DE102011102520B4

DE102011102520B4 - Steuersysteme für die wahlweise Zylinderabschaltung

Info

Publication number: DE102011102520B4
Application number: DE102011102520.4A
Authority: DE
Inventors: Qi Ma; Robert Douglas Shafto
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102287273A; US8972150B2; DE102011102520A1; CN102287273B; US20110295489A1

Abstract

Motorsteuersystem für ein Auto-Stopp/Start-Fahrzeug, wobei das Motorsteuersystem umfasst: ein Modussteuermodul, das wahlweise ein Motorstartereignis initiiert, wenn ein Motorstartbefehl erzeugt wird; und ein Aktuatorsteuermodul, das einen Motor während des Motorstartereignisses anlässt, das Kraftstoff an einen ersten Zylinder des Motors liefert, während der Motor angelassen wird, und das wahlweise Kraftstoff zu einem zweiten Zylinder des Motors basierend auf einem Vergleich zwischen einer vorhergesagten Motordrehzahl und einer Zielmotordrehzahl sperrt, während der Motor angelassen wird, wobei der zweite Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder kommt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf Motordrehzahlsteuersysteme und -verfahren.
HINTERGRUND
Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Arbeit der vorliegend genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
In einen Motor wird durch einen Einlasskrümmer Luft angesaugt. Eine Drosselklappe steuert die Luftströmung in den Motor. Die Luft mischt sich mit Kraftstoff von einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird innerhalb eines oder mehrerer Zylinder des Motors verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann z. B. durch Einspritzung des Kraftstoffs oder durch einen durch eine Zündkerze gelieferten Zündfunken initiiert werden.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentabgabe des Motors. Unter bestimmten Umständen kann das ECM den Motor zwischen Fahrzeugstart (z. B. Zündschlüssel EIN) und Fahrzeugabschalten (z. B. Zündschlüssel AUS) abschalten. Das ECM kann den Motor z. B. wahlweise abschalten, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erhöhen (d. h. den Kraftstoffverbrauch zu verringern). Das ECM kann den Motor zu einem späteren Zeitpunkt starten.
Die DE 196 23 151 A1 betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung eines mehrzylindrigen Motors, die die Kraftstoffeinspritzung beim Anlaufen des Motors zu einem Teil der Zylinder stoppt. Es wird insbesondere die Anzahl der Zylinder verringert, welchen beim Anlaufen des Motors die notwendige Menge Kraftstoff eingespritzt werden sollte, wenn sich der Motor in einem Zustand eines leichteren Startens befindet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überschwingen und Motorhochdrehen eines Motors beim Anlassen zu verringern und somit eine ungewollte Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motorsteuersystem für ein Auto-Stopp/Start-Fahrzeug enthält ein Modussteuermodul und ein Aktuatorsteuermodul. Das Modussteuermodul initiiert wahlweise ein Motorstartereignis, wenn ein Motorstartbefehl erzeugt wird. Das Aktuatorsteuermodul lässt einen Motor während des Motorstartereignisses an, liefert an einen ersten Zylinder des Motors Kraftstoff, während der Motor angelassen wird, und sperrt wahlweise Kraftstoff zu einem zweiten Zylinder des Motors basierend auf einem Verhältnis zwischen einer vorhergesagten Motordrehzahl und einer Zielmotordrehzahl, während der Motor angelassen wird. Der zweite Zylinder kommt in einer Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder.
Offenbart wird auch ein Motorsteuerverfahren für ein Auto-Stopp/Start-Fahrzeug, welches enthalten kann: wahlweises Initiieren eines Motorstartereignisses, wenn ein Motorstartbefehl erzeugt wird; Anlassen eines Motors während des Motorstartereignisses; Liefern von Kraftstoff an einen ersten Zylinder des Motors, während der Motor angelassen wird; und wahlweises Sperren des Kraftstoffs zu einem zweiten Zylinder des Motors, während der Motor angelassen wird. Der zweite Zylinder kommt in einer Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder.
In nochmals anderen Merkmalen können die oben beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert werden, das durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann in einem konkreten computerlesbaren Medium wie etwa, aber nicht beschränkt auf, einem Speicher, einer nichtflüchtigen Datenablage und/oder anderen geeigneten konkreten Ablagemedien liegen.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 beispielhafte Graphen der Motordrehzahl und des Krümmerabsolutdrucks (MAP) als Funktionen der Zeit in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung enthält;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein beispielhafter Modusablaufplan in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein beispielhafter Graph verschiedener Motordrehzahlen als Funktionen der Zeit in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
6 ein Ablaufplan ist, der ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern von Kraftstoff und Zündfunken während eines Motorstartereignisses in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Angabe ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C hier verwendet ist, soll er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nichtausschließenden logischen Oder bedeuten. Es ist festzustellen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
Wie der Begriff Modul hier verwendet ist, bezieht er sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung und/oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Motorsteuermodul (ECM) kann einen Motor eines Fahrzeugs wahlweise starten und abschalten. Nur beispielhaft kann das ECM den Motor starten und abschalten, wenn dies durch einen Nutzer wie etwa über einen Zündschlüssel oder eine Taste angewiesen wird. Ein Zündschlüsselzyklus kann sich auf eine Zeitdauer zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn der Nutzer den Fahrzeugstart anweist, und einem zweiten Zeitpunkt, wenn der Nutzer das Fahrzeugabschalten anweist, beziehen.
Das ECM kann den Motor während eines Zündschlüsselzyklus unter bestimmten Umständen wahlweise abschalten und starten. Ein Auto-Stopp-Ereignis bezieht sich auf ein Motorabschalten, das während eines Zündschlüsselzyklus ausgeführt wird. Das ECM kann ein Auto-Stopp-Ereignis wahlweise initiieren, um z. B. den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Ein Auto-Start-Ereignis bezieht sich auf einen Motorstart, der während eines Zündschlüsselzyklus nach einem Auto-Stopp-Ereignis ausgeführt wird.
Während der Motor abgeschaltet ist, nähert sich der Druck innerhalb eines Einlasskrümmers des Motors dem Luftdruck an und kann ihn erreichen. Wenn der Motor mit dem Druck bei oder nahe dem Luftdruck gestartet wird, kann eine Luft pro Zylinder (APC) bei oder nahe einer APC sein, die erzielt wird, wenn eine Drosselklappe in einer weit offenen Drosselklappenposition (WOT-Position) ist.
Während des Motorstarts stellt das ECM eine Zündfunken-Zeiteinstellung für ein erstes Verbrennungsereignis des Motorstarts auf eine Zündfunken-Zeiteinstellung des maximalen Bremsdrehmoments (MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung) ein. Die Kombination daraus, dass der Druck bei oder nahe dem Luftdruck (und genauer dem APC) für das erste Verbrennungsereignis ist, und daraus, dass die Zündfunken-Zeiteinstellung auf die MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung eingestellt ist, kann genug Drehmoment erzeugen, um eine Motordrehzahl auf mehr als eine Zielmotordrehzahl zu erhöhen, wenn ein Verbrennungsereignis eines anderen Zylinders beginnen kann. Das Ausführen dieses Verbrennungsereignisses kann veranlassen, dass die Motordrehzahl über die Zielmotordrehzahl weiter zunimmt.
Auf diese Weise kann die Motordrehzahl über eine vorgegebene Motordrehzahl überschwingen, wenn die Verbrennungsereignisse nach dem ersten Verbrennungsereignis des Motorstarts ausgeführt werden. Das Überschwingen der vorgegebenen Motordrehzahl kann als Motorhochdrehen bezeichnet werden. Ein Nutzer kann während des Motorstarts ein Motorhochdrehen erwarten. Um das Überschwingen und Motorhochdrehen zu minimieren, sperrt das ECM der vorliegenden Offenbarung wahlweise ein Verbrennungsereignis, das nach dem ersten Verbrennungsereignis auftritt. Außerdem kann das ECM wahlweise eines oder mehrere zusätzliche Verbrennungsereignisse sperren, um das Überschwingen und Motorhochdrehen zu minimieren.
Nun in 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Ein Motor 102 erzeugt ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug. Obgleich der Motor 102 als ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor (ICE) gezeigt ist und diskutiert wird, kann der Motor 102 einen anderen geeigneten Motortyp wie etwa eine Selbstzündungs-ICE enthalten. Einer oder mehrere Elektromotoren (oder Motoren-Generatoren) können zusätzlich ein Antriebsdrehmoment erzeugen.
Durch einen Einlasskrümmer 104 wird Luft in den Motor 102 angesaugt. Die Luftströmung in den Motor 102 kann unter Verwendung einer Drosselklappe 106 geändert werden. Eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen wie etwa die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 108 mischen Kraftstoff mit der Luft, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird innerhalb der Zylinder des Motors 102 wie etwa innerhalb des Zylinders 110 verbrannt. Obgleich der Motor 102 als ein solcher gezeigt ist, der einen Zylinder enthält, kann der Motor 102 mehr als einen Zylinder enthalten.
Der Zylinder 110 enthält einen Kolben (nicht gezeigt), der mechanisch mit einer Kurbelwelle 112 verbunden ist. Ein Verbrennungszyklus innerhalb des Zylinders 110 kann vier Phasen enthalten: eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase, eine Verbrennungsphase (oder Arbeitsphase) und eine Ausstoßphase. Während der Einlassphase bewegt sich der Kolben in Richtung einer untersten Position und saugt Luft in den Zylinder 110 an. Während der Verdichtungsphase bewegt sich der Kolben in Richtung einer obersten Position und verdichtet die Luft oder das Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 110.
Während der Verbrennungsphase zündet der Zündfunken von einer Zündkerze 114 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben in Richtung der untersten Position zurück an, wobei der Kolben die Drehung der Kurbelwelle 112 antreibt. Das resultierende Abgas wird von dem Zylinder 110 ausgestoßen, um die Ausstoßphase und das Verbrennungsereignis abzuschließen. An der Kurbelwelle 112 ist ein Schwungrad 116 befestigt und dreht sich mit ihr. Der Motor 102 gibt über die Kurbelwelle 112 ein Drehmoment an ein Getriebe (nicht gezeigt) aus.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 120 steuert die Drehmomentabgabe des Motors 102. Das ECM 120 steuert über ein Drosselklappenaktuatormodul 122, über ein Kraftstoffaktuatormodul 124 und über ein Zündfunkenaktuatormodul 126 in dieser Reihenfolge die Drosselklappe 106, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 108 und die Zündkerze 114. Genauer steuert das ECM 120 das Öffnen der Drosselklappe 106, die Kraftstoffeinspritzmenge und -zeiteinstellung und die Zündfunken-Zeiteinstellung. Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann das ECM 120 ebenfalls andere Motoraktuatoren wie etwa einen oder mehrere Nockenwellenphasensteller, ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil), eine Ladedruckvorrichtung (z. B. einen Turbolader oder einen Lader) und/oder andere geeignete Motoraktuatoren steuern.
Ein Kurbelwellenpositionssensor 130 überwacht die Drehung der Kurbelwelle 112 und gibt auf der Grundlage der Drehung der Kurbelwelle 112 ein Kurbelwellenpositionssignal aus. Der Kurbelwellenpositionssensor 130 kann außerdem die Drehrichtung der Kurbelwelle 112 messen. Der Kurbelwellenpositionssensor 130 kann ein Richtungssignal ausgeben, das die Drehrichtung angibt, oder der Kurbelwellenpositionssensor 130 kann die Drehrichtung über das Kurbelwellenpositionssignal angeben. Die Kurbelwellenposition kann z. B. verwendet werden, um die Drehzahl der Kurbelwelle 112 (z. B. in Umdrehungen pro Minute oder min^–1) zu bestimmen. Die Drehzahl der Kurbelwelle 112 kann als Motordrehzahl bezeichnet werden. Ein Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 132 misst den Druck innerhalb des Einlasskrümmers 104 und erzeugt auf der Grundlage des Drucks ein MAP-Signal.
Das ECM 120 kann auf der Grundlage einer oder mehrerer Fahrereingaben wie etwa einer Fahrpedalposition (APP), einer Bremspedalposition (BPP) und/oder anderer geeigneter Fahrereingaben die Drehmomentabgabe des Motors 102 steuern. Ein APP-Sensor 134 misst die Position eines Fahrpedals (nicht gezeigt) und erzeugt auf der Grundlage der Position des Fahrpedals ein APP-Signal. Der BPP-Sensor 136 misst die Position eines Bremspedals (nicht gezeigt) und erzeugt auf der Grundlage der Position des Bremspedals ein BPP-Signal.
Das Motorsystem 100 kann einen oder mehrere andere Sensoren 138 wie etwa einen Luftmassendurchflusssensor (MAF-Sensor), einen Einlasslufttemperatursensor (IAT-Sensor), einen Motorkühlmitteltemperatursensor, einen Motoröltemperaturserisor und/oder andere geeignete Sensoren enthalten. Das ECM 120 kann die Drehmomentabgabe des Motors 102 auf der Grundlage eines oder mehrerer gemessener Parameter steuern. Das ECM 120 kann mit einem oder mehreren anderen Modulen wie etwa einem Getriebesteuermodul (TCM) 141 kommunizieren.
Ein Nutzer kann über ein Zündungssystem 140 (gemeinsam als Zündung dargestellt) Fahrzeugstart- und Fahrzeugabschaltbefehle eingeben. Nur beispielhaft kann der Nutzer Fahrzeugstart- und Fahrzeugabschaltbefehle durch Drehen eines Zündschlüssels, Drücken eines Knopfs oder auf andere geeignete Weise eingeben. Eine Zeitdauer zwischen einem Zeitpunkt, wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird, und einem späteren Zeitpunkt, wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl empfangen wird, kann als ein Zündschlüsselzyklus bezeichnet werden.
Wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird, kann das ECM 120 den Motor 102 starten. Genauer kann das ECM 120 über ein Starteraktuatormodul 144 einen Starter 142 aktivieren und einrücken, wenn ein Fahrzeugstartbefehl empfangen wird. Der Starter 142 treibt die Drehung der Kurbelwelle 112 an. Der Starter 142 kann z. B. das Schwungrad 116 einrücken. Das ECM 120 beginnt wahlweise, dem Motor 102 Kraftstoff zuzuführen und die Verbrennung zu initiieren, während der Starter 142 die Kurbelwelle 112 dreht. Wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl empfangen wird, sperrt das ECM 120 den Kraftstoff und den Zündfunken zu dem Motor 102.
Unter einigen Umständen kann das ECM 120 den Motor 102 während eines Zündschlüsselzyklus (d. h., bevor ein Fahrzeugabschaltbefehl empfangen wird) wahlweise abschalten. Ein Auto-Stopp-Befehl bezieht sich auf das Abschalten des Motors 102 während eines Zündschlüsselzyklus. Nur beispielhaft kann das ECM 120 während eines Zündschlüsselzyklus wahlweise ein Auto-Stopp-Ereignis ausführen, wenn ein Nutzer das Bremspedal mit Druck beaufschlagt und/oder wenn eine oder mehrere andere geeignete Bedingungen erfüllt sind. Das Abschalten des Motors 102 unter diesen Bedingungen kann den Kraftstoffverbrauch verringern.
Später kann das ECM 120 das Auto-Stopp-Ereignis wahlweise abschließen und den Motor 102 neu starten. Ein Auto-Start-Ereignis bezieht sich auf das Starten des Motors 102 nach einem Auto-Stopp-Ereignis während eines Zündschlüsselzyklus. Nur beispielhaft kann das ECM 120 ein Auto-Start-Ereignis ausführen, wenn der Nutzer den Druck von dem Bremspedal freigibt, wenn der Nutzer das Fahrpedal mit Druck beaufschlagt und/oder wenn eine oder mehrere andere geeignete Bedingungen erfüllt sind.
Wenn der Motor 102 abgeschaltet ist, kann sich der MAP dem Luftdruck annähern. Wenn (z. B. für ein Auto-Start-Ereignis oder für einen Fahrzeugstartbefehl) ein Motorstart initiiert wird, kann der MAP somit näherungsweise gleich einem MAP sein, der vorhanden sein kann, wenn die Drosselklappe 106 in einer weit offenen Drosselklappenposition (WOT-Position) ist.
Während des Motorstarts kann das ECM 120 die Zündfunken-Zeiteinstellung näherungsweise auf eine Zündfunken-Zeiteinstellung einstellen, bei der unter den Betriebsbedingungen ein maximales Bremsmoment (MBT) erzeugt wird. Diese Zündfunken-Zeiteinstellung kann als eine MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung bezeichnet werden. Das Einstellen der Zündfunken-Zeiteinstellung auf die MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung während des Motorstarts kann sicherstellen, dass ein erheblicher Drehmomentbetrag erzeugt wird und dass der Motor 102 nicht stottert oder stehenbleibt.
Nun in 2 sind beispielhafte Graphen der Motordrehzahl und des MAP als Funktionen der Zeit dargestellt. Die beispielhafte Kurve 202 führt die Motordrehzahl nach. Die beispielhafte Kurve 206 führt den MAP nach. Näherungsweise beim Zeitpunkt T1 wird ein Motorstartereignis initiiert. Der Starter 142 treibt die Drehung der Kurbelwelle 112 an. Näherungsweise beim Zeitpunkt T2 findet innerhalb des Motors 102 ein erstes Verbrennungsereignis statt und nimmt die Motordrehzahl 202 in Richtung einer vorgegebenen Drehzahl zu, da ein Drehmoment erzeugt wird.
Die beispielhafte Linie 210 stellt die vorgegebene Motordrehzahl dar. Nur beispielhaft kann die vorgegebene Motordrehzahl 210 eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl wie etwa näherungsweise 700 min^–1–900 min^–1 sein. Der MAP, der bei oder nahe dem Luftdruck liegt, gemeinsam mit der Zündfunken-Zeiteinstellung näherungsweise bei der MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung während des Motorstarts können veranlassen, dass die Motordrehzahl 202 über die vorgegebene Motordrehzahl 210 überschwingt. Näherungsweise beim Zeitpunkt T3 übersteigt die Motordrehzahl 202 die vorgegebene Motordrehzahl 210 und näherungsweise bis zum Zeitpunkt T4 nimmt die Motordrehzahl 202 zu.
Näherungsweise beim Zeitpunkt T4 beginnt die Motordrehzahl 202 abzunehmen und kann unter bestimmten Umständen näherungsweise bis auf die vorgegebene Motordrehzahl 210 abnehmen. Näherungsweise beim Zeitpunkt T5 kann die Motordrehzahl 202 die vorgegebene Motordrehzahl 210 erreichen. Somit schwingt die Motordrehzahl 202 näherungsweise vom Zeitpunkt T3 bis näherungsweise bis zum Zeitpunkt T5 über die vorgegebene Motordrehzahl 210 über. Das Überschwingen der vorgegebenen Motordrehzahl 210 während eines Motorstarts kann als Motorhochdrehen bezeichnet werden.
In einigen Fahrzeugen kann das Getriebe (und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung wie etwa ein Drehmomentwandler) eingerückt werden, um das Drehmoment zwischen dem Motor 102 und einem Endantrieb (nicht gezeigt) zu übertragen, wenn der Motor 102 gemäß einem Auto-Start-Ereignis gestartet wird. Unter diesen Umständen kann ein Motorhochdrehen eine Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung verursachen, wobei die Beschleunigung oder Verzögerung innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs erfahren werden kann. Außerdem kann das Motorhochdrehen veranlassen, dass der MAP 206 abnimmt, während die Motordrehzahl 202 über die vorgegebene Motordrehzahl 210 hinaus überschwingt.
Das ECM 120 der vorliegenden Offenbarung minimiert das Motorhochdrehen, wenn der Motor 102 gestartet wird. Die beispielhafte Kurve 214 führt die Motordrehzahl, während sie durch das ECM 120 gesteuert wird, zum Verhindern eines Motorhochdrehens und -überschwingens nach. Das ECM 120 der vorliegenden Offenbarung kann die Motordrehzahl 214 bis zu der vorgegebenen Motordrehzahl 210 während des Motorstarts stetig erhöhen, um während des Motorstarts ein Motorhochdrehen zu minimieren und ein Überschwingen zu minimieren.
Wieder in 1 bestimmt das ECM 120 Ziele zum Öffnen der Drosselklappe 106 (z. B. die Drosselklappenposition oder den Drosseldurchlassquerschnitt), das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) und die Zündfunken-Zeiteinstellung während eines Motorstarts. Außerdem bestimmt das ECM 120 eine Zielmotordrehzahl auf der Grundlage eines vorgegebenen Profils, damit sie während des Motorstarts befolgt wird. Das vorgegebene Profil kann ähnlich dem Profil der Motordrehzahl 214 aus 2 oder ein anderes geeignetes Profil, das die Motordrehzahl während eines Motorstarts stetig bis auf die vorgegebene Motordrehzahl überführen kann, sein.
Das ECM 120 bestimmt auf der Grundlage der Zielmotordrehzahl eine Zündfunkenkorrektur. Genauer bestimmt das ECM 120 die Zündfunkenkorrektur auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Zielmotordrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl. Das ECM 120 stellt die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage der Zündfunkenkorrektur nach und stellt die Zündfunken-Zeiteinstellung auf die nachgestellte Zündfunken-Zeiteinstellung ein. Auf diese Weise steuert das ECM 120 die Motordrehzahl zum Nachführen des vorgegebenen Profils und minimiert das Überschwingen während des Motorstarts.
Nun in 3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems 300 dargestellt. Das ECM 120 kann ein Motordrehzahl-Bestimmungsmodul 302, ein Zielmotordrehzahlmodul 306, ein Aktuatorsteuermodul 310, ein Motorlast-Schätzmodul 314, ein Modussteuermodul 318 und ein Auto-Stopp/Start-Modul 320 enthalten. Außerdem kann das ECM 120 ein Korrektursperrmodul 322, ein Korrekturbestimmungsmodul 326 und ein Zündfunken-Zeiteinstellungs-Nachstellmodul 330 enthalten.
Das Motordrehzahl-Bestimmungsmodul 302 bestimmt die Motordrehzahl. Das Motordrehzahl-Bestimmungsmodul 302 kann die Motordrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwellenpositionssignals bestimmen. Nur beispielhaft kann der Kurbelwellenpositionssensor 130 in dem Kurbelwellenpositionssignal einen Impuls erzeugen, wenn ein Zahn des N-Zahn-Rads (z. B. des Schwungrads 116) an dem Kurbelwellenpositionssensor 130 vorbeigeht. Das Motordrehzahl-Bestimmungsmodul 302 kann die Motordrehzahl auf der Grundlage einer Zeitdauer zwischen zwei oder mehr der Impulse bestimmen.
Das Zielmotordrehzahlmodul 306 bestimmt auf der Grundlage eines Steuermodus die Zielmotordrehzahl. Ferner kann das Zielmotordrehzahlmodul 306 die Zielmotordrehzahl auf der Grundlage einer Fahrerdrehmomentanforderung, der Motorkühlmitteltemperatur, der Öltemperatur und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter bestimmen. Die Fahrerdrehmomentanforderung kann auf der Grundlage der APP, der BPP, von Tempomateingaben und/oder von einer oder mehreren anderen Fahrereingaben bestimmt werden.
Das Aktuatorsteuermodul 310 bestimmt eine Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung, eine Zieldrosselklappenöffnung und eine Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung, die Zieldrosselklappenöffnung und/oder die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung auf der Grundlage der Zielmotordrehzahl, der Motordrehzahl und des Steuermodus bestimmen. Ferner kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung, die Zieldrosselklappenöffnung und/oder die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung auf der Grundlage der Motorlast, des MAP und/oder eines oder mehrerer anderer Parameter bestimmen. Nur beispielhaft kann eine Luftmasse pro Zylinder (APC) für ein gegebenes Verbrennungsereignis auf der Grundlage des MAP bestimmt werden. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung für das Verbrennungsereignis auf der Grundlage des APC einstellen, um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzielen. Das Motorlast-Schätzmodul 314 kann die Motorlast auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder eines oder mehrerer geeigneter Parameter wie etwa der Getriebelast schätzen. Die Getriebelast kann sich auf die Last (z. B. auf das Drehmoment) beziehen, die dem Motor 102 über das Getriebe auferlegt wird.
Das Modussteuermodul 318 kann den Steuermodus an das Aktuatorsteuermodul 310 liefern. 4 enthält einen beispielhaften Modusablaufplan. Nur beispielhaft können die Steuermodi, wie in dem Beispiel aus 4 gezeigt ist, einen Drosselklappenhaltemodus 402, einen Krümmernachfüllmodus 406, einen MAP-Haltemodus 410, einen Drosselmodus 414, einen Anlassluftströmungsmodus 418 und einen Drehzahlsteuermodus 422 enthalten. Das Modussteuermodul 318 kann den Steuermodus auf der Grundlage der Motordrehzahl, des MAP, von Auto-Stopp/Start-Befehlen und eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter einstellen.
Das Auto-Stopp/Start-Modul 320 kann während eines Zündschlüsselzyklus wahlweise einen Auto-Stopp-Befehl erzeugen. Nur beispielhaft kann das Auto-Stopp/Start-Modul 320 einen Auto-Stopp-Befehl erzeugen, wenn die APP näherungsweise gleich einer vorgegebenen Null-APP ist und wenn die BPP größer als eine vorgegebene Null-BPP ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist. Die vorgegebene Null-APP kann derjenigen APP entsprechen, wenn das Fahrpedal mit keinem Druck beaufschlagt wird. Die vorgegebene Null-BPP kann derjenigen BPP entsprechen, wenn das Bremspedal mit keinem Druck beaufschlagt wird.
Wenn ein Auto-Stopp-Befehl erzeugt wird, initiiert das Modussteuermodul 318 ein Auto-Stopp-Ereignis. Das Modussteuermodul 318 kann das Auto-Stopp-Ereignis durch Einstellen des Steuermodus auf den Drosselklappenhaltemodus 402 initiieren. Wenn der Steuermodus auf den Drosselklappenhaltemodus 402 eingestellt ist, sperrt das Aktuatorsteuermodul 310 die Lieferung von Kraftstoff und Zündfunken zu dem Motor 102. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann die Zieldrosselklappenöffnung auf eine erste vorgegebene Drosselklappenöffnung einstellen, wenn der Steuermodus auf den Drosselklappenhaltemodus 402 eingestellt wird. Nur beispielhaft kann die erste vorgegebene Drosselklappenöffnung eine vorgegebene Leerlaufdrosselklappenöffnung oder eine andere geeignete Drosselklappenöffnung enthalten. Das Sperren der Lieferung von Kraftstoff und Zündfunken zu dem Motor 102 ermöglicht, dass die Motordrehzahl in Richtung null abnimmt, da durch den Motor 102 kein Drehmoment erzeugt wird. Einstellen der Drosselklappenöffnung auf die erste vorgegebene Drosselklappenöffnung drosselt den Motor 102 und minimiert das Rütteln. Das Rütteln kann sich auf die Schwingung beziehen, die innerhalb des Fahrgastraums erfahren wird, während sich die Motordrehzahl null annähert.
Das Modussteuermodul 318 kann den Steuermodus in dem Drosselklappenhaltemodus 402 aufrechterhalten, bis die Motordrehzahl null erreicht. Wenn die Motordrehzahl gleich null ist, kann der Motor 102 als abgeschaltet gelten. Während des Drosselklappenhaltemodus 402 (d. h., bevor die Motordrehzahl null erreicht), kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus wahlweise in den Drehzahlsteuermodus 422 überführen. Ein solcher Übergang von dem Drosselklappenhaltemodus 402 zu dem Drehzahlsteuermodus 422 ist in dem Beispiel aus 4 durch die Linie 430 dargestellt. Nur beispielhaft kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus in den Drehzahlsteuermodus 422 überführen, wenn das Auto-Stopp/Start-Modul 320 einen Auto-Start-Befehl erzeugt.
Das Auto-Stopp/Start-Modul 320 kann z. B. einen Auto-Start-Befehl erzeugen, wenn sich während des Drosselklappenhaltemodus 402 die BPP der vorgegebenen Null-BPP annähert oder sie erreicht und/oder wenn die APP größer als die vorgegebene Null-APP ist. Wenn der Steuermodus auf den Drehzahlsteuermodus 422 eingestellt ist, kann das Zielmotordrehzahlmodul 306 die Zielmotordrehzahl auf die vorgegebene Motordrehzahl oder auf eine andere Drehzahl einstellen.
Wenn die Motordrehzahl während des Drosselklappenhaltemodus 402 null erreicht, kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus wahlweise in den Krümmernachfüllmodus 406 überführen. Wenn der Steuermodus auf den Krümmernachfüllmodus 406 eingestellt ist, kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Zieldrosselklappenöffnung auf eine zweite vorgegebene Drosselklappenöffnung einstellen. Nur beispielhaft kann die zweite vorgegebene Drosselklappenöffnung die WOT-Öffnung oder eine andere geeignete Drosselklappenöffnung, die zulässt, dass der MAP in Richtung des Luftdrucks zunimmt, enthalten. Die zweite vorgegebene Drosselklappenöffnung ist größer als die erste vorgegebene Drosselklappenöffnung.
Wenn das Modussteuermodul 318 den Steuermodus von dem Drosselklappenhaltemodus 402 zu dem Krümmernachfüllmodus 406 überführt, startet das Modussteuermodul 318 einen Zeitgeber in einem Zeitgebermodul 334. Der Zeitgeber führt die Zeitdauer nach, die verstrichen ist, seit der Steuermodus auf den Krümmemachfüllmodus 406 eingestellt wurde. Während des Krümmernachfüllmodus 406 kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus wahlweise zu dem Drosselmodus 414 überführen, wenn der Zeitgeber kleiner als eine vorgegebene Zeitdauer ist. Nur beispielhaft kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus zu dem Drosselmodus 414 überführen, wenn das Auto-Stopp/Start-Modul einen Auto-Start-Befehl erzeugt. Auf diese Weise kann der MAP-Haltemodus 410 zugunsten des Drosselmodus 414 übersprungen werden, falls der Motor 102 durch einen Autostart gestartet werden sollte, wenn der Steuermodus für weniger als die vorgegebene Zeitdauer auf den Krümmernachfüllmodus 406 eingestellt gewesen ist. Ein solcher Übergang von dem Krümmernachfüllmodus 406 zu dem Drosselmodus 414 ist in dem Beispiel aus 4 durch die Linie 434 dargestellt. Der Drosselmodus 414 ist unten weiter diskutiert. Nur beispielhaft kann die Zeitdauer näherungsweise 6 Sekunden sein.
Falls der MAP während des Krümmernachfüllmodus 406 einen ersten vorgegebenen Druck übersteigt, kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus zu dem MAP-Haltemodus 410 überführen. Nur beispielhaft kann der erste vorgegebene Druck um einen vorgegebenen Betrag oder Prozentsatz kleiner als der Luftdruck sein.
Wenn der Steuermodus auf den MAP-Haltemodus 410 eingestellt wird, kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Zieldrosselklappenöffnung auf eine vollständig geschlossene Drosselklappenöffnung einstellen. Das Einstellen der Zieldrosselklappenöffnung auf die vollständig geschlossene Drosselklappenöffnung kann ausgeführt werden, um den MAP in Erwartung eines Auto-Starts des Motors 102 näherungsweise bei dem ersten vorgegebenen Druck und unter dem Luftdruck zu halten.
Allerdings kann der MAP in Richtung des Luftdrucks zunehmen, trotzdem die Drosselklappe 106 vollständig geschlossen ist. Nur beispielhaft kann eine MAP-Zunahme der Einströmung durch das offene Einlass- und Auslassventil und/oder durch die Drosselklappe 106 zuzuschreiben sein. Dementsprechend kann der MAP während des MAP-Haltemodus 410 in Richtung des Luftdrucks zunehmen.
Wenn durch das Auto-Stopp/Start-Modul 320 ein Auto-Start-Befehl erzeugt wird, initiiert das Modussteuermodul 318 ein Auto-Start-Ereignis. Das Modussteuermodul 318 kann den Motor (z. B. für ein Auto-Start-Ereignis oder für einen Fahrzeugstartbefehl) durch Einstellen des Steuermodus auf den Drosselmodus 414 starten. Wenn der Steuermodus auf den Drosselmodus 414 eingestellt ist, kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Zieldrosselklappenöffnung auf die vollständig geschlossene Drosselklappenöffnung einstellen. Außerdem kann das Aktuatorsteuermodul 310 den Motor 102 über den Starter 142 anlassen, wenn der Steuermodus auf den Drosselmodus 414 eingestellt ist.
Das Anlassen des Motors 102, während die Drosselklappe 106 vollständig geschlossen ist, veranlasst, dass der MAP abnimmt. Während des Drosselmodus 414 beginnt das Aktuatorsteuermodul 310, dem Motor 102 Kraftstoff zuzuführen. Nachdem der Steuermodus zu dem Drosselmodus 414 übergegangen ist, kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung einzustellen beginnen.
Wenn der MAP während des Drosselmodus 414 unter einen zweiten vorgegebenen Druck fällt, kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus zu dem Anlassluftströmungsmodus 418 überführen. Der zweite vorgegebene Druck kann kleiner als der erste vorgegebene Druck sein. Während des Anlassluftströmungsmodus 418 kann das Aktuatorsteuermodul 310 das Anlassen des Motors 102 fortsetzen.
Während des Anlassluftströmungsmodus 418 kann das Aktuatorsteuermodul 310 die Zieldrosselklappenöffnung auf der Grundlage der Zielmotordrehzahl einstellen. Mit anderen Worten, während des Anlassluftströmungsmodus 418 öffnet das Aktuatorsteuermodul 310 wahlweise die Drosselklappe 106 und lässt während des Anlassluftströmungsmodus 418 die Luftströmung in den Einlasskrümmer 104. Nach dem Anlassluftströmungsmodus 418 kann das Modussteuermodul 318 den Steuermodus auf den Drehzahlsteuermodus 422 einstellen.
Das Korrektursperrmodul 322 gibt auf der Grundlage des Steuermodus das Korrekturbestimmungssteuermodul 326 wahlweise frei und sperrt es. Genauer gibt das Korrektursperrmodul 322 das Korrekturbestimmungsmodul 326 frei, wenn der Steuermodus auf den Drosselmodus 414 oder auf den Anlassluftströmungsmodus 418 eingestellt ist. Mit anderen Worten kann das Korrektursperrmodul 322 das Korrekturbestimmungsmodul 326 sperren, wenn der Steuermodus auf den Drosselklappenhaltemodus 402, auf den Krümmernachfüllmodus 406 oder auf den MAP-Haltemodus 410 eingestellt ist. Auf diese Weise gibt das Korrektursperrmodul 322 das Korrekturbestimmungsmodul 326 frei, wenn der Motor 102 gemäß einem Fahrzeugstartbefehl oder einem Auto-Start-Ereignis gestartet wird.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage eines Inversen einer Beziehung zwischen Drehmoment und der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung bestimmen. Nur beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 310 einen Zielbetrag des Drehmoments bestimmen und die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage der folgenden Beziehung bestimmen: S_T = T^–1(T_T, APC, I, E, AF, OT, #), wobei S_T die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung ist, T^–1 ein inverses Drehmomentmodell ist, T_T das Zieldrehmoment ist, APC die Luft pro Zylinder (APC) ist, I und E die Einlass- bzw. die Auslassphasenstellerposition sind, AF dem Luft/Kraftstoff-Gemisch entspricht, OT die Öltemperatur ist und # die Anzahl der Zylinder ist, die ein Drehmoment erzeugen können (d. h., denen Kraftstoff zugeführt wird), wenn die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung für einen der Zylinder ausgeführt wird. Die Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle verkörpert sein. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann das Zieldrehmoment z. B. auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Zielmotordrehzahl, der Fahrerdrehmomentanforderung, eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter und/oder anderer geeigneter Parameter bestimmen.
Wenn das Korrekturbestimmungsmodul 326 freigegeben ist, bestimmt es auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Zielmotordrehzahl eine Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur. Genauer bestimmt das Korrekturbestimmungsmodul 326 die Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Zielmotordrehzahl und der Motordrehzahl.
Das Korrekturbestimmungsmodul 326 kann die Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur unter Verwendung eines Proportionalregelungsschemas auf der Grundlage der Differenz zwischen der Zielmotordrehzahl und der Motordrehzahl bestimmen. Nur beispielhaft kann das Korrekturbestimmungsmodul 326 die Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen: Korrektur = k·(Ziel – Tatsächlich), wobei Korrektur die Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur ist, k eine Proportionalverstärkung ist, Ziel die Zielmotordrehzahl ist und Tatsächlich die Motordrehzahl ist.
Das Zündfunken-Zeiteinstellungs-Nachstellmodul 330 empfängt die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung und die Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur. Das Zündfunken-Zeiteinstellungs-Nachstellrnodul 330 stellt die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage der Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur nach und gibt eine nachgestellte Zündfunken-Zeiteinstellung aus. Nur beispielhaft kann das Zündfunken-Zeiteinstellungs-Nachstellmodul 330 die nachgestellte Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage einer Summe der Zündfunken-Zeiteinstellungs-Korrektur und der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung bestimmen.
Das Zündfunken-Zeiteinstellungs-Nachstellmodul 330 kann die nachgestellte Zündfunken-Zeiteinstellung an das Zündfunkenaktuatormodul 126 liefern. Das Zündfunkenaktuatormodul 126 liefert den Zündfunken bei der nachgestellten Zündfunken-Zeiteinstellung. Auf diese Weise wird die Zündfunken-Zeiteinstellung nachgestellt, um die Motordrehzahl in Richtung der Zielmotordrehzahl zu formen und um das Überschwingen und das Motorhochdrehen während des Motorstarts zu minimieren.
Obgleich die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung als in Bezug auf die Nachstellung der Zündfunken-Zeiteinstellung diskutiert worden sind, sind die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ebenfalls auf die Nachstellung der Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in Selbstzündungsmotoren anwendbar. Nur beispielhaft kann die Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in Selbstzündungsmotorsystemen auf der Grundlage einer Einspritzungszeiteinstellungskorrektur nachgestellt werden, die auf der Grundlage der Differenz zwischen der Zielmotordrehzahl und der Motordrehzahl bestimmt wird.
Wenn der Steuermodus (z. B. gemäß einem Fahrzeugstartbefehl oder einem Auto-Start-Befehl) zu dem Drosselmodus 414 für ein Motorstartereignis überführt wird, bestimmt das Aktuatorsteuermodul 310, welcher der Zylinder des Motors 102 während des Motorstartereignisses zuerst gezündet wird. Mit anderen Worten, das Aktuatorsteuermodul 310 kann auswählen, welchem der Zylinder des Motors 102 zuerst Kraftstoff und Zündfunken zugeführt wird (d. h., welcher das erste Verbrennungsereignis erfährt).
Ein Motorzyklus kann zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 112 (d. h. 720° Kurbelwellendrehung) enthalten. Eine gegebene Kurbelwellenposition kann einem der Zylinder des Motors 102 zugeordnet sein. Nur beispielhaft kann die gegebene Kurbelwellenposition dem Verbrennungsereignis (oder der Verbrennungsphase) eines der Zylinder des Motors 102 zugeordnet sein. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann einen gegenwärtigen Zylinder bestimmen, der der Kurbelwellenposition zugeordnet ist, wenn das Steuermodul in den Drosselmodus 414 überführt wird.
Die Verbrennungsereignisse der Zylinder können in einer vorgegebenen Zündreihenfolge ausgeführt werden. Wenn der Steuermodus in den Drosselmodus 414 überführt wird, kann das Aktuatorsteuermodul 310 auf der Grundlage des gegenwärtigen Zylinders und der vorgegebenen Zündreihenfolge auswählen, welchem der Zylinder zuerst Kraftstoff und Zündfunken zugeführt werden. Der Ausgewählte der Zylinder kann als der erste Zylinder bezeichnet werden. Nur beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 310 denjenigen der Zylinder, der in der Zündreihenfolge nach dem gegenwärtigen Zylinder der Dritte ist, als den ersten Zylinder auswählen.
Wie oben beschrieben wurde, kann während des Verbrennungsereignisses ein großer Betrag des Drehmoments erzeugt werden, wenn der MAP bei oder nahe dem Luftdruck ist und wenn die Zündfunken-Zeiteinstellung auf die MBT-Zündfunken-Zeiteinstellung für ein Verbrennungsereignis eingestellt ist. Dementsprechend kann das Verbrennungsereignis des ersten Zylinders einen großen Betrag des Drehmoments erzeugen. Nach dem ersten Verbrennungsereignis kann die Motordrehzahl bei oder über der Ziel-Motordrehzahl sein, wenn normalerweise eines oder mehrere spätere Verbrennungsereignisse anderer Zylinder stattfinden würden. Dementsprechend sperrt das Aktuatorsteuermodul 310 wahlweise die Verbrennungsereignisse eines oder mehrerer der Zylinder, die in der Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder kommen. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann das Verbrennungsereignis eines gegebenen Zylinders in einem Motor vom Fremdzündungstyp durch Sperren von Kraftstoff und Zündfunken zu dem gegebenen Zylinder oder in einem Motor vom Selbstzündungstyp durch Sperren von Kraftstoff zu dem gegebenen Zylinder sperren.
Nun in 5 ist ein beispielhafter Graph verschiedener Motordrehzahlen als Funktionen der Zeit dargestellt. Die beispielhafte Kurve 502 führt die Motordrehzahl nach, wenn während eines Motorstartereignisses null Zylinder gesperrt sind. Die beispielhafte Kurve 506 führt die Motordrehzahl nach, wenn während eines Motorstartereignisses einer oder mehrere Zylinder gesperrt sind. Die beispielhafte gestrichelte Kurve 510 führt die Zielmotordrehzahl nach.
Weiter anhand von 3 wird ein Motorstartereignis näherungsweise beim Zeitpunkt T1 initiiert und beginnt der Starter 142 den Motor 102 anzulassen. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann den gegenwärtigen Zylinder auf der Grundlage der Kurbelwellenposition zum Zeitpunkt T1 oder vor dem Zeitpunkt T1 bestimmen, während der Motor 102 abgeschaltet wird. Das Aktuatorsteuermodul 310 wählt den ersten Zylinder auf der Grundlage des gegenwärtigen Zylinders und der Zündreihenfolge aus. Nur beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 310 den ersten Zylinder als den N-ten Zylinder nach dem gegenwärtigen Zylinder in der Zündreihenfolge auswählen, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich eins ist. N kann ein vorgegebener Wert sein und kann z. B. drei sein.
Das Aktuatorsteuermodul 310 plant die Kraftstoffbeaufschlagung und die Zündfunken-Zeiteinstellung für das Verbrennungsereignis des ersten Zylinders vor dem Zeitpunkt T2, wobei das Verbrennungsereignis des ersten Zylinders näherungsweise beim Zeitpunkt T2 beginnt. Das Verbrennungsereignis des ersten Zylinders erzeugt ein Drehmoment, und die Motordrehzahlen 502 und 506 nehmen nach dem Zeitpunkt T2 zu.
Das Verbrennungsereignis eines nächsten Zylinders nach dem ersten Zylinder in der Zündreihenfolge kann in der Nähe des Zeitpunkts T3 beginnen. Der nächste Zylinder nach dem ersten Zylinder in der Zündreihenfolge kann als der zweite Zylinder bezeichnet werden. Allerdings können die Motordrehzahlen 502 und 506 wegen des Drehmoments, das über das Verbrennungsereignis des ersten Zylinders erzeugt wird, in der Nähe des Zeitpunkts T3 bei oder über der Zielmotordrehzahl 510 liegen.
Falls die Verbrennung innerhalb des zweiten Zylinders ausgeführt wird, kann die Motordrehzahl 502 über die Zielmotordrehzahl 510 überschwingen. Das Überschwingen, das sich ergeben kann, wenn die Verbrennung innerhalb des zweiten Zylinders ausgeführt wird, ist durch Vergleich der Motordrehzahl 502 und der Zielmotordrehzahl 510 in der Nähe des Zeitpunkts T4 zu sehen. Falls die Verbrennung innerhalb eines Zylinders ausgeführt wird, der der nächste nach dem zweiten Zylinder in der Zündreihenfolge ist, kann die Motordrehzahl 502 weiter über die Zielmotordrehzahl 510 überschwingen. Der Zylinder, der der nächste nach dem zweiten Zylinder in der Zündreihenfolge ist, kann als der dritte Zylinder bezeichnet werden. Das weitere Überschwingen, das sich ergeben kann, wenn die Verbrennung innerhalb des dritten Zylinders ausgeführt wird, ist durch Vergleich der Motordrehzahl 502 und der Zielmotordrehzahl 510 in der Nähe des Zeitpunkts T5 zu sehen.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann das Verbrennungsereignis eines oder mehrerer der Zylinder, die in der Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder kommen, wahlweise sperren. Das wahlweise Sperren des Verbrennungsereignisses eines oder mehrerer der Zylinder minimiert das Überschwingen und das Motorhochdrehen während des Motorstartereignisses. Nur beispielhaft sperrt das Aktuatorsteuermodul 310 in dem Beispiel aus 5 Kraftstoff und Zündfunken für das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders. Dementsprechend führt die Motordrehzahl 506 die Zielmotordrehzahl 510 zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T6 näher nach. Näherungsweise beim Zeitpunkt T6 würde ein Verbrennungsereignis des dritten Zylinders ausgeführt. Die Motordrehzahl 506 schwingt um einen kleineren Betrag als die Motordrehzahl 502 über die Zielmotordrehzahl 510 über. In verschiedenen Implementierungen können Kraftstoff und Zündfunken für das Verbrennungsereignis eines oder mehrerer Zylinder, die in der Zündreihenfolge auf den zweiten Zylinder folgen, gesperrt werden.
Das Aktuatorsteuermodul 310 bestimmt für jedes Verbrennungsereignis während eines Motorstartereignisses die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung und die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung. Genauer sperrt das Aktuatorsteuermodul 310 wahlweise die Verbrennungsereignisse eines oder mehrerer Zylinder, die in der Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder kommen, um das Überschwingen und das Motorhochdrehen zu minimieren. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann ein gegebenes Verbrennungsereignis z. B. durch Einstellen der Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung auf null, durch Einstellen der Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung und der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf null für das Verbrennungsereignis, durch Sperren der Lieferung von Kraftstoff und/oder Zündfunken für das Verbrennungsereignis oder auf andere geeignete Weise sperren.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann das Drehmoment, das über das erste Verbrennungsereignis innerhalb des ersten Zylinders erzeugt wird, vorhersagen. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann das Drehmoment auf der Grundlage der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung, der Zielkraftstoffbeaufschlagung, der APC für das Verbrennungsereignis und eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter vorhersagen. Das Aktuatorsteuermodul 310 kann die Motordrehzahl, die in der Nähe eines Zeitpunkts auftreten kann, wenn das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders beginnen kann, auf der Grundlage des vorhergesagten Drehmoments vorhersagen.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann auf der Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung bestimmen, ob das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders zu sperren ist. Nur beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 310 das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders sperren, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung niedrig ist (z. B. innerhalb eines gegebenen Betrags oder Prozentsatzes einer Fahrerdrehmomentanforderung von null). In verschiedenen Implementierungen kann das Aktuatorsteuermodul 310 das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders sperren, wenn die APP innerhalb eines vorgegebenen Betrags oder Prozentsatzes der Null-APP liegt.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann auf der Grundlage eines Vergleichs der vorhergesagten Motordrehzahl und der Zielmotordrehzahl zu dem Zeitpunkt, zu dem das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders beginnen kann, aufgrund dessen, ob die Fahrerdrehmomentanforderung (oder die APP) zunimmt und/oder aufgrund eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter zusätzlich oder alternativ bestimmen, ob das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders zu sperren ist. Nur beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 310 das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders ausführen (d. h. nicht sperren), wenn die Fahrerdrehmomentanforderung (oder die APP) zunimmt. Nur als ein anderes Beispiel kann das Aktuatorsteuermodul 310 das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders sperren, wenn die vorhergesagte Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt höher als die Zielmotordrehzahl zu dem Zeitpunkt ist.
Das Aktuatorsteuermodul 310 kann in Bezug auf die Verbrennungsereignisse der anderen Zylinder, die in der Zündreihenfolge jeweils nach den zwei Zylinder kommen, ähnlich vorgehen und Bestimmen, ob die Verbrennungsereignisse der anderen Zylinder zu sperren sind, bis das Motorstartereignis abgeschlossen ist. Auf diese Weise steuert das Aktuatorsteuermodul 310, ob ein gegebenes Verbrennungsereignis ausgeführt wird, um das Überschwingen und Motorhochdrehen während eines Motorstartereignisses zu minimieren.
In 6 ist nun ein Ablaufplan dargestellt, der ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Steuern von Kraftstoff und Zündfunken während eines Motorstartereignisses zeigt. Die Steuerung kann bei 602 beginnen, wo die Steuerung bestimmt, ob ein Motorstart angewiesen worden ist. Nur beispielhaft kann ein Motorstart angewiesen werden, wenn ein Fahrzeugstartbefehl erzeugt wird oder wenn ein Auto-Start-Befehl erzeugt wird. Wenn das wahr ist, kann die Steuerung bei 606 fortfahren; wenn es falsch ist, kann die Steuerung enden.
Bei 606 kann die Steuerung auf der Grundlage der Kurbelwellenposition den gegenwärtigen Zylinder bestimmen. Bei 610 kann die Steuerung den ersten Zylinder bestimmen. Der erste Zylinder entspricht dem einen der Zylinder nach dem gegenwärtigen Zylinder in der Zündreihenfolge, innerhalb dessen das erste Verbrennungsereignis des Motorstartereignisses ausgeführt wird. Die Steuerung kann den ersten Zylinder z. B. als den N-ten Zylinder nach dem gegenwärtigen Zylinder in der Zündreihenfolge bestimmen, wobei N eine ganze Zahl größer null und kleiner als eine Gesamtzahl der Zylinder des Motors 102 ist.
Bei 614 kann die Steuerung den Motor 102 anzulassen beginnen. Bei 618 kann die Steuerung die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung, die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung und die Zieldrosselklappenöffnung für die erste Verbrennung innerhalb des ersten Zylinders bestimmen. Nur beispielhaft kann die Steuerung die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung auf der Grundlage der APC für das erste Verbrennungsereignis und eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemischs bestimmen. Die Steuerung kann die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung auf der Grundlage der oben beschriebenen Beziehung bestimmen.
Bei 622 kann die Steuerung auf der Grundlage der Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung bzw. der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung die Lieferung von Kraftstoff und Zündfunken an den ersten Zylinder planen. Bei 626 kann die Steuerung die Motordrehzahl vorhersagen, die nach dem ersten Verbrennungsereignis innerhalb des ersten Zylinders vorhanden sein kann. Nur beispielhaft kann die Steuerung die Motordrehzahl vorhersagen, die in der Nähe eines Zeitpunkts vorhanden sein kann, wenn das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders beginnen kann.
Bei 630 kann die Steuerung die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung, die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung und die Zieldrosselklappenöffnung für das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders bestimmen. Genauer kann die Steuerung bei 630 bestimmen, ob Kraftstoff und Zündfunken an den zweiten Zylinder zu liefern sind. Die Steuerung kann das Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders auf der Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung, aufgrund der APP, aufgrund dessen, ob die Fahrerdrehmomentanforderung (oder die APP) zunimmt, aufgrund eines Vergleichs der vorhergesagten Motordrehzahl und der Zielmotordrehzahl in der Nähe des Zeitpunkts und/oder aufgrund eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter sperren. Falls das Verbrennungsereignis gesperrt werden soll, kann die Steuerung z. B. die Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung und die Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung gleich null einstellen oder den Kraftstoff und/oder den Zündfunken für das Verbrennungsereignis sperren. Bei 634 kann die Steuerung die Lieferung von Kraftstoff und Zündfunken an den zweiten Zylinder auf der Grundlage der Ziel-Kraftstoffbeaufschlagung bzw. der Ziel-Zündfunken-Zeiteinstellung planen.
Bei 638 kann die Steuerung die Motordrehzahl vorhersagen, die nach dem Verbrennungsereignis des zweiten Zylinders vorhanden sein kann. Nur beispielhaft kann die Steuerung die Motordrehzahl vorhersagen, die in der Nähe eines zweiten Zeitpunkts vorhanden sein kann, wenn das Verbrennungsereignis des dritten Zylinders beginnen kann. Auf diese Weise kann die Steuerung für die Verbrennungsereignisse jedes der Zylinder nach dem zweiten Zylinder jeweils in der Zündreihenfolge fortfahren, bis das Motorstartereignis abgeschlossen ist. Nur beispielhaft kann das Motorstartereignis als abgeschlossen gelten, wenn die Motordrehzahl die vorgegebene Motordrehzahl übersteigt.

Claims

Motorsteuersystem für ein Auto-Stopp/Start-Fahrzeug, wobei das Motorsteuersystem umfasst: ein Modussteuermodul, das wahlweise ein Motorstartereignis initiiert, wenn ein Motorstartbefehl erzeugt wird; und ein Aktuatorsteuermodul, das einen Motor während des Motorstartereignisses anlässt, das Kraftstoff an einen ersten Zylinder des Motors liefert, während der Motor angelassen wird, und das wahlweise Kraftstoff zu einem zweiten Zylinder des Motors basierend auf einem Vergleich zwischen einer vorhergesagten Motordrehzahl und einer Zielmotordrehzahl sperrt, während der Motor angelassen wird, wobei der zweite Zylinder in einer Zündreihenfolge nach dem ersten Zylinder kommt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorsteuermodul einen von mehreren Zylindern des Motors als einen gegenwärtigen Zylinder auswählt, wenn der Motorstartbefehl erzeugt wird, und einen Anderen der mehreren Zylinder als den ersten Zylinder auswählt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Aktuatorsteuermodul den gegenwärtigen Zylinder auf der Grundlage einer durch einen Kurbelwellenpositionssensor gemessenen Kurbelwellenposition auswählt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Aktuatorsteuermodul einen N-ten der mehreren Zylinder, der in der Zündreihenfolge nach dem gegenwärtigen Zylinder kommt, als den ersten Zylinder auswählt, wobei N eine ganze Zahl größer als null ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorsteuermodul auf der Grundlage einer Fahrerdrehmomentanforderung bestimmt, ob der Kraftstoff zu dem zweiten Zylinder zu sperren ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorsteuermodul auf der Grundlage einer Fahrerdrehmomentanforderung und wenigstens eines Motorbetriebsparameters bestimmt, ob der Kraftstoff zu dem zweiten Zylinder zu sperren ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorsteuermodul auf der Grundlage einer durch einen APP-Sensor gemessenen Fahrpedalposition (APP) und wenigstens eines Motorbetriebsparameters bestimmt, ob der Kraftstoff zu dem zweiten Zylinder zu sperren ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 7, wobei das Aktuatorsteuermodul die Abschaltung von Kraftstoff zu dem zweiten Zylinder verhindert und Kraftstoff an den zweiten Zylinder liefert, wenn die APP größer als eine vorgegebene APP ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein Auto-Stopp/Start-Modul umfasst, das den Motor während eines Zündschlüsselzyklus wahlweise abschaltet und das während des Zündschlüsselzyklus wahlweise den Motorstartbefehl erzeugt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorsteuermodul wahlweise den Kraftstoff zu einem dritten Zylinder des Motors sperrt, bevor eine Motordrehzahl eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl erreicht, wobei der dritte Zylinder in der Zündreihenfolge nach dem zweiten Zylinder kommt.