem die Drehzahl der Kurbelwelle gemessen wird, kann das Motorsystem 100 auch die Drehzahl des Motors 102 messen (d. h. die Motordrehzahl). Der RPM-Sensor 180 kann ein Signal (Motor-RPM) basierend auf der gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle ausgeben, das die Motordrehzahl angibt. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z. B. einem Kühler (nicht gezeigt).
  • Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
  • Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in dem Getriebe 22 abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann auch mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen.
  • Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Motoraktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert empfängt. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 als ein Motoraktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 2 erreicht das Drossel-Aktuatormodul 116 die Drosselöffnungsfläche, indem ein Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird.
  • Auf ähnliche Weise kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 als ein Motoraktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert der Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Aktuatoren können das Zylinder-Aktuatormodul 120, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte der Anzahl der aktivierten Zylinder, der Kraftstoffzufuhrrate, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Soll-Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 200, ein Antriebsstrang-Störungssteuermodul (PDC-Modul) 202 und ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204.
  • Das Fahrerdrehmomentmodul 200 ermittelt eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrechtzuerhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 200 kann eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein Soll-Drehmoment speichern, und es kann die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer ausgewählten der Abbildungen ermitteln.
  • Das PDC-Modul 202 steuert die Motordrehzahl selektiv während Ereignissen mit negativem Spiel des Antriebsstrangs 12, indem eine Regelung des Motorausgangsdrehmoments implementiert wird. Spezieller steuert das PDC-Modul 202 die Motordrehzahl während der Ereignisse mit negativem Spiel selektiv basierend auf einer Rotationsenergie, die dem Antriebsstrang 12 zugeführt wird.
  • Das PDC-Modul 202 überwacht das Motorausgangsdrehmoment und die Rotationsenergie während einer ersten Dauer jedes Ereignisses mit negativem Spiel, die beginnt, wenn das Motorausgangsdrehmoment Null überschreitet. Wenn die Rotationsenergie während des Ereignisses mit negativem Spiel eine vorbestimmte Energie überschreitet, begrenzt das PDC-Modul 202 während einer zweiten Dauer des Ereignisses mit negativem Spiel im Anschluss an die erste Dauer Zunahmen in der Motordrehzahl auf eine erste vorbestimmte Rate. Die vorbestimmte Energie kann auf der Motordrehzahl basieren. Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann die vorbestimmte Energie eine vorbestimmte Beschleunigungsrate in der Motordrehzahl sein (z. B. in Umdrehungen/Sekunde-Sekunde-Sekunde). Die zweite Dauer endet, wenn das Ereignis mit negativem Spiel beendet ist. Das PDC-Modul 202 begrenzt Zunahmen in der Motordrehzahl während der zweiten Dauer, um den Betrag der Rotationsenergie zu steuern, die dem Antriebsstrang 12 zugeführt wird, wenn der Antriebsstrang 12 von dem Zustand mit negativem Spiel in den Zustand ohne Spiel wechselt.
  • Nach dem Begrenzen der Motordrehzahl während der zweiten Dauer begrenzt das PDC-Modul 202 während einer dritten Dauer im Anschluss an das Ereignis mit negativem Spiel die Zunahmen in der Motordrehzahl auf eine zweite vorbestimmte Rate. Die dritte Dauer beginnt, wenn der Antriebsstrang 12 von dem Zustand mit negativem Spiel des Ereignisses mit negativem Spiel in einen Zustand ohne Spiel eintritt. Die zweite vorbestimmte Rate kann größer als die erste vorbestimmte Rate sein. Das PDC-Modul 202 begrenzt Zunahmen in der Motordrehzahl für die dritte Dauer, um eine schnelle Zunahme in der Motordrehzahl im Anschluss an die zweite Dauer zu vermeiden, während der die Motordrehzahl auf die erste vorbestimmte Rate begrenzt wird.
  • In dem vorliegenden Beispiel steuert das PDC-Modul 202 die Motordrehzahl, indem Endantriebs-Drehmomentanforderungen ausgegeben werden, die Zunahmen in der Motordrehzahl während der zweiten und der dritten Dauer auf die gewünschte Weise begrenzen. Das PDC-Modul 202 gibt die Endantriebs-Drehmomentanforderungen aus, um Antriebsstrangstörungen zu verhindern, die ansonsten daraus resultieren, dass der Antriebsstrang 12 von einem Zustand mit negativem Spiel in einen Zustand ohne Spiel wechselt.
  • Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung von dem Fahrerdrehmomentmodul 200, einer Endantriebs-Drehmomentanforderung von dem PDC-Modul 202 und anderen Achsendrehmomentanforderungen. Ein Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern 14) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Die Drehmomentanforderungen können absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und Rampenanforderungen umfassen. Lediglich beispielhaft können die Rampenanforderungen eine Anforderung umfassen, dass das Drehmoment bis zu einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig abnimmt oder dass das Drehmoment von einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig zunimmt. Relative Drehmomentanforderungen können vorübergehende oder dauerhafte Drehmomentverringerungen oder -zunahmen umfassen.
  • Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsendrehmoment die Reibung zwischen den Rädern 14 und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder 14 beginnen, gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenwirken, bei dem ein oder mehrere Räder 14 des Fahrzeugs 10 bezogen auf die Straßenoberfläche in der anderen Richtung rutschen, da das Achsendrehmoment negativ ist.
  • Die Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Achsendrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Die Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit können das Achsendrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch von Fahrzeugstabilitäts-Kontrollsystemen erzeugt werden.
  • Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Wie nachstehend beschrieben ist, können die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 durch andere Module des ECM 114 selektiv angepasst werden, bevor sie verwendet werden, um Aktuatoren des Motorsystems 100 zu steuern.
  • Allgemein ausgedrückt ist die Momentandrehmomentanforderung der Betrag des derzeitigen Soll-Achsendrehmoments, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung der Betrag des Achsendrehmoments ist, der kurzfristig benötigt werden kann. Das ECM 114 steuert daher das Motorsystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das gleich der Momentandrehmomentanforderung ist. Verschiedene Kombinationen von Aktuatorwerten können jedoch zu demselben Achsendrehmoment führen. Das ECM 114 kann daher die Aktuatorwerte anpassen, um einen schnelleren Wechsel zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zu ermöglichen, während das Achsendrehmoment weiterhin bei der Momentdrehmomentanforderung gehalten wird.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf der Fahrerdrehmomentanforderung basieren. Die Momentandrehmomentanforderung kann kleiner als die vorausgesagte Drehmomentanforderung sein, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung auf einer vereisten Oberfläche einen Radschlupf verursacht. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Verringerung mittels der Momentandrehmomentanforderung anfordern, und das ECM 114 verringert das Drehmoment, das durch das Motorsystem 100 erzeugt wird, auf die Momentandrehmomentanforderung. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100 jedoch derart, dass das Motorsystem 100 die Erzeugung der vorausgesagten Drehmomentanforderung schnell wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf aufhört.
  • Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung und der höheren vorausgesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve repräsentiert den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments, den das Motorsystem 100 mit einer minimalen Verzögerung zu erzeugen beginnen kann. Schnelle Motoraktuatoren werden verwendet, um das gegenwärtige Achsendrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Nachstehend ist detaillierter beschrieben, wie schnelle Motoraktuatoren im Gegensatz zu langsamen Motoraktuatoren definiert sind.
  • Bei verschiedenen Implementierungen können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment in einem Bereich variieren, wobei der Bereich durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt wird. Bei solchen Implementierungen ist die obere Grenze des Bereichs die vorausgesagte Drehmomentanforderung, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Motoraktuatoren begrenzt ist. Lediglich beispielhaft können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment nur um einen ersten Betrag verringern, wobei der erste Betrag ein Maß für die Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren ist. Der erste Betrag kann basierend auf Motorbetriebsbedingungen variieren, die durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt werden. Wenn die Momentandrehmomentanforderung innerhalb des Bereichs liegt, können die schnellen Motoraktuatoren eingestellt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der Momentandrehmomentanforderung ist. Wenn das ECM 114 anfordert, dass die vorausgesagte Drehmomentanforderung ausgegeben werden soll, können die schnellen Motoraktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment bis zum dem Spitzenwert des Bereichs zu variieren, der die vorausgesagte Drehmomentanforderung ist.
  • Allgemein ausgedrückt können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment im Vergleich zu den langsamen Motoraktuatoren schneller verändern. Die langsamen Motoraktuatoren können langsamer als die schnellen Motoraktuatoren auf Änderungen ihrer jeweiligen Aktuatorwerte ansprechen. Ein langsamer Motoraktuator kann beispielsweise mechanische Komponenten umfassen, die Zeit erfordern, um sich in Ansprechen auf eine Änderung des Aktuatorwerts von einer Position in eine andere zu bewegen. Ein langsamer Motoraktuator kann auch durch die Zeitspanne charakterisiert werden, die benötigt wird, damit sich das Achsendrehmoment zu ändern beginnt, sobald der langsame Motoraktuator den veränderten Aktuatorwert zu implementieren beginnt. Allgemein wird diese Zeitspanne für langsame Motoraktuatoren länger als für schnelle Motoraktuatoren sein. Sogar nachdem es sich zu verändern beginnt, kann das Achsendrehmoment zusätzlich länger benötigen, um auf eine Änderung in einem langsamen Aktuator vollständig anzusprechen.
  • Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die langsamen Aktuatoren auf Werte festlegen, die dem Motorsystem 100 ermöglichen würden, die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wenn die schnellen Aktuatoren auf geeignete Werte eingestellt werden würden. in der Zwischenzeit kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die schnellen Aktuatoren auf Werte einstellen, die für die gegebenen Werte der langsamen Aktuatoren bewirken, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung anstelle der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
  • Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 114 entscheidet, das Achsendrehmoment von der Momentandrehmomentanforderung zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung überzuleiten, ändert das ECM 114 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Aktuatoren auf Werte, die der vorausgesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die langsamen Aktuatorwerte bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt wurden, ist das Motorsystem 100 in der Lage, die vorausgesagte Drehmomentanforderung nach nur einer solchen Verzögerung zu erzeugen, die den schnellen Motoraktuatoren zuzuschreiben ist. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung vermieden, die ansonsten aus einem Verändern des Achsendrehmoments unter Verwendung der langsamen Motoraktuatoren resultieren würde.
  • Lediglich beispielhaft kann dann, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die Momentandrehmomentanforderung aufgrund einer vorübergehenden Drehmoment-Verringerungsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung ist. Alternativ kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die vorausgesagte Drehmomentanforderung über die Fahrerdrehmomentanforderung hinaus erhöht wird, während die Momentandrehmomentanforderung bei der Fahrer-Drehmomentanforderung gehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen in dem erforderlichen Achsendrehmoment absorbieren. Lediglich beispielhaft können plötzliche Lasten einer Klimaanlage oder einer Servolenkungspumpe ausgeglichen werden, indem die Momentandrehmomentanforderung erhöht wird. Wenn die Zunahme der Momentandrehmomentanforderung kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell erzeugt werden, indem die schnellen Motoraktuatoren verwendet werden. Die vorausgesagte Drehmomentanforderung kann anschließend ebenso erhöht werden, um die vorhergehende Drehmomentreserve wieder herzustellen.
  • Eine andere beispielhafte Verwendung einer Drehmomentreserve ist es, Schwankungen in den langsamen Aktuatorwerten zu verringern. Aufgrund ihrer relativ langsamen Geschwindigkeit kann ein Variieren von langsamen Aktuatorwerten eine Steuerinstabilität erzeugen. Zusätzlich können die langsamen Aktuatoren mechanische Teile aufweisen, die mehr Leistung aufnehmen und/oder schneller abgenutzt werden können, wenn sie häufig bewegt werden. Das Erzeugen einer ausreichenden Drehmomentreserve ermöglicht, dass Änderungen in dem Soll-Drehmoment ausgeführt werden können, indem die schnellen Aktuatoren mittels der Momentandrehmomentanforderung variiert werden, während die Werte der langsamen Aktuatoren beibehalten werden. Um beispielsweise eine gegebene Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, kann die Momentandrehmomentanforderung in einem Bereich variiert werden. Wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf ein Niveau oberhalb dieses Bereichs festgelegt wird, können Veränderungen in der Momentandrehmomentanforderung, welche die Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten, unter Verwendung der schnellen Aktuatoren ohne die Notwendigkeit ausgeführt werden, die langsamen Aktuatoren anzupassen.
  • Lediglich beispielhaft kann der Zündfunkenzeitpunkt in einem Motor mit Funkenzündung ein schneller Aktuatorwert sein, während die Drosselöffnungsfläche ein langsamer Aktuatorwert sein kann. Motoren mit Funkenzündung können Kraftstoffe, die beispielsweise Benzin und Ethanol umfassen, durch Anwendung eines Zündfunkens verbrennen. Im Gegensatz dazu kann bei einem Motor mit Kompressionszündung die Kraftstoffströmung ein schneller Aktuatorwert sein, während die Drosselöffnungsfläche als ein Aktuatorwert für andere Motoreigenschaften als das Drehmoment verwendet werden kann. Motoren mit Kompressionszündung können Kraftstoffe verbrennen, die beispielsweise Diesel umfassen, indem die Kraftstoffe komprimiert werden.
  • Wenn der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung ist, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 kann ein langsamer Aktuator sein. Nachdem ein neuer Aktuatorwert empfangen wurde, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für das nachfolgende Zündungsereignis zu verändern. Wenn der Zündfunkenzeitpunkt (auch Zündfunkenvorverstellung genannt) für ein Zündungsereignis auf einen kalibrierten Wert eingestellt wird, wird ein maximales Drehmoment während des Verbrennungstakts unmittelbar nach diesem Zündungsereignis erzeugt. Eine Zündfunkenvorverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, kann jedoch den Drehmomentbetrag verringern, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird. Daher kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, das Motorausgangsdrehmoment durch ein Variieren der Zündfunkenvorverstellung zu verändern, sobald das nächste Zündungsereignis auftritt. Lediglich beispielhaft kann eine Tabelle mit Zündfunkenvorverstellungen, die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugausgestaltung ermittelt werden, und der kalibrierte Wert wird basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen aus der Tabelle ausgewählt.
  • Im Gegensatz dazu benötigen Änderungen in der Drosselöffnungsfläche länger, um das Motorausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drossel-Aktuatormodul 116 verändert die Drosselöffnungsfläche, indem der Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird. Sobald ein neuer Aktuatorwert empfangen wird, gibt es daher eine mechanische Verzögerung, wenn sich das Drosselventil 112 von seiner vorhergehenden Position basierend auf dem neuen Aktuatorwert in eine neue Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen basierend auf der Drosselventilöffnung Lufttransportverzögerungen in dem Einlasskrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in dem Einlasskrümmer 110 nicht als eine Erhöhung des Motorausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 in dem nächsten Einlasstakt zusätzliche Luft aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
  • Unter Verwendung dieser Aktuatoren als ein Beispiel kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die Drosselöffnungsfläche auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglichen würde, eine vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen. In der Zwischenzeit kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung eingestellt werden, die kleiner als die vorgesagte Drehmomentanforderung ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche eine ausreichende Luftströmung für den Motor 102 erzeugt, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wird der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der Momentandrehmomentanforderung nach spät verstellt (was das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein.
  • Wenn ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, beispielsweise wenn der Klimaanlagenkompressor gestartet wird oder wenn die Traktionssteuerung ermittelt, dass ein Radschlupf aufgehört hat, kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Zündungsereignis kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Zündfunkenvorverstellung auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der dem Motor 102 ermöglicht, das volle Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das Motorausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöht werden, ohne dass Verzögerungen aufgrund des Änderns der Drosselöffnungsfläche wahrgenommen werden.
  • Wenn der Motor 102 ein Motor mit Kompressionszündung ist, kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 können Emissionsaktuatoren sein. Auf diese Weise kann die Kraftstoffmasse basierend auf der Momentdrehmomentanforderung festgelegt werden, und die Drosselöffnungsfläche und der Ladedruck können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung festgelegt werden. Die Drosselöffnungsfläche kann mehr Luftströmung erzeugen, als notwendig ist, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erfüllen. Umgekehrt kann die erzeugte Luftströmung größer sein, als für eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erforderlich ist, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis üblicherweise mager ist und Änderungen in der Luftströmung das Motorausgangsdrehmoment nicht beeinflussen. Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein, und es kann durch das Einstellen der Kraftstoffströmung erhöht oder verringert werden.
  • Das Drossel-Aktuatormodul 116, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Ventil 170 können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch zu minimieren. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann einen Unterdruck erzeugen, um Abgase durch das AGR-Ventil 170 und in den Einlasskrümmer 110 zu saugen.
  • Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul 208 ermittelt, wie viel Drehmoment durch den Motor 102 erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Elektromotor 198 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann eine modifizierte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine modifizierte Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem Hybridsteuermodul 196 implementiert werden.
  • Die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern 14) in eine Antriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor oder nach dem Hybridoptimierungsmodul 208, als Teil von diesem oder an dessen Stelle auftreten.
  • Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der umgewandelten Momentandrehmomentanforderung. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung. Die vermittelten Drehmomente können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Anforderungen modifiziert wird.
  • Die anderen Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung resultieren, die das Motorausgangsdrehmoment dann verringert, wenn der Fahrer bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal niederdrückt, um ein Aufbrausen (einen schnellen Anstieg) der Motordrehzahl zu verhindern.
  • Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motorabschaltanforderung umfassen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können die kritischen Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen blockierten Anlasser, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt die Vermittlung die Motorabschaltanforderung als die gewinnende Anforderung aus, wenn eine Motorabschaltanforderung vorliegt. Wenn die Motorabschaltanforderung vorliegt, kann das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 Null als die vermittelten Drehmomente ausgeben.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Motorabschaltanforderung den Motor 102 separat von dem Vermittlungsprozess einfach abschalten. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann die Motorabschaltanforderung weiterhin empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu den anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben.
  • Ein RPM-Steuermodul 210 kann ebenfalls eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuermodul 210 können bei der Vermittlung vorherrschen, wenn sich das ECM 114 in einem RPM-Modus befindet. Der RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder von einer höheren Motordrehzahl aus nachläuft. Alternativ oder zusätzlich kann der RPM-Modus ausgewählt werden, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kleiner als ein vorbestimmter Drehmomentwert ist.
  • Das RPM-Steuermodul 210 empfängt eine Soll-RPM von einem RPM-Trajektorienmodul 212 und steuert die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, um die Differenz zwischen der Soll-RPM und der Ist-RPM zu verringern. Lediglich beispielhaft kann das RPM-Trajektorienmodul 212 eine linear abnehmende Soll-RPM für ein Ausrollen des Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlauf-RPM erreicht ist. Das RPM-Trajektorienmodul 212 kann dann damit fortfahren, die Leerlauf-RPM als die Soll-RPM auszugeben.
  • Ein Reserven/Lastenmodul 220 empfangt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung anpassen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt anschließend die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung an ein Betätigungsmodul 224 aus.
  • Lediglich beispielhaft kann ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen erfordern, dass die Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt wird. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann daher die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung über die angepasste Momentandrehmomentanforderung hinaus erhöhen, um einen nach spät verstellten Zündfunken für den Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, wie z. B. durch ein Testen des Äquivalenzverhältnisses mittels einer eingreifenden Diagnostik und/oder durch ein Spülen eines neuen Motors. Bevor diese Prozesse beginnen, kann eine Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Verringerungen in dem Motorausgangsdrehmoment schnell auszugleichen, die während dieser Prozesse daraus resultieren, dass das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird.
  • Das Reserven/Lastenmodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen oder erhöhen, wie z. B. des Betriebs der Servolenkungspumpe oder des Einrückens einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung (A/C-Kompressorkupplung). Die Reserve für das Einrücken der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zum ersten Mal anfordert. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöhen, während die angepasste Momentandrehmomentanforderung unverändert belassen wird, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Reserven/Lastenmodul 220 die Momentandrehmomentanforderung um die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
  • Das Betätigungsmodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung von dem Reserven/Lastenmodul 220. Das Betätigungsmodul 224 ermittelt, wie die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann für den Motortyp spezifisch sein. Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 für Motoren mit Funkenzündung gegenüber Motoren mit Kompressionszündung unterschiedlich implementiert werden oder unterschiedliche Steuerschemata verwenden.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 die Grenze zwischen den Modulen, die bei allen Motortypen üblich sind, und den Modulen definieren, die für den Motortyp spezifisch sind. Lediglich beispielhaft können die Motortypen solche mit Funkenzündung und mit Kompressionszündung umfassen. Die Module vor dem Betätigungsmodul 224, wie beispielsweise das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, können bei allen Motortypen üblich sein, während das Betätigungsmodul 224 und die nachfolgenden Module für den Motortyp spezifisch sein können.
  • Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 in einem Motor mit Funkenzündung das Öffnen des Drosselventils 112 als einen langsamen Aktuator variieren, was einen weiten Bereich für die Drehmomentsteuerung ermöglicht. Das Betätigungsmodul 224 kann Zylinder unter Verwendung des Zylinder-Aktuatormoduls 120 deaktivieren, was auch für einen weiten Bereich der Drehmomentsteuerung sorgt, aber ebenso langsam sein kann und Fahrbarkeits- und Emissionsprobleme mit sich bringen kann. Das Betätigungsmodul 224 kann den Zündfunkenzeitpunkt als einen schnellen Aktuator verwenden. Der Zündfunkenzeitpunkt kann jedoch keinen so großen Bereich für die Drehmomentsteuerung liefern. Zusätzlich kann sich der Betrag der Drehmomentsteuerung ändern, der mit Änderungen in dem Zündfunkenzeitpunkt möglich ist (als Zündfunkenreservekapazität bezeichnet), wenn sich die Luftströmung ändert.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung gleich sein und die Luftströmung derart einstellen, dass die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen der anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
  • Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte basierend auf der Luftdrehmomentanforderung ermitteln. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), eine Soll-Drosselfläche und/oder eine Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) steuern. Der Soll-MAP kann verwendet werden, um einen Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC kann verwendet werden, um Soll-Nockenphasenstellerpositionen zu ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Betrag des Öffnens des AGR-Ventils 170 ermitteln.
  • Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoff-Drehmomentanforderung erzeugen. Die Zündfunken-Drehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel der Zündfunken bezogen auf eine kalibrierte Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt werden soll (was das Motorausgangsdrehmoment verringert).
  • Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung kann von einem Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viele Zylinder deaktiviert werden sollen. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden.
  • Das Zylindersteuermodul 236 kann auch ein Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Kraftstofflieferung an die deaktivierten Zylinder zu stoppen, und es kann das Zündfunkensteuermodul 232 anweisen, die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder zu stoppen. Bei verschiedenen Implementierungen stoppt das Zündfunkensteuermodul 232 die Lieferung des Zündfunkens für einen Zylinder nur, sobald ein beliebiges Luft/Kraftstoffgemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden war, verbrannt worden ist.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 ein Hydrauliksystem umfassen, das Einlass- und/oder Auslassventile für einen oder mehrere Zylinder von den entsprechenden Nockenwellen selektiv abkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. Lediglich beispielhaft werden die Ventile für die Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinder-Aktuatormodul 120 entweder hydraulisch angekoppelt oder abgekoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können die Zylinder deaktiviert werden, indem die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern einfach gestoppt wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile gestoppt wird. Bei solchen Implementierungen kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 weggelassen werden.
  • Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung von dem Betätigungsmodul 224 die Kraftstoffmenge variieren, die an jeden Zylinder geliefert wird. Während des normalen Betriebs eines Motors mit Funkenzündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem luftgeführten Modus arbeiten, in dem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten, indem die Kraftstoffströmung basierend auf der Luftströmung gesteuert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergeben wird, wenn sie mit dem momentanen Betrag der Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 mittels der Kraftstoffzufuhrrate anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen.
  • Bei Systemen mit Kompressionszündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem kraftstoffgeführten Modus arbeiten, bei dem das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder ermittelt, welche die Kraftstoff-Drehmomentanforderung erfüllt, während die Emissionen, das Geräusch und der Kraftstoffverbrauch minimiert werden. In dem kraftstoffgeführten Modus wird die Luftströmung basierend auf der Kraftstoffströmung gesteuert, und sie kann gesteuert werden, um ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu ergeben. Zusätzlich kann das Luft/Kraftstoffverhältnis oberhalb eines vorbestimmten Niveaus gehalten werden, das bei dynamischen Motorbetriebsbedingungen die Erzeugung von schwarzem Rauch verhindern kann.
  • Eine Moduseinstellung kann ermitteln, wie das Betätigungsmodul 224 die angepasste Momentandrehmomentanforderung behandelt. Die Moduseinstellung kann an das Betätigungsmodul 224 geliefert werden, beispielsweise durch das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, und sie kann Modi auswählen, die einen inaktiven Modus, einen gefälligen Modus, eines Maximalbereichsmodus und einen Selbstbetätigungsmodus umfassen.
  • In dem inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 224 die angepasste Momentandrehmomentanforderung ignorieren und das Motorausgangsdrehmoment basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung einstellen. Das Betätigungsmodul 224 kann daher die Zündfunken-Drehmomentanforderung, die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und die Kraftstoff-Drehmomentanforderung auf die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung einstellen, was das Motorausgangsdrehmoment für die gegenwärtigen Motorluftströmungsbedingungen maximiert. Alternativ kann das Betätigungsmodul 224 diese Anforderungen auf vorbestimmte (beispielsweise unerreichbar hohe) Werte einstellen, um Drehmomentverringerungen durch die Zündfunkenverstellung nach spät, das Deaktivieren von Zylindern oder das Verringern des Kraftstoff/Luftverhältnisses auszuschließen.
  • In dem gefälligen Modus gibt das Betätigungsmodul 224 die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung aus und versucht, die angepasste Momentandrehmomentanforderung zu erreichen, indem nur die Zündfunkenvorverstellung angepasst wird. Das Betätigungsmodul 224 gibt daher die angepasste Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung aus. Das Zündfunkensteuermodul 232 wird den Zündfunken so weit wie möglich nach spät verstellen, um zu versuchen, die Zündfunken-Drehmomentanforderung zu erreichen. Wenn die Verringerung des Soll-Drehmoments größer als die Zündfunkenreservekapazität ist (der Betrag der durch die Zündfunkenverstellung nach spät erreichbaren Drehmomentverringerung), kann die Drehmomentverringerung nicht erreicht werden. Das Motorausgangsdrehmoment wird dann größer als die angepasste Momentandrehmomentanforderung sein.
  • In dem Maximalbereichsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung ausgeben. Zusätzlich kann das Betätigungsmodul 224 die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung verringern (wodurch Zylinder deaktiviert werden), wenn die Verringerung der Zündfunkenvorverstellung alleine nicht in der Lage ist, die angepasste Momentandrehmomentanforderung zu erreichen.
  • In dem Selbstbetätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung basierend auf der angepassten Momentandrehmomentanforderung verringern. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Luftdrehmomentanforderung nur so weit verringert werden, wie es notwendig ist, um dem Zündfunkensteuermodul 232 zu erlauben, die angepasste Momentandrehmomentanforderung durch ein Anpassen der Zündfunkenvorverstellung zu erreichen. Daher wird die angepasste Momentandrehmomentanforderung in dem Selbstbetätigungsmodus erreicht, während die Luftdrehmomentanforderung so wenig wie möglich angepasst wird. Mit anderen Worten wird die Verwendung der relativ langsam ansprechenden Drosselventilöffnung minimiert, indem die schnell ansprechende Zündfunkenvorverstellung so weit wie möglich verringert wird. Dies ermöglicht dem Motor 102, so schnell wie möglich zu dem Erzeugen der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung zurückzukehren.
  • Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann das Ausgangsdrehmoment des Motors 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung der Motorluftströmungsparameter auszuführen, wie z. B. der Drosselfläche, des MAP und der Phasenstellerpositionen. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung wie z. B. T = f(APC,S,I,E,AF,OT,#) (1) definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der momentanen Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenvorverstellung (S), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie z. B. der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
  • Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die APC basierend auf der gemessenen MAF und der momentanen RPM ermitteln, wodurch eine Luftregelung basierend auf der Ist-Luftströmung ermöglicht wird. Die verwendeten Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerpositionen können auf Ist-Positionen basieren, wenn sich die Phasensteller zu den angewiesenen Positionen bewegen können.
  • Die Ist-Zündfunkenvorverstellung kann verwendet werden, um das Ist-Motorausgangsdrehmoment zu schätzen. Wenn ein kalibrierter Zündfunkenvorverstellungswert verwendet wird, um das Drehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment oder einfach als Luftdrehmoment bezeichnet werden. Das Luftdrehmoment kann eine Schätzung sein, wie viel Drehmoment der Motor bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen könnte, wenn die Zündfunkenverstellung nach spät aufgehoben werden würde (d. h. der Zündfunkenzeitpunkt auf den kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswert eingestellt werden würde) und allen Zylindern Kraftstoff zugeführt werden würde.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Flächensignal an das Drossel-Aktuatormodul 116 ausgeben. Das Drossel-Aktuatormodul 116 regelt dann das Drosselventil 112, um die Soll-Drosselfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das Soll-Flächensignal basierend auf einem inversen Drehmomentmodell und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung auszuführen. Beispielsweise kann das Soll-Flächensignal gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruck-Aktuatormodul 164 zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (z. B. den Turbolader, der die Turbine 160-1 und den Kompressor 160-2 umfasst) und/oder Turbokompressoren.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Soll-Luft-pro-Zylinder-Signal (Soll-APC-Signal) an ein Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben. Basierend auf dem Soll-APC-Signal und dem RPM-Signal kann das Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 die Positionen des Einlass- und/oder des Auslass-Nockenphasenstellers 148 und 150 unter Verwendung des Phasensteller-Aktuatormoduls 158 steuern.
  • Wieder auf das Zündfunkensteuermodul 232 Bezug nehmend, können die kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswerte basierend auf verschiedenen Motorbetriebsbedingungen variieren. Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um diese nach der Soll-Zündfunkenvorverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (Tdes) kann die Soll-Zündfunkenvorverstellung (Sdes) ermittelt werden basierend auf Sdes = T–1(Tdes,APC,I,E,AF,OT,#) (2).
  • Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
  • Wenn die Zündfunkenvorverstellung auf die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei einem mittleren Bestdrehmoment (MBT) liegen. Das MBT bezieht sich auf das maximale Motorausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfunkenvorverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer Oktanzahl größer als ein vorbestimmter Schwellenwert und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Die Zündfunkenvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunken bezeichnet. Die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung kann sich beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren von dem MBT-Zündfunken leicht unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündfunkenvorverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
  • Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung des PDC-Moduls 202 veranschaulicht. Wie vorstehend diskutiert wurde, steuert das PDC-Modul 202 die Motordrehzahl selektiv während einer zweiten Dauer eines Ereignisses mit negativem Spiel und einer dritten Dauer im Anschluss an das Ereignis mit negativem Spiel, die beginnt, wenn der Antriebsstrang 12 von dem Zustand mit negativem Spiel des Ereignisses mit negativem Spiel in einen Zustand ohne Spiel eintritt. Das PDC-Modul 202 umfasst ein Antriebsstrangstörungssteuerungs-Aktivierungsmodul (PDC-Aktivierungsmodul) 300, ein Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302, ein Spielzustand-Ermittlungsmodul 304, ein TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 und ein Drehzahlsteuermodul 308.
  • Das PDC-Aktivierungsmodul ermittelt basierend auf verschiedenen empfangenen Antriebsstrangsignalen, ob allgemeine Aktivierungskriterien zum Aktivieren der PDC-Steuerung erfüllt sind. Normalerweise können die allgemeinen Aktivierungsbedingungen für die PDC-Steuerung erfüllt sein, wenn es keine vorrangigen Gründe gibt, die PDC-Steuerung nicht zu aktivieren. Vorrangige Grunde können existieren, wenn bestimmte Achsendrehmomentanforderungen und/oder Antriebsdrehmomentanforderungen vorliegen. Als ein Beispiel kann eine Achsendrehmomentanforderung durch das Traktionssteuersystem für ein Reduzieren des Motorausgangsdrehmoments einen vorrangigen Grund liefern, die PDC-Steuerung nicht zu aktivieren. Andere Beispiele umfassen Antriebsdrehmomentanforderungen, die Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern des Abwürgens und Drehmomentverringerungen liefern, um Gangwechsel aufzunehmen. Das PDC-Aktivierungsmodul 300 gibt ein Signal (PDC-Aktivierung) aus, das angibt, ob die PDC-Steuerung momentan aktiviert ist.
  • Das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 ermittelt die Rotationsenergie, die dem Antriebsstrang 12 zugeführt wird, periodisch während Dauern, während der der Antriebsstrang 12 in einem Zustand mit negativem Spiel arbeitet. Insbesondere ermittelt das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 periodisch die Rotationsenergie während einer ersten Dauer jedes Ereignisses mit negativem Spiel. Das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 gibt ein Signal (Rotationsenergie) aus, das die momentan ermittelte Rotationsenergie angibt. Die Rotationsenergie wird an das Drehzahlsteuermodul 308 übertragen.
  • Die Rotationsenergie ist ein Maß der Rotationsenergie, die dem Antriebsstrangsystem 12 als ein System zugeführt wird, und sie kann daher ein Maß der Systemenergie sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Rotationsenergie durch verschiedene Quellen des Antriebsdrehmoments, die den Motor 102 umfassen, dem Antriebsstrang 12 zugeführt werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Rotationsenergie ein Maß der Arbeit, die erforderlich ist, um den Motor 102 von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl zu beschleunigen, die größer als die erste Drehzahl ist. Dementsprechend ermittelt das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 die Rotationsenergie, indem eine Beschleunigungsrate (z. B. in Umdrehungen/Sekunde-Sekunde-Sekunde) der Motordrehzahl ermittelt wird. Das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 empfängt die Motordrehzahl mittels des RPM-Sensors 180 und den Spielzustand von dem Spielzustand-Ermittlungsmodul 304, und es ermittelt die Rotationsenergie periodisch basierend auf den empfangenen Signalen.
  • Das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 überwacht einen oder mehrere Betriebszustände des Antriebsstrangs 12 und ermittelt den momentanen Spielzustand des Antriebsstrangs 12 basierend auf den überwachten Betriebszuständen. Das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 gibt ein Signal (Spielzustand) aus, das den momentan ermittelten Spielzustand angibt. Der Spielzustand wird an das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 und das Drehzahlsteuermodul 308 übertragen.
  • Der Spielzustand wird ermittelt, indem ermittelt wird, wann der Antriebsstrang 12 zwischen einem Zustand mit negativem Spiel und einem Zustand ohne Spiel wechselt. Indem die Wechsel detektiert werden, kann auch das Auftreten von Ereignissen mit negativem Spiel detektiert werden. Die Wechsel können basierend auf Betriebszuständen ermittelt werden, wie beispielsweise dem Motorausgangsdrehmoment und der TCC-Schlupfrate, ohne auf diese beschränkt zu sein. Im Allgemeinen versteht es sich, dass ein Wechsel von einem Zustand ohne Spiel in einen Zustand mit negativem Spiel auftreten kann, wenn das Motorausgangsdrehmoment und/oder die TCC-Schlupfrate negativ sind. Es versteht sich auch, dass der anschließende Wechsel von dem Zustand mit negativem Spiel in den Zustand ohne Spiel auftreten kann, nachdem das Motorausgangsdrehmoment und/oder die TCC-Schlupfrate wieder positiv werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel ermittelt das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 die Wechsel basierend auf dem geschätzten Motorausgangsdrehmoment, das durch das Drehmomentschätzmodul 244 ausgegeben wird, und einer TCC-Schlupfrate, die durch das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 ausgegeben wird. Spezieller ermittelt das Spielzustand-Ermittlungsmodul die Wechsel basierend auf dem Ist-Motorausgangsdrehmoment. Der erste Wechsel von einem Zustand ohne Spiel in einen Zustand mit negativem Spiel kann ermittelt werden, indem ermittelt wird, wann das Ist-Motorausgangsdrehmoment negativ und kleiner als ein erstes vorbestimmtes Drehmoment ist und/oder die TCC-Schlupfrate negativ und kleiner als eine erste vorbestimmte Schlupfrate ist.
  • Der anschließende zweite Wechsel von dem Zustand mit negativem Spiel zurück in den Zustand ohne Spiel wird ermittelt, indem ermittelt wird, wann das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als ein zweites vorbestimmtes Drehmoment ist und/oder wann die TCC-Schlupfrate größer als eine zweite vorbestimmte Schlupfrate ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Spielzustand-Ermittlungsmodul ermitteln, dass der anschließende Wechsel nach einer vorbestimmten Dauer aufgetreten ist, für die das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als Null bleibt. Es versteht sich, dass der anschließende Wechsel von dem Zustand mit negativem Spiel zurück in den Zustand ohne Spiel innerhalb einer konsistenten Dauer auftreten kann, nach der das Motorausgangsdrehmoment über Null hinaus zunimmt. Dementsprechend gibt das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Signal aus, das den momentanen Spielzustand angibt, der basierend auf dem Ist-Motorausgangsdrehmoment, einer Dauer, für die das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als Null bleibt, und/oder der TCC-Schlupfrate ermittelt wird.
  • Das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 überwacht einen oder mehrere Betriebszustände des Antriebsstrangs 12 und ermittelt periodisch die TCC-Schlupfrate des TC 26. Das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 gibt ein Signal (TCC-Schlupfrate) aus, das die momentan ermittelte TCC-Schlupfrate angibt. Die TCC-Schlupfrate wird an das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 und das Drehzahlsteuermodul 308 übertragen.
  • Die TCC-Schlupfrate ist ein Maß einer Differenz zwischen einer ersten Drehzahl einer Pumpe (nicht gezeigt) des TC 26, die mit der Kurbelwelle des Motors 102 gekoppelt ist, und einer zweiten Drehzahl einer Turbine (nicht gezeigt), die mit einer Eingangswelle (nicht gezeigt) des Getriebes 22 gekoppelt ist. Negative Schlupfraten treten auf, wenn die Pumpendrehzahl kleiner als die Turbinendrehzahl ist. Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann die TCC-Schlupfrate basierend auf einer Differenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle und einer Drehzahl des Getriebes 22 ermittelt werden. Dementsprechend ermittelt das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 die TCC-Schlupfrate, indem eine Differenz zwischen der Kurbelwellendrehzahl, die durch den RPM-Sensor 180 ausgegeben wird, und einer Drehzahl des Getriebes 22 (Getriebe-RPM) ermittelt wird. Die Drehzahl des Getriebes 22 kann von einem Sensor (nicht gezeigt) erhalten werden, der die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes 22 misst. Das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 erzeugt das TCC-Schlupfratensignal basierend auf der Differenz zwischen der momentanen Kurbelwellendrehzahl und der momentanen Getriebe-RPM.
  • Das Drehzahlsteuermodul 308 überwacht verschiedene Betriebszustände des Antriebsstrangs 12 und gibt Endantriebs-Drehmomentanforderungen selektiv aus, um die Motordrehzahl während jedes Ereignisses mit negativem Spiel und nach diesem auf die gewünschte Weise zu steuern. Die Endantriebs-Drehmomentanforderungen umfassen eine vorausgesagte Drehmomentanforderung (vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC) und eine Momentandrehmomentanforderung (MomentandrehmomentanforderungPDC).
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel überwacht das Drehzahlsteuermodul 308 den Spielzustand, die Rotationsenergie, die TCC-Schlupfrate, das Ist-Motorausgangsdrehmoment, die Motordrehzahl und andere Antriebsstrangsignale, die durch das Drehzahlsteuermodul 308 empfangen werden. Die anderen Antriebsstrangsignale können die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentdrehmomentanforderung, die von dem Reserven/Lastenmodul 220 ausgegeben werden, und die Reserve/Lastanforderungen umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das Drehzahlsteuermodul 308 gibt die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC basierend auf den verschiedenen empfangenen Signalen aus.
  • Die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC können eine Drehmomentreserve erzeugen, die Reserve/Lastanforderungen aufnehmen kann, aber nicht an diese gebunden ist. Allgemein ausgedrückt ist die MomentdrehmomentanforderungPDC der Betrag des Achsendrehmoments, das momentan gewünscht wird, um die Zunahme in der Motordrehzahl auf die vorbestimmten Raten zu begrenzen. Die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC ist der Betrag des Achsendrehmoments, das nach dem Ereignis mit negativem Spiel benötigt werden kann, um die Fahrerdrehmomentanforderung und/oder die Reserve/Lastanforderungen zu erfüllen.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann das Drehzahlsteuermodul 308 die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC ausgeben, während das PDC-Aktivierungssignal angibt, dass die PDC-Steuerung aktiviert ist, und das Spielzustandssignal angibt, dass der Antriebsstrang 12 in einem Zustand mit negativem Spiel arbeitet. Die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC werden während einer Dauer ausgegeben, der zweiten Dauer, während der das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als Null ist, die Rotationsenergie größer als die vorbestimmte Energie ist und die TCC-Schlupfrate innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Bereich zwischen ungefähr zwanzig RPM und sechzig RPM liegen. Der vorbestimmte Bereich kann auf der Rotationsenergie basieren.
  • Die zweite Dauer endet, wenn das Ereignis mit negativem Spiel beendet ist. Die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC können weiterhin während einer Dauer ausgegeben werden, der dritten Dauer im Anschluss an die zweite Dauer, um die Motordrehzahl mit der zweiten vorbestimmten Rate zu erhöhen. Das Drehzahlsteuermodul 308 kann an dem Ende der dritten Dauer aufhören, die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC auszugeben.
  • Nun auf 5–6 Bezug nehmend, ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Steuern eines Motors eines Antriebsstrangs (z. B. des Antriebsstrangs 12) gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Verfahren 400 ist ein Verfahren zum Verringern des Auftretens und/oder der Heftigkeit von Antriebsstrangstörungen aufgrund von Wechseln des Antriebsstrangs zwischen einem Zustand mit negativem Spiel und einem Zustand ohne Spiel. Das Verfahren 400 kann durch ein Computerprogramm implementiert werden, das durch ein oder mehrere Module eines Motorsystems ausgeführt wird, wie beispielsweise des Motorsystems 100, das vorstehend diskutiert wurde. Dementsprechend wird das Verfahren 400 der Einfachheit halber unter Bezugnahme auf das Motorsystem 100 beschrieben. Auf diese Weise kann der Betrieb der verschiedenen Module des Motorsystems 100, und insbesondere des PDC-Moduls 202, ebenso vollständiger beschrieben werden.
  • Die Steuerung gemäß dem Verfahren 400 beginnt bei 402, wo das PDC-Aktivierungssteuerungsmodul 300 ermittelt, ob allgemeine Aktivierungskriterien zum Aktivieren der PDC-Steuerung erfüllt sind. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend bei 404 fortfahren, ansonsten kann die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt werden, wie es gezeigt ist.
  • Bei 404 beginnt das Drehzahlsteuermodul 308, das Motorausgangsdrehmoment zu überwachen. Insbesondere beginnt das Drehzahlsteuermodul 308, das Ist-Motorausgangsdrehmoment zu überwachen, das durch das Drehmomentschätzmodul 244 übertragen wird.
  • Bei 406 beginnt das Drehzahlsteuermodul 308, die TCC-Schlupfrate zu überwachen, die durch das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 übertragen wird.
  • Bei 408 beginnt das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304, den Spielzustand des Antriebsstrangs 12 periodisch zu ermitteln.
  • Bei 410 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308 basierend auf dem Spielzustand, der durch das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 übertragen wird, ob der Antriebsstrang 12 in einem Zustand mit negativem Spiel arbeitet. Wenn der Antriebsstrang 12 in einem Zustand mit negativem Spiel arbeitet, kann die Steuerung anschließend zu 412 voranschreiten, ansonsten kann die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt werden, wie es gezeigt ist.
  • Bei 412 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308, ob das Motorausgangsdrehmoment und spezieller das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als Null ist. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend zu 414 voranschreiten, ansonsten kann die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt werden, wie es gezeigt ist. Indem es evaluiert, ob das Motorausgangsdrehmoment größer als Null ist, kann das Drehzahlsteuermodul 308 ermitteln, ob ein Wechsel von dem Zustand mit negativem Spiel in den Zustand ohne Spiel bevorsteht.
  • Bei 414 beginnt das Drehzahlsteuermodul 308 eine Länge einer Dauer zu überwachen, für die das Motorausgangsdrehmoment größer als Null bleibt. Bei 416 beginnt das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302, die Rotationsenergie periodisch zu ermitteln, die dem Antriebsstrang 12 zugeführt wird. Die Rotationsenergie kann basierend auf einer Beschleunigungsrate der Motordrehzahl ermittelt werden. Bei 418 beginnt das Drehzahlsteuermodul 308, die Rotationsenergie zu überwachen, die durch das Energiezufuhr-Ermittlungsmodul 302 übertragen wird.
  • Bei 420 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308, ob die momentane Rotationsenergie größer als die vorbestimmte Energie ist. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend zu 422 voranschreiten, ansonsten kann die Steuerung zu 430 voranschreiten.
  • Bei 422 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308, ob die momentane TCC-Schlupfrate, die durch das TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul 306 übertragen wird, innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend zu 424 voranschreiten, ansonsten kann die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt werden, wie es gezeigt ist.
  • Bei 424 beginnt das Drehzahlsteuermodul 308, die Zunahmen in der Motordrehzahl auf die erste vorbestimmte Rate zu begrenzen. Das Drehzahlsteuermodul 308 begrenzt die Zunahmen der Motordrehzahl durch eine Regelung des Motorausgangsdrehmoments. Insbesondere begrenzt das Drehzahlsteuermodul 308 die Zunahmen in der Motordrehzahl, indem die Endantriebs-Drehmomentanforderungen, die vorausgesagte DrehmomentanforderungPDC und die MomentandrehmomentanforderungPDC ausgegeben werden. Die Endantriebs-Drehmomentanforderungen können auf der momentanen Motordrehzahl, dem Ist-Motorausgangsdrehmoment, der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der angepassten Momentandrehmomentanforderung sowie auf den Reserve/Lastanforderungen basieren.
  • Bei 426 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308 basierend auf dem Spielzustand, der durch das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 übertragen wird, ob das Ereignis mit negativem Spiel vorüber ist. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend zu 428 voranschreiten, ansonsten kann die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt werden, wie es gezeigt ist. Das Drehzahlsteuermodul 308 ermittelt, dass das Ereignis mit negativem Spiel vorüber ist, wenn das Spielzustandssignal von der Angabe, dass der Antriebsstrang 12 in einem Zustand mit negativem Spiel arbeitet, auf die Angabe umschaltet, dass der Antriebsstrang 12 in einem Zustand ohne Spiel arbeitet. Wie vorstehend diskutiert wurde, basiert der Betriebszustand, der durch das Spielzustandssignal angegeben wird, auf dem Ist-Motorausgangsdrehmoment, einer Dauer, für die das Ist-Motorausgangsdrehmoment größer als Null bleibt, und/oder der TCC-Schlupfrate.
  • Bei 428 begrenzt das Drehzahlsteuermodul 308 die Zunahmen in der Motordrehzahl auf die zweite vorbestimmte Rate für die dritte Dauer, die beginnt, wenn das Drehzahlsteuermodul 308 bei 426 ermittelt, dass das Ereignis mit negativem Spiel vorüber ist. Folglich beginnt die dritte Dauer an einem Ende der zweiten Dauer, während der die Motordrehzahl gemäß 424 begrenzt wird. Das Drehzahlsteuermodul 308 kann die Zunahmen in der Motordrehzahl für die dritte Dauer begrenzen, um einen schnellen Anstieg in der Motordrehzahl im Anschluss an die zweite Dauer zu vermeiden, während der die Motordrehzahl auf die erste vorbestimmte Rate begrenzt wird. Von 428 aus kann die Steuerung zu dem Start (5) zurückkehren, wie es gezeigt ist, um eine weitere Steuerschleife gemäß dem Verfahren 400 zu beginnen.
  • Bei 430 ermittelt das Drehzahlsteuermodul 308 basierend auf dem Spielzustand, der durch das Spielzustand-Ermittlungsmodul 304 übertragen wird, auf eine ähnliche Weise wie diejenige, die vorstehend bei 426 beschrieben und diskutiert wurde, ob das Ereignis mit negativem Spiel vorüber ist. Wenn ja, kann die Steuerung anschließend zu dem Start (5) zurückkehren, wie es gezeigt ist, um eine weitere Steuerschleife gemäß dem Verfahren 400 zu beginnen, ansonsten kann die Steuerung zu 414 zurückkehren und voranschreiten, wie es vorstehend diskutiert wurde.
  • Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.
  • Bezugszeichenliste
  • ZU Fig. 2
    • 104
    Fahrereingabemodul
    114
    Motorsteuermodul
    116
    Drossel-Aktuatormodul
    120
    Zylinder-Aktuatormodul
    124
    Kraftstoff-Aktuatormodul
    126
    Zündfunken-Aktuatormodul
    158
    Phasensteller-Aktuatormodul
    160-1
    Turbo (heiß)
    160-2
    Turbo (kalt)
    164
    Ladedruck-Aktuatormodul
    172
    AGR-Aktuatormodul
    194
    Getriebesteuermodul
    196
    Hybridsteuermodul
    198
    Elektromotor
    ZU Fig. 3
    114
    Motorsteuermodul
    116
    Drossel-Aktuatormodul
    120
    Zylinder-Aktuatormodul
    124
    Kraftstoff-Aktuatormodul
    126
    Zündfunken-Aktuatormodul
    158
    Phasensteller-Aktuatormodul
    164
    Ladedruck-Aktuatormodul
    196
    Hybridsteuermodul
    200
    Fahrerdrehmomentmodul
    202
    Antriebsstrang-Störungssteuermodul
    204
    Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul
    206
    Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul
    208
    Hybridoptimierungsmodul
    220
    Reserven/Lastenmodul
    224
    Betätigungsmodul
    228
    Luftsteuermodul
    232
    Zündfunkensteuermodul
    236
    Zylindersteuermodul
    240
    Kraftstoffsteuermodul
    244
    Drehmomentschätzmodul
    248
    Ladedruck-Zeitplanungsmodul
    252
    Phasensteller-Zeitplanungsmodul
    ZU Fig. 4
    202
    Antriebsstrang-Störungssteuermodul
    300
    PDC-Aktivierungsmodul
    302
    Energiezufuhr-Ermittlungsmodul
    304
    Spielzustand-Ermittlungsmodul
    306
    TCC-Schlupfraten-Ermittlungsmodul
    308
    Drehzahlsteuermodul
    ZU Fig. 5
    402
    Allgemeine PDC-Aktivierungskriterien erfüllt?
    404
    Überwache Motorausgangsdrehmoment
    406
    Überwache TCC-Schlupfrate
    408
    Ermittle Spielzustand des Antriebsstrangs periodisch
    410
    Arbeitet Antriebsstrang in einem Zustand mit negativem Spiel?
    412
    Motorausgangsdrehmoment > 0?
    414
    Überwache Dauer mit positivem Motorausgangsdrehmoment
    416
    Ermittle Rotationsenergie periodisch, die dem Antriebsstrang zugeführt wird
    ZU Fig. 6
    418
    Überwache Rotationsenergie
    420
    Rotationsenergie > vorbestimmte Energie?
    422
    TCC-Schlupfrate innerhalb des vorbestimmten Bereichs?
    424
    Beginne, die Zunahme in der Motordrehzahl für die zweite Dauer auf die erste vorbestimmte Rate zu begrenzen
    426
    Ereignis mit negativem Spiel vorüber?
    428
    Begrenze Zunahme in der Motordrehzahl für die dritte Dauer auf die zweite vorbestimmte Rate
    430
    Ereignis mit negativem Spiel vorüber?

Claims (10)

  1. Steuersystem für einen Antriebsstrang, der einen Motor aufweist, wobei das Steuersystem umfasst: ein Energieermittlungsmodul, das eine Rotationsenergie ermittelt, die dem Antriebsstrang während einer ersten Dauer eines Ereignisses mit negativem Spiel des Antriebsstrangs zugeführt wird; und ein Drehzahlsteuermodul, das eine Zunahme in einer Drehzahl des Motors während einer zweiten Dauer des Ereignisses mit negativem Spiel im Anschluss an die erste Dauer basierend auf der Rotationsenergie selektiv auf eine erste vorbestimmte Rate begrenzt.
  2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Dauer endet, wenn ein Ausgangsdrehmoment des Motors größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist.
  3. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehzahlsteuermodul die Zunahme begrenzt, indem eine Drehmomentabgabe des Motors gesteuert wird.
  4. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehzahlsteuermodul die Drehzahl während einer dritten Dauer, die an einem Ende der zweiten Dauer beginnt, selektiv mit einer zweiten vorbestimmten Rate erhöht.
  5. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehzahlsteuermodul die Zunahme während der zweiten Dauer begrenzt, wenn die Rotationsenergie größer als eine vorbestimmte Energie ist.
  6. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Energie auf der Drehzahl basiert.
  7. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Rotationsenergie auf einer Beschleunigungsrate der Drehzahl basiert und wobei das Drehzahlsteuermodul die Zunahme begrenzt, wenn die Beschleunigungsrate größer als eine vorbestimmte Beschleunigungsrate ist.
  8. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehzahlsteuermodul die Zunahme während der zweiten Dauer begrenzt, während eine Drehmomentwandler-Schlupfrate eines Getriebes des Antriebsstrangs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
  9. Steuersystem nach Anspruch 8, wobei der vorbestimmte Bereich auf der Rotationsenergie basiert.
  10. Steuersystem nach Anspruch 8, wobei die zweite Dauer endet, wenn die Drehmomentwandler-Schlupfrate eine obere Grenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet.
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