DE102011108243A1 - Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Modus mit verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit - Google Patents

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Abstract

Ein Motorsteuersystem umfasst ein Modul für einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), ein MAP-Drehmomentmodul, ein Schwellenwertermittlungsmodul und ein Modul für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus). Das Soll-MAP-Modul ermittelt einen Soll-MAP für den Betrieb eines Motors in einem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in einem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einer Differenz zwischen einem Soll-Unterdruck und einem Luftdruck stromaufwärts eines Drosselventils. Das MAP-Drehmomentmodul ermittelt eine Soll-Drehmomentabgabe des Motors für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP. Das Schwellenwertermittlungsmodul ermittelt ein Einstiegsdrehmoment basierend auf der Soll-Drehmomentabgabe. Das Modul für den FE-Modus löst den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einem Vergleich des Einstiegsdrehmoments und einer Drehmomentanforderung selektiv aus.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Modus mit verbesserter Kraftstoffeffizienz.
  • 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.
  • 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
  • Ein Motorsteuersystem umfasst ein Modul für einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), ein MAP-Drehmomentmodul, ein Schwellenwertermittlungsmodul und ein Modul für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus). Das Soll-MAP-Modul ermittelt einen Soll-MAP für den Betrieb eines Motors in einem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in einem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einer Differenz zwischen einem Soll-Unterdruck und einem Luftdruck stromaufwärts eines Drosselventils.
  • Das MAP-Drehmomentmodul ermittelt eine Soll-Drehmomentabgabe des Motors für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP. Das Schwellenwertermittlungsmodul ermittelt ein Einstiegsdrehmoment basierend auf der Soll-Drehmomentabgabe. Das Modul für den FE-Modus löst den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einem Vergleich des Einstiegsdrehmoments und einer Drehmomentanforderung selektiv aus.
  • Ein Motorsteuerverfahren umfasst: dass ein Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP) für den Betrieb eines Motors in einem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in einem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einer Differenz zwischen einem Soll-Unterdruck und einem Luftdruck stromaufwärts eines Drosselventils ermittelt wird; dass eine Soll-Drehmomentabgabe des Motors für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP ermittelt wird; dass ein Einstiegsdrehmoment basierend auf der Soll-Drehmomentabgabe ermittelt wird; und dass der Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einem Vergleich des Einstiegsdrehmoments und einer Drehmomentanforderung selektiv ausgelöst wird.
  • 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 eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 3 ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Maximaldrehmoment-Ermittlungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 4 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus) gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 5 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Luftsteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 6 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Korrekturmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 7 eine beispielhafte Graphik eines Drehmoments über der Zeit gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
  • 8 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln eines maximalen Motorausgangsdrehmoments für den Betrieb in einem FE-Modus gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • 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 Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der vorstehenden Gegenstände, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, ist ein Teil von diesen oder umfasst diese. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
  • Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
  • Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme können durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen umfassen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
  • Ein Motorsteuermodul (ECM) kann einen Motor selektiv in einem oder mehreren Modi mit verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit (FE) betreiben. Lediglich beispielhaft kann das ECM einen Motor in einem Zylinderdeaktivierungsmodus und/oder in einem Modus mit niedrigem Hub betreiben. Das ECM kann einen oder mehrere Zylinder während des Betriebs in dem Zylinderdeaktivierungsmodus deaktivieren. Während des Betriebs in dem Modus mit niedrigem Hub kann eine Nockenwelle ein zugeordnetes Ventil eines Zylinders in einem geringeren Ausmaß und/oder für eine kürzere Zeitdauer als während des Betriebs in einem Modus mit einem anderen Hub (z. B. in einem Modus mit einem hohen Hub) öffnen. Im Allgemeinen ist das maximale Drehmoment begrenzt, das der Motor während des Betriebs in dem FE-Modus erzeugen kann, die FE ist jedoch verbessert.
  • Das ECM der vorliegenden Offenbarung ermittelt, ob in einem Modus mit verbesserter FE gearbeitet werden soll, basierend auf einem maximalen Motorausgangsdrehmoment, das während des Betriebs in dem Modus mit verbesserter FE erreicht werden kann. Spezieller ermittelt das ECM einen Einstiegs- und einen Ausstiegsschwellenwert für das Einsteigen in den Betrieb in dem Modus mit verbesserter FE bzw. für das Aussteigen aus dem Betrieb in diesem basierend auf dem maximalen Motorausgangsdrehmoment. Das ECM löst den Einstieg in den Betrieb in dem Modus mit verbesserter FE und den Ausstieg aus diesem aus, wenn eine Drehmomentanforderung kleiner als der Einstiegsschwellenwert bzw. größer als der Ausstiegsschwellenwert ist.
  • Nun auf 1 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 ein Fahrzeug 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 mehr als einen 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 Viertakt-Motorzyklus 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 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/Kraftstoff-Verhältnis 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 die Zündung des Luft/Kraftstoffgemischs bewirkt. 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 Kurbelwellendrehnung 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.
  • Allgemein kann der Zündfunken 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 sogar in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis zu variieren, wenn der Zündfunkenzeitpunkt zwischen dem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert 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 wieder von dem BDC 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) für mehrere 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 deaktiviert 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 1 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 Turbolader 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. 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 Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 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 einem oder mehreren Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann 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 zugeordnete Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 1 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 sich der zugeordnete Aktuatorwert auf den Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC beziehen kann. Andere Motoraktuatoren 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 Motoraktuatoren 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 gewünschtes Motorausgangsdrehmoment erreicht.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 202, ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 und ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das ECM 114 kann auch ein Hybridoptimierungsmodul 208 umfassen. Die beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst auch ein Reserven/Lastenmodul 220, ein Betätigungsmodul 224, ein Luftsteuermodul 228, ein Zündfunkensteuermodul 232, ein Zylindersteuermodul 236 und ein Kraftstoffsteuermodul 240. Die beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst auch ein Drehmomentschätzmodul 244, Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 und ein Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252.
  • Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung 254 basierend auf einer Fahrereingabe 255 von dem Fahrereingabemodul 104 ermitteln. Die Fahrereingabe 255 kann beispielsweise auf einer Gaspedalposition und/oder einer Bremspedalposition basieren. Die Fahrereingabe 255 kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrechtzuerhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein Soll-Drehmoment speichern, und es kann die Fahrerdrehmomentanforderung 254 basierend auf einer ausgewählten der Abbildungen ermitteln.
  • Ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung 254 und anderen Achsendrehmomentanforderungen 256. Ein Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Allgemein können die Drehmomentanforderungen 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 256 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 und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen. Die anderen Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche in der anderen Richtung rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
  • Die Achsendrehmomentanforderungen 256 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 256 können auch von Fahrzeugstabilitäts-Kontrollsystemen erzeugt werden.
  • Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und eine Momentandrehmomentanforderung 258 basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen 254 und 256 aus. Wie nachstehend beschrieben ist, können die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 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 258 der Betrag des derzeitigen Soll-Achsendrehmoments, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 der Betrag des Achsendrehmoments ist, der kurzfristig benötigt werden kann. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das gleich der Momentandrehmomentanforderung 258 ist. Verschiedene Kombinationen von Aktuatorwerten können jedoch zu demselben Achsendrehmoment führen. Das ECM 114 kann daher die Aktuatorwerte anpassen, um einen schnelleren Übergang zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 zu ermöglichen, während das Achsendrehmoment weiterhin bei der Momentdrehmomentanforderung 258 gehalten wird.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 auf der Fahrerdrehmomentanforderung 254 basieren. Die Momentandrehmomentanforderung 258 kann kleiner als die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 sein, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 254 auf einer vereisten Oberfläche einen Radschlupf verursacht. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Verringerung mittels der Momentandrehmomentanforderung 258 anfordern, und ECM 114 verringert das Drehmoment, das durch das Motorsystem 100 erzeugt wird, auf die Momentandrehmomentanforderung 258. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100 jedoch derart, dass das Motorsystem 100 die Erzeugung der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 schnell wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf aufhört.
  • Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung 258 und der (im Allgemeinen höheren) vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve kann den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments (oberhalb der Momentandrehmomentanforderung 258) repräsentieren, 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 257, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren begrenzt ist. Lediglich beispielhaft können die schnellen Aktuatoren 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 258 innerhalb des Bereichs liegt, können die schnellen Motoraktuatoren eingestellt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der Momentandrehmomentanforderung 258 ist. Wenn das ECM 114 anfordert, dass die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 ausgegeben werden soll, können die schnellen Motoraktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment bis zum dem Spitzenwert des Bereichs zu variieren, der die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 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 257 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 258 anstelle der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 erzeugt.
  • Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung 258 erzeugt. Wenn das ECM 114 entscheidet, das Achsendrehmoment von der Momentandrehmomentanforderung 258 zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 überzuleiten, ändert ECM 114 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Aktuatoren auf Werte, die der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 entsprechen. Da die langsamen Aktuatorwerte bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 eingestellt wurden, ist das Motorsystem 100 in der Lage, die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 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 257 gleich der Fahrerdrehmomentanforderung 254 ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die Momentandrehmomentanforderung 258 aufgrund einer vorübergehenden Drehmoment-Verringerungsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung 254 ist. Alternativ kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 über die Fahrerdrehmomentanforderung 254 hinaus erhöht wird, während die Momentandrehmomentanforderung 258 bei der Fahrerdrehmomentanforderung 254 gehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen in dem erforderlichen Achsendrehmoment absorbieren. Lediglich beispielhaft können plötzliche Lasten ausgeglichen werden, die durch eine Klimaanlage oder eine Servolenkungspumpe ausgeübt werden, indem die Momentandrehmomentanforderung 258 erhöht wird. Wenn die Zunahme der Momentandrehmomentanforderung 258 kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell erzeugt werden, indem die schnellen Aktuatoren verwendet werden. Die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 kann 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 Motoraktuatoren mittels der Momentandrehmomentanforderung 258 variiert werden, während die Werte der langsamen Motoraktuatoren beibehalten werden. Um beispielsweise eine gegebene Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, kann die Momentandrehmomentanforderung 258 in einem Bereich variiert werden. Wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 auf ein Niveau oberhalb dieses Bereichs festgelegt wird, können Veränderungen in der Momentandrehmomentanforderung 258, welche die Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten, unter Verwendung der schnellen Motoraktuatoren ohne die Notwendigkeit ausgeführt werden, die langsamen Motoraktuatoren 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 Drosselposition 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 optimalen Wert eingestellt wird, kann ein maximaler Drehmomentbetrag während des Verbrennungstakts unmittelbar nach dem Zündungsereignis erzeugt werden. Eine Zündfunkenvorverstellung, die von dem optimalen 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 des Zündfunkenzeitpunkts zu verändern, sobald das nächste Zündungsereignis auftritt. Lediglich beispielhaft kann eine Tabelle mit Zündfunkenvorverstellungen, die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugkonstruktion ermittelt werden, und der optimale 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 basierend auf dem neuen Aktuatorwert von seiner vorhergehenden Position in eine neue Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen basierend auf der Drosselöffnungsfläche 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 Drosselposition auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglichen würde, eine vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen. In der Zwischenzeit kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung 258 eingestellt werden, die kleiner als die vorgesagte Drehmomentanforderung 257 ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche eine ausreichende Luftströmung für den Motor 102 erzeugt, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen, wird der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der Momentandrehmomentanforderung 258 nach spät verstellt (was das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung 258 sein.
  • Wenn ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 oder einem Drehmoment zwischen der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 und der Momentandrehmomentanforderung 258 eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Zündungsereignis kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Zündfunkenvorverstellung auf einen optimalen 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 257 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. Die Kraftstoffmasse kann basierend auf der Momentdrehmomentanforderung 258 festgelegt werden, und die Drosselöffnungsfläche, der Ladedruck und die AGR-Öffnung können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 festgelegt werden. Die Drosselöffnungsfläche kann mehr Luftströmung erzeugen, als notwendig ist, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 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 258 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 257 gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch zu minimieren. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann einen Unterdruck in dem Einlasskrümmer 110 erzeugen, um Abgase durch das AGR-Ventil 170 und in den Einlasskrümmer 110 zu saugen.
  • Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 an ein Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben.
  • Das Hybridoptimierungsmodul 208 kann ermitteln, 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 259 bzw. eine modifizierte Momentandrehmomentanforderung 260 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) 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 279, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der umgewandelten Momentandrehmomentanforderung. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262. Die vermittelten Drehmomentanforderungen 261 und 262 können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomentanforderungen erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Drehmomentanforderungen modifiziert wird.
  • Die Antriebsdrehmomentanforderungen 279 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 279 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 279 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 für die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262 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.
  • Das Reserven/Lastenmodul 220 empfangt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262 anpassen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt anschließend eine angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und eine angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 an das 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 263 über die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 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, 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 263 erhöhen, während die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 unverändert belassen wird, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Reserven/Lastenmodul 220 die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 um die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
  • Das Betätigungsmodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264. Das Betätigungsmodul 224 ermittelt, wie die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 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 eine 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 Motoren mit Funkenzündung und Motoren 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.
  • Das Betätigungsmodul 224 kann beispielsweise 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 265 basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung 265 kann der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 gleich sein und die Luftströmung derart einstellen, dass die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 durch Änderungen der anderen Motoraktuatoren erreicht werden kann.
  • Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 ermitteln. Lediglich beispielhaft kann das Luftsteuermodul 228 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP) 266, eine Soll-Drosselfläche 267 und/oder eine Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) 268 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 ermitteln. Der Soll-MAP 266 kann verwendet werden, um einen Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC 268 kann verwendet werden, um Soll-Nockenphasenstellerpositionen und die Soll-Drosselfläche 267 zu ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Betrag des Öffnens des AGR-Ventils 170 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 ermitteln.
  • Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung 269, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung 270 und eine Kraftstoff-Drehmomentanforderung 271 erzeugen. Die Zündfunken-Drehmomentanforderung 269 kann von einem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel der Zündfunkenzeitpunkt bezogen auf einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt nach spät verstellt werden soll (was das Motorausgangsdrehmoment verringert).
  • Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung 270 kann durch das Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viele Zylinder deaktiviert werden sollen, wenn ein Betrieb in einem Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus) angefordert wird. Der FE-Modus kann lediglich beispielhaft einen Modus mit aktivem Kraftstoffmanagement (AFM-Modus) oder einen Hubraum auf Anforderung (DOD) umfassen.
  • Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren, wenn der AFM-Modus angewiesen wird. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann 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 kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 eine vordefinierte Gruppe der Zylinder (z. B. die Hälfte) gemeinsam deaktivieren, wenn der AFM-Modus angewiesen wird. 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, wenn der AFM-Modus angewiesen wird. Das Zündfunkensteuermodul 232 stoppt die Lieferung des Zündfunkens für einen Zylinder, sobald ein Luft/Kraftstoffgemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden ist, verbrannt worden ist.
  • Einige Fahrzeuge können zusätzlich oder alternativ in der Lage sein, den Motor 102 in einem Kraftstoffabschaltmodus (FCO-Modus) zu betreiben. Lediglich beispielhaft kann der Betrieb in dem FCO-Modus während einer Fahrzeugverlangsamung angewiesen werden. Der Betrieb in dem FCO-Modus, der gemäß einer Fahrzeugverlangsamung angewiesen wird, kann als eine Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltung (DFCO) bezeichnet werden. Im Gegensatz zu dem AFM-Modus können einer oder mehrere Zylinder deaktiviert werden, indem die Zufuhr von Kraftstoff zu diesen Zylindern gestoppt wird, wenn der FCO-Modus angewiesen wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile gestoppt wird.
  • Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung 271 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 Kraftstoffzufuhr basierend auf der Luftströmung gesteuert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergeben wird, wenn sie mit dem gegenwärtigen Betrag der Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 mittels einer 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 271 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.
  • Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann die Drehmomentabgabe des Motors 102 schätzen. Die erreichte Drehmomentabgabe des Motors 102 unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen kann als ein erreichtes Luftdrehmoment 272 bezeichnet werden. Das erreichte Luftdrehmoment 272 kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung eines oder mehrerer Motorluftsträmungsparameter, wie z. B. der Drosselfläche, des MAP und der Phasenstellerpositionen, auszuführen. Beispielsweise kann eine APC-Drehmomentbeziehung 273 wie z. B. T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #) (1) definiert werden, wobei das Drehmoment (T) das erreichte Luftdrehmoment 272 ist, und es ist eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), des Zündfunkenzeitpunkts (5), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#). Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie z. B. der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils). Die APC-Drehmomentbeziehung 273 kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Die verwendeten Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerpositionen können auf Ist-Positionen basieren, wenn sich die Phasensteller zu den Soll-Positionen bewegen können. Die Ist-Zündfunkenvorverstellung kann verwendet werden, um das erreichte Luftdrehmoment 272 zu schätzen.
  • Das Luftsteuermodul 228 kann die Soll-Drosselfläche 267 an das Drossel-Aktuatormodul 116 ausgeben. Das Drossel-Aktuatormodul 116 regelt dann das Drosselventil 112, um die Soll-Drosselfläche 267 zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann die Soll-Drosselfläche 267 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 erzeugen, wie nachstehend weiter diskutiert wird (siehe z. B. 5).
  • Das Luftsteuermodul 228 kann das Soll-MAP-Signal 266 an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal 266, 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 die Soll-APC 268 an das Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben. Basierend auf der Soll-APC 268 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, kann der optimale Zündfunkenzeitpunkt 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 den optimalen Zündfunkenzeitpunkt 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 eine vorbestimmte Oktanzahl und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Die Zündfunkenvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunkenzeitpunkt bezeichnet. Der optimale Zündfunkenzeitpunkt kann sich beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren von dem MBT-Zündfunkenzeitpunkt leicht unterscheiden. Die Motorausgangsdrehmoment bei dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt kann daher kleiner als das MBT sein.
  • Die beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst auch ein Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 (siehe auch 3), ein Korrekturmodul 282 (siehe auch 6) und ein Steuermodul 284 für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus) (siehe auch 4).
  • Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 ermittelt ein maximales Bremsmoment für den Betrieb in einem FE-Modus (ein maximales FE-Bremsmoment) 286. Das maximale FE-Bremsmoment 286 entspricht einem maximalen Motorausgangsdrehmoment (einem maximalen Schwungraddrehmoment) für den Betrieb in dem FE-Modus. Wenn in dem FE-Modus gearbeitet wird, ist die Fähigkeit des Motors 102 zur Drehmomenterzeugung begrenzt, die FE des Fahrzeugs wird jedoch verbessert.
  • Lediglich beispielhaft kann der FE-Modus ein Modus mit aktivem Kraftstoffmanagement (AFM-Modus) in einem Fahrzeug sein, das in der Lage ist, eine selektive Zylinderdeaktivierung oder einen Modus mit niedrigem Hub in einem Fahrzeug auszuführen, das in der Lage ist, einen variablen Ventilhub (VVL) auszuführen. Der Betrieb in dem AFM-Modus kann umfassen, dass eine vorbestimmte Anzahl (z. B. die Hälfte) der Zylinder des Motors 102 deaktiviert wird. Der Betrieb in dem Modus mit niedrigem Hub kann umfassen, dass die Einlass- und/oder die Auslassventile 122 und 130 für eine kürzere Zeitspanne (auch als eine Dauer bezeichnet) und/oder in einem geringeren Ausmaß (als Hub bezeichnet) geöffnet werden.
  • Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodus 280 ermittelt das maximale FE-Bremsmoment 286 unter Verwendung einer Beziehung 287 zwischen dem MAP und dem Drehmoment. Die MAP-Drehmomentbeziehung 287 kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Beispielsweise kann die MAP-Drehmomentbeziehung 287 lauten T = f(MAP, S, I, E, AF, OT, #, RPM) (3) wobei das Drehmoment (T) das maximale FE-Bremsmoment 286 ist, und es ist eine Funktion des Krümmerabsolutdrucks (MAP) des Zündfunkenzeitpunkts (S), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT), der Anzahl von aktivierten Zylindern (#) und der Motordrehzahl (RPM). Zusätzliche Variablen können ebenso berücksichtigt werden, wie beispielsweise der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
  • Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 ermittelt einen maximalen Soll-MAP für den Betrieb in dem FE-Modus (einen maximalen Soll-FE-MAP). Der MAP, der in der MAP-Drehmomentbeziehung 287 verwendet wird, kann der maximale Soll-FE-MAP sein. Die Drehmomente, die unter Verwendung der APC-Drehmomentbeziehung 273 bzw. unter Verwendung der MAP-Drehmomentbeziehung 287 ermittelt werden, können jedoch unter bestimmten Umständen verschieden sein. Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 passt das maximale FE-Bremsmoment 286 basierend auf einer MAP-Drehmomentkorrektur 288 selektiv an, die durch das Korrekturmodul 282 geliefert werden kann. Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 kann die MAP-Drehmomentbeziehung 287 basierend auf der MAP-Drehmomentkorrektur 288 derart korrigieren, dass ein Bremsmoment, das basierend auf dem MAP ermittelt wird, dasselbe wie ein Bremsmoment sein wird, das basierend auf der APC unter Verwendung der APC-Drehmomentbeziehung 273 ermittelt wird.
  • Der maximale Soll-FE-MAP ist ein MAP, der einem minimalen Soll-Unterdruck für einen Betrieb in dem FE-Modus entspricht (einem minimalen Soll-FE-Unterdruck). Das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 wandelt den maximalen Soll-FE-MAP unter Verwendung einer MAP-APC-Beziehung 289 in eine maximale Soll-APC für den Betrieb in dem FE-Modus um (in eine maximale Soll-FE-APC).
  • Eine APC, die durch eine Umwandlung eines MAP in die APC unter Verwendung der MAP-APC-Beziehung 289 ermittelt wird, kann jedoch von einer Ist-APC verschieden sein, während bei dem maximalen Soll-FE-MAP gearbeitet wird. Dementsprechend passt das Maximaldrehmoment-Ermittlungsmodul 280 die maximale Soll-FE-APC basierend auf einer MAP-APC-Korrektur 290 an, die durch das Korrekturmodul 282 geliefert werden kann.
  • Das Steuermodul 284 für den FE-Modus ermittelt ein maximales Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-Drehmoment (NVH-Drehmoment) für den Betrieb in dem FE-Modus (ein maximales NVH-Drehmoment). Das maximale NVH-Drehmoment entspricht einem maximalen Motorausgangsdrehmoment während des Betriebs in dem FE-Modus, oberhalb dessen mehr als ein vorbestimmtes NVH-Niveau in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann.
  • Das Steuermodul 284 für den FE-Modus setzt ein maximales Drehmoment für den FE-Modus (ein maximales FE-Drehmoment) 291 gleich einem kleineren von dem maximalen FE-Bremsmoment 286 und dem maximalen NVH-Drehmoment. Das Steuermodul 284 für den FE-Modus löst basierend auf dem maximalen FE-Drehmoment 291 selektiv den Einstieg in den FE-Modus (wenn nicht in dem FE-Modus gearbeitet wird) und den Ausstieg aus dem FE-Modus aus (wenn in dem FE-Modus gearbeitet wird). Das Steuermodul 284 für den FE-Modus erzeugt ein FE-Modussignal 292, das angibt, ob der Motor 102 in dem FE-Modus betrieben werden soll.
  • Das Steuermodul 284 für den FE-Modus liefert das maximale FE-Drehmoment 291 und das FE-Modussignal 292 an das Luftsteuermodul 228. Das Luftsteuermodul 228 begrenzt die Luftdrehmomentanforderung 265 auf das maximale FE-Drehmoment 291, wenn das FE-Modussignal 292 angibt, dass der Motor 102 in dem FE-Modus gesteuert werden sollte. Das Luftsteuermodul 228 ermittelt den Soll-MAP 266, die Soll-Drosselfläche 267 und die Soll-APC 268 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Maximaldrehmoment-Ermittlungsmoduls 280 dargestellt. Die beispielhafte Implementierung des Maximaldrehmoment-Ermittlungsmoduls 280 umfasst ein Modul 302 für einen maximalen Soll-FE-MAP, ein MAP-APC-Modul 310 und ein MAP-Korrekturmodul 312. Die beispielhafte Implementierung des Maximaldrehmoment-Ermittlungsmoduls 280 umfasst auch ein Modul 314 zur Ermittlung eines optimalen Zündfunkens, ein MAP-Drehmomentmodul 318 und ein Bremsmomentmodul 322.
  • Das Modul 302 für den maximalen Soll-FE-MAP ermittelt einen maximalen Soll-MAP für den Betrieb in dem FE-Modus (einen maximalen Soll-FE-MAP) 340 basierend auf einem minimalen Soll-FE-Unterdruck 342 und einem Vor-Drosseldruck 344. Spezieller setzt das Modul 302 für den maximalen Soll-FE-MAP den maximalen Soll-FE-MAP 340 gleich dem Vor-Drosseldruck 344 minus dem minimalen Soll-FE-Unterdruck 342.
  • Der Vor-Drosseldruck 344 kann unter Verwendung eines Vor-Drosseldrucksensors (nicht gezeigt) gemessen werden oder basierend auf einem oder mehreren anderen Drücken ermittelt werden, wie beispielsweise dem MAP, der durch den MAP-Sensor 184 vor dem Motorstart gemessen wird.
  • Der minimale Soll-FE-Unterdruck 342 entspricht einem minimalen Unterdruck in dem Einlasskrümmer 110 während des Betriebs in dem FE-Modus. Der minimale Soll-FE-Unterdruck 342 kann bei verschiedenen Implementierungen basierend auf der RPM 346 ermittelt werden, die durch den RPM-Sensor 180 gemessen wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der minimale Soll-FE-Unterdruck 342 ein kalibrierter Wert sein, der eine oder mehrere Eigenschaften optimiert. Die Eigenschaften können beispielsweise umfassen, dass eine Umkehrung minimiert wird, dass verhindert wird, dass der durch den MAP-Sensor 184 gemessene MAP den Umgebungsluftdruck erreicht, dass das Drosselventil 112 bis zu einem Ausmaß geschlossen bleibt und dass eine stabile Steuerung des Drosselventils 112 aufrecht gehalten wird.
  • Die Umkehrung bezieht sich auf Fälle, in denen Luft aus dem Einlasskrümmer 110 in Richtung des MAP-Sensors 186 strömt. Das Herausströmen von Luft kann bewirken, dass der MAF-Sensor 186 die MAP in den Motor 102 nicht korrekt misst. Der durch den MAP-Sensor 184 gemessene MAP kann bis zu einem bestimmten Ausmaß ungenau sein, wenn der MAP innerhalb eines vorbestimmten Betrages (z. B. 4 Kilopascal) um den Umgebungsdruck liegt. Das Verhindern, dass der MAP zu dem vorbestimmten Wert um den Umgebungsdruck gelangt, kann sicherstellen, dass der MAP genau bleibt. Ein Einleitungsgeräusch (z. B. von dem Öffnen und Schließen der Ventile) kann am lautesten sein, wenn das Drosselventil 112 vollständig offen ist. Wenn das Drosselventil 112 bis zu einem bestimmten Ausmaß geschlossen gehalten wird, wird die Größe des Einleitungsgeräusches verringert. Die Steuerung des Drosselventils 112 kann in der Nähe einer vollständig geschlossenen Drosselöffnung und einer vollständig offenen Drosselöffnung grob sein. Wenn verhindert wird, dass das Drosselventil 112 vollständig geschlossen oder vollständig offen ist, wird die Stabilität der Steuerung des Drosselventils 112 erhöht.
  • Das MAP-APC-Modul 310 wandelt den maximalen Soll-FE-MAP 340 unter Verwendung der MAP-APC-Beziehung 289 in eine maximale Soll-FE-APC 350 um. Die maximale Soll-FE-APC 350 entspricht einer maximalen APC für den Betrieb in dem FE-Modus.
  • Das MAP-Korrekturmodul 312 ermittelt eine korrigierte maximale FE-APC (korrigierte Maximal-FE-APC) 351 basierend auf der maximalen Soll-FE-APC 350 und der MAP-APC-Korrektur 290. Spezieller korrigiert das MAP-Korrekturmodul 312 die maximale Soll-FE-APC 350 basierend auf der MAP-APC-Korrektur 290, um eine Differenz zwischen einer Ist-APC und einer APC zu berücksichtigen, die durch Umwandeln eines MAP in die APC unter Verwendung der MAP-APC-Beziehung 289 ermittelt wird. Das MAP-Korrekturmodul 312 kann die korrigierte maximale FE-APC 351 gleich einer Summe der maximalen Soll-FE-APC 350 und der MAP-APC-Korrektur 290 setzen.
  • Das Modul 314 zur Ermittlung des optimalen Zündfunkens ermittelt den optimalen Zündfunkenzeitpunkt (den optimalen Zündfunken) 352 basierend auf der korrigierten maximalen FE-APC 351. Lediglich beispielhaft kann das Modul 314 zur Ermittlung des optimalen Zündfunkens den optimalen Zündfunkenzeitpunkt 352 basierend auf der korrigierten maximalen FE-APC 351 und einer Tabelle von optimalen Zündfunkenzeitpunkten ermitteln, die durch die APC und die RPM 346 indiziert ist.
  • Das MAP-Drehmomentmodul 318 ermittelt einen maximalen Basis-Drehmomentbetrag für den Betrieb in dem FE-Modus (ein maximales FE-Basisdrehmoment) 354 basierend auf dem maximalen Soll-FE-MAP 340 und dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt 352. Das MAP-Drehmomentmodul 318 ermittelt das maximale FE-Basisdrehmoment 354 ferner basierend auf der RPM 346 und der MAP-Drehmomentkorrektur 288.
  • Lediglich beispielhaft kann das MAP-Drehmomentmodul 318 ein unkorrigiertes maximales FE-Basisdrehmoment (nicht gezeigt) basierend auf dem maximalen Soll-FE-MAP 340 ermitteln. Spezieller kann das MAP-Drehmomentmodul 318 den maximalen Soll-FE-MAP 340 basierend auf der MAP-Drehmomentbeziehung 287, der RPM 346, dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt 352 sowie der Einlass- und der Auslass-Nockenwellenphasenstellerposition, bei denen ein maximales Motorausgangsdrehmoment erzeugt wird, in das unkorrigierte maximale FE-Basisdrehmoment umwandeln. Lediglich beispielhaft kann das MAP-Drehmomentmodul 318 den maximalen Soll-FE-MAP 340 unter Verwendung der Beziehung (3), die vorstehend beschrieben ist, in das unkorrigierte maximale FE-Basisdrehmoment umwandeln.
  • Das MAP-Drehmomentmodul 318 kann das unkorrigierte maximale FE-Basisdrehmoment anschließend basierend auf der MAP-Drehmomentkorrektur 288 korrigieren, um eine Differenz zwischen einem ersten Drehmoment, das unter Verwendung der MAP-Drehmomentbeziehung 287 ermittelt wird, und einem zweiten Drehmoment, das unter Verwendung der APC-Drehmomentbeziehung 273 ermittelt wird, zu berücksichtigen. Lediglich beispielhaft kann das MAP-Drehmomentmodul 318 das maximale FE-Basisdrehmoment 354 gleich einer Summe des unkorrigierten maximalen FE-Basisdrehmoments und der MAP-Drehmomentkorrektur 288 setzen.
  • Ein Basisdrehmoment bezieht sich auf ein Motorausgangsdrehmoment, das erzeugt wird, wenn der Motor 102 an einer Testeinrichtung (z. B. einem Dynamometer) mit dem warmen Motor 102 und ohne Nebenaggregatlasten betrieben wird, wie beispielsweise einer Lichtmaschine und einer Klimaanlage. Das Bremsmomentmodul 322 wandelt das maximale FE-Basisdrehmoment 354 in das maximale FE-Bremsmoment 286 um. Ein Bremsmoment bezieht sich auf ein Basisdrehmoment minus der Reibungsverluste des Motors 102. Mit anderen Worten kann ein Bremsmoment, das einem Basisdrehmoment entspricht, ermittelt werden, indem die Reibungsverluste von dem Basisdrehmoment subtrahiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das MAP-Drehmomentmodul 318 den maximalen Soll-FE-MAP 340 direkt in das maximale FE-Bremsmoment 286 umwandeln, während die MAP-Drehmomentkorrektur 288 berücksichtigt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann das MAP-Drehmomentmodul 318 den maximalen Soll-FE-MAP 340 in ein indiziertes Drehmoment umwandeln (in ein Drehmoment, das durch Verbrennungsereignisse erzeugt wird), das indizierte Drehmoment mit der MAP-Drehmomentkorrektur 288 korrigieren und von dem korrigierten indizierten Drehmoment in das maximale FE-Bremsmoment 286 umwandeln.
  • Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Steuermoduls 284 für den FE-Modus dargestellt. Die beispielhafte Implementierung des Steuermoduls 284 für den FE-Modus umfasst ein Modul 402 zur Ermittlung eines NVH-Drehmoments, ein Modul 406 für ein maximales Drehmoment in dem FE-Modus, ein Modul 410 zur Ermittlung eines Schwellenwerts bzw. von Schwellenwerten, ein Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus und ein Filtermodul 418.
  • Das Modul 402 zur Ermittlung des NVH-Drehmoments ermittelt das maximale NVH-Drehmoment (Maximal-NVH-Drehmoment) 430 basierend auf der RPM 346, die unter Verwendung des RPM-Sensors 180 gemessen wird, einem Übersetzungsverhältnis 432 und einer Umgebungslufttemperatur 434. Das maximale NVH-Drehmoment 430 entspricht einem Motorausgangsdrehmoment während des Betriebs in dem FE-Modus, oberhalb dessen mehr als das vorbestimmte NVH-Niveau in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann.
  • Das Modul 402 zur Ermittlung des NVH-Drehmoments kann das maximale NVH-Drehmoment 430 basierend auf der RPM 346 ermitteln, da die Zündungsdauer (d. h. die Dauer zwischen aufeinander folgenden Zündungsereignissen in der Zündreihenfolge) das NVH-Niveau beeinflussen kann, das in dem Fahrgastraum wahrgenommen wird. Das Modul 402 zur Ermittlung des NVH-Drehmoments kann das maximale NVH-Drehmoment 430 basierend auf dem Übersetzungsverhältnis 432 ermitteln, da das Verhältnis zwischen der Kurbelwellendrehzahl und der Achsendrehzahl (z. B. der Raddrehzahl) das NVH-Niveau beeinflussen kann, das in dem Fahrgastraum wahrgenommen wird. Das Modul 402 zur Ermittlung des NVH-Drehmoments kann das maximale NVH-Drehmoment 430 basierend auf der Umgebungslufttemperatur 434 ermitteln, da die Umgebungslufttemperatur 434 die Dämpfungsfähigkeit von Motordämpfern (nicht gezeigt) beeinflussen kann. Lediglich beispielhaft können die Motordämpfer versteifen, wenn die Umgebungslufttemperatur 434 abnimmt, und das NVH-Niveau, das in dem Fahrgastraum wahrgenommen wird, kann zunehmen, wenn die Motordämpfer versteifen.
  • Das Modul 406 für das maximale Drehmoment in dem FE-Modus ermittelt das maximale FE-Drehmoment 291 basierend auf dem maximalen NVH-Drehmoment 430 und dem maximalen FE-Bremsmoment 286. Spezieller setzt das Modul 406 für das maximale Drehmoment in dem FE-Modus das maximale FE-Drehmoment 291 gleich einem kleineren von dem maximalen FE-Bremsmoment 286 und dem maximalen NVH-Drehmoment 430.
  • Das Modul 406 für das maximale Drehmoment in dem FE-Modus gibt das maximale FE-Drehmoment 291 an das Luftsteuermodul 228 aus. Das Luftsteuermodul 228 begrenzt die Luftdrehmomentanforderung 265 während des Betriebs in dem FE-Modus auf das maximale FE-Drehmoment 291.
  • Das Modul 406 für das maximale Drehmoment in dem FE-Modus liefert das maximale FE-Drehmoment 291 auch an das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte. Das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte ermittelt einen oder mehrere Schwellenwerte 436 basierend auf dem maximalen FE-Drehmoment 291.
  • Lediglich beispielhaft kann das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte zwei Schwellenwerte 436 zum Aussteigen aus dem Betrieb in den FE-Modus ermitteln (d. h. für dessen Deaktivierung). Die zwei Schwellenwerte 436 können als ein Schwellenwert für einen schnellen Ausstieg und einen Schwellenwert für einen langsamen Ausstieg bezeichnet werden. Das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte kann den Schwellenwert für den schnellen Ausstieg gleich einer Summe des maximalen FE-Drehmoments 291 und eines ersten Offsets setzen. Der erste Offset kann basierend auf dem Übersetzungsverhältnis 432 und der RPM 346 kalibrierbar sein.
  • Das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte kann den Schwellenwert für den langsamen Ausstieg gleich einer zweiten Summe des maximalen FE-Drehmoments 291 und eines zweiten Offsets setzen. Der zweite Offset kann kalibrierbar sein, und er kann ebenso basierend auf dem Übersetzungsverhältnis 432 und der RPM 346 ermittelt werden. Der zweite Offset ist kleiner als der erste Offset. Unter einem gegebenen Satz von Betriebsbedingungen kann der erste Offset lediglich beispielhaft ungefähr 100 Newtonmeter (Nm) betragen, während der zweite Offset ungefähr 20 Nm betragen kann. Der erste und der zweite Offset entsprechen einem maximalen Verlust an Motorausgangsdrehmoment, der während des Betriebs in dem FE-Modus im Interesse einer verbesserten FE akzeptierbar ist.
  • Das Modul 410 zur Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte kann einen anderen der Schwellenwerte 436 für einen Einstieg und einen Betrieb in dem FE-Modus ermitteln. Dieser Schwellenwert kann als ein Einstiegsschwellenwert bezeichnet werden. Lediglich beispielhaft kann das Modul 410 für die Ermittlung des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte den Einstiegsschwellenwert gleich einer dritten Summe des maximalen FE-Drehmoments 291 und eines dritten Offsets setzen. Der dritte Offset kann kalibrierbar sein, und er ist kleiner als der zweite Offset. Der Betrag, um den der dritte Offset kleiner als der zweite Offset ist, kann kalibriert werden, um für eine Hysterese zu sorgen. Lediglich beispielhaft kann der dritte Offset dann, wenn der zweite Offset 0 Nm beträgt, auf ungefähr –40 Nm festgelegt werden.
  • Nun auf 7 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Graphik eines Drehmoments 456 über der Zeit 458 dargestellt. Unter weiterer Bezugnahme auf 4 folgt die beispielhafte Kurve 460 dem maximalen FE-Drehmoment 291 unter stationären Betriebsbedingungen. Die beispielhafte Kurve 464 folgt beispielsweise dem Schwellenwert für den langsamen Ausstieg oder dem Schwellenwert für den schnellen Ausstieg, die basierend auf dem maximalen FE-Drehmoment 291 unter stationären Betriebsbedingungen ermittelt werden. Die beispielhafte Kurve 468 kann beispielsweise der Fahrerdrehmomentanforderung 254 folgen.
  • Wieder auf 4 Bezug nehmend, erzeugt das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292, um den Betrieb in dem FE-Modus zu aktivieren und zu deaktivieren. Lediglich beispielhaft kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 auf einen aktiven Zustand setzen (z. B. auf 5 Volt), um den Betrieb in dem FE-Modus auszulösen. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus kann das FE-Modussignal 292 auf einen inaktiven Zustand setzen (z. B. auf 0 Volt), um den Betrieb in einem anderen Modus als dem FE-Modus auszulösen.
  • Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus erzeugt das FE-Modussignal 292 basierend auf dem Zustand des FE-Modussignals 292 und einem oder mehreren der Schwellenwerte 436. Wenn sich das FE-Modussignal 292 in dem inaktiven Zustand befindet (d. h. wenn der FE-Modus deaktiviert ist), leitet das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 basierend auf einem Vergleich der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 mit dem Einstiegsschwellenwert selektiv in den aktiven Zustand über. Lediglich beispielhaft leitet das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 in den aktiven Zustand über, wenn die angepassten vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 kleiner als der Einstiegsschwellenwert ist. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus kann zusätzlich erfordern, dass die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 für eine vorbestimmte Dauer kleiner als der Einstiegsschwellenwert ist, bevor das FE-Modussignal 292 in den aktiven Zustand übergeleitet wird.
  • Wenn sich das FE-Modussignal 292 in dem aktiven Zustand befindet (d. h. während des Betriebs in dem FE-Modus), leitet das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 basierend auf dem Schwellenwert für den schnellen Ausstieg und dem Schwellenwert für den langsamen Ausstieg selektiv in den inaktiven Zustand über. Lediglich beispielhaft kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 in den inaktiven Zustand überleiten, wenn die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 größer als der Schwellenwert für den schnellen Ausstieg ist. Das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus kann das FE-Modussignal 292 auch in den inaktiven Zustand überleiten, wenn eine gefilterte Version der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 größer als der Schwellenwert für den langsamen Ausstieg ist. Die gefilterte Version der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 kann als eine gefilterte angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 438 bezeichnet werden. In dem Beispiel von 7 leitet das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 für den FE-Modus das FE-Modussignal 292 ungefähr zu der Zeit 472 in den inaktiven Zustand über.
  • Das Filtermodul 418 filtert die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und erzeugt die gefilterte angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 438. Das Filtermodul 418 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 beispielsweise unter Verwendung eines Verzögerungsfilters erster Ordnung filtern. Ein Filterkoeffizient, der bei denn Filtern der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 verwendet wird, kann variabel sein.
  • Das Filtermodul 418 kann den Filterkoeffizienten basierend darauf anpassen, ob die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 zunimmt oder abnimmt. Spezieller kann das Filtermodul 418 den Filterkoeffizienten verringern, wenn die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 zunimmt, und den Filterkoeffizienten erhöhen, wenn die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 abnimmt. Das Erhöhen und Verringern des Filterkoeffizienten, wenn die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 abnimmt bzw. zunimmt, kann das Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 414 so lange wie möglich in Richtung des Betriebs in dem FE-Modus ausrichten, bevor der Betrieb in dem FE-Modus deaktiviert wird.
  • Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Luftsteuermoduls 228 dargestellt. Die beispielhafte Implementierung des Luftsteuermoduls 228 umfasst ein Begrenzungsmodul 502, ein Regelungsmodul 510, ein Korrekturmodul 514 und ein Basisdrehmomentmodul 516. Die beispielhafte Implementierung des Luftsteuermoduls 228 umfasst auch ein Soll-MAP-Modul 518, ein Soll-APC-Modul 522, ein Soll-Luftströmungsmodul 530 und ein Soll-Flächenmodul 534.
  • Das Begrenzungsmodul 502 empfangt die Luftdrehmomentanforderung 265 und das maximale FE-Drehmoment 291. Das Begrenzungsmodul 502 begrenzt die Luftdrehmomentanforderung 265 auf das maximale FE-Drehmoment 291, wenn sich das FE-Modussignal 292 in dem aktiven Zustand befindet. Das Begrenzungsmodul 502 gibt die selektiv begrenzte Version der Luftdrehmomentanforderung 265 aus, die als eine anfängliche Luftdrehmomentanforderung 540 bezeichnet wird.
  • Das Regelungsmodul 510 empfängt die anfängliche Luftdrehmomentanforderung 540 und das erreichte Luftdrehmoment 272. Das Regelungsmodul 510 ermittelt eine Regelungs-Drehmomentkorrektur 544 basierend auf einer Differenz zwischen der anfänglichen Luftdrehmomentanforderung 540 und dem erreichten Luftdrehmoment 272.
  • Das Korrekturmodul 514 ermittelt eine korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 basierend auf der anfänglichen Luftdrehmomentanforderung 540 und der Regelungs-Drehmomentkorrektur 544. Spezieller kann das Korrekturmodul 514 die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 gleich einer Summe der anfänglichen Luftdrehmomentanforderung 540 und der Regelungs-Drehmomentkorrektur 544 setzen.
  • Das Basisdrehmomentmodul 516 wandelt die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 in eine Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 um. Das Basisdrehmomentmodul 516 kann die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 in die Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 umwandeln, in dem beispielsweise die Reibungsverluste des Motors 102 zu der korrigierten Luftdrehmomentanforderung 546 addiert werden.
  • Das Soll-MAP-Modul 518 ermittelt den Soll-MAP 266 basierend auf der Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 und einer Inversen der MAP-Drehmomentbeziehung 287. Das Soll-MAP-Modul 518 ermittelt den Soll-MAP 266 ferner basierend auf dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt 352 und der RPM 346. Lediglich beispielhaft kann das Soll-MAP-Modul 518 den Soll-MAP 266 unter Verwendung der Beziehung ermitteln: MAPdes = T–1(Tdes‚ I, E, AF, OT, #, RPM, S) (4) wobei MAPdes der Soll-MAP 266 ist, T–1 die Verwendung einer Inversen der MAP-Drehmomentbeziehung 287 bezeichnet, Tdes die Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 ist, S der optimale Zündfunkenzeitpunkt 352 ist, RPM die RPM 346 ist, I und E die Einlass- bzw. die Auslass-Nockenphasenstellerposition ist, AF das Luft/Kraftstoffverhältnis ist, OT die Öltemperatur ist und # die Anzahl von aktivierten Zylindern ist. Zusätzliche Variablen können ebenso berücksichtigt werden, wie beispielsweise der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils). 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 durch das Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
  • Das Soll-APC-Modul 522 ermittelt die Soll-APC 268 basierend auf der Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 und einer Inversen der APC-Drehmomentbeziehung 273. Das Soll-APC-Modul 522 ermittelt die Soll-APC 268 ferner basierend auf dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt 352 und der RPM 346. Lediglich beispielhaft kann das Soll-APC-Modul 522 die Soll-APC 268 unter Verwendung der Beziehung ermitteln: APCdes = T–1(Tdes, I, E, AF, OT, #, RPM, S) (5) wobei APCdes die Soll-APC 268 ist, T–1 die Verwendung einer Inversen der APC-Drehmomentbeziehung 273 bezeichnet, Tdes die Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 ist, S der optimale Zündfunkenzeitpunkt 352 ist, RPM die RPM 346, I und E die Einlass- bzw. die Auslassphasenstellerposition ist, AF das Luft/Kraftstoffverhältnis ist, OT die Öltemperatur ist und # die Anzahl der aktivierten Zylinder ist. Zusätzliche Variablen können ebenso berücksichtigt werden, wie beispielsweise der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils). Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) kann das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis sein, wie es durch das Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
  • Das Soll-Luftströmungsmodul 530 ermittelt eine Soll-Luftströmung 550 basierend auf der Soll-APC 268 und der RPM 346. Spezieller ermittelt das Soll-Luftströmungsmodul 530 die Soll-Luftströmung 550 basierend auf der Soll-APC 268 und der Zündungsdauer. Lediglich beispielhaft kann das Soll-Luftströmungsmodul 530 die Soll-Luftströmung 550 gleich dem Quotienten der Soll-APC 268 dividiert durch die Zündungsdauer setzen. Das Soll-Flächenmodul 534 ermittelt die Soll-Drosselfläche 267 basierend auf der Soll-Luftströmung und dem Soll-MAP 266.
  • Nun auf 6 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Korrekturmoduls 282 dargestellt. Die beispielhafte Implementierung des Korrekturmoduls 282 umfasst ein APC-Schätzmodul 602, ein Ist-APC-Modul 606 und ein Modul 610 zur Ermittlung einer APC-Korrektur. Die beispielhafte Implementierung des Korrekturmoduls 282 umfasst auch ein Modul 614 zur Ermittlung eines APC-Drehmoments, ein Modul 618 zur Ermittlung eines MAP-Drehmoments und ein Modul 622 zur Ermittlung einer MAP-Korrektur.
  • Das APC-Schätzmodul 602 ermittelt eine geschätzte APC 630 basierend auf dem MAP 632, der durch den MAP-Sensor 184 gemessen wird. Das APC-Schätzmodul ermittelt die geschätzte APC 630 basierend auf dem MAP 632 und unter Verwendung der MAP-APC-Beziehung 289.
  • Das Ist-APC-Modul 606 ermittelt eine Ist-APC 634 basierend auf der RPM 346, die unter Verwendung des RPM-Sensors 180 gemessen wird, und der MAF 636, die unter Verwendung des MAF-Sensors 186 gemessen wird. Lediglich beispielhaft kann das Ist-APC-Modul 606 die Ist-APC 634 basierend auf der RPM 346 und der MAF 636 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder Abbildungen ermittein, welche die RPM 346 und die MAF 636 mit der Ist-APC 634 in Beziehung setzen.
  • Das Modul 610 zur Ermittlung der APC-Korrektur empfängt die geschätzte APC 630 und die Ist-APC 634. Das Modul 610 zur Ermittlung der APC-Korrektur ermittelt eine MAP-APC-Korrektur basierend auf einer Differenz zwischen der geschätzten APC 630 und der Ist-APC 634. Das Modul 610 zur Ermittlung der APC-Korrektur kann die MAP-APC-Korrektur in einer Abbildung von MAP-APC-Korrekturen speichern, die durch den MAP indiziert ist. Das Modul 610 zur Ermittlung der APC-Korrektur kann eine gespeicherte von den MAP-APC-Korrekturen basierend auf dem maximalen Soll-FE-MAP 340 abrufen und die MAP-APC-Korrektur 290 gleich der abgerufenen der MAP-APC-Korrekturen setzen.
  • Das Modul 614 zur Ermittlung des APC-Drehmoments ermittelt ein APC-Drehmoment 640 basierend auf einer APC 642, wie beispielsweise der Ist-APC 634. Lediglich beispielhaft kann das Modul 614 zur Ermittlung des APC-Drehmoments das APC-Drehmoment 640 basierend auf der APC 642 unter Verwendung der APC-Drehmomentbeziehung 273 und der gegenwärtigen Betriebsparameter ermitteln.
  • Das Modul 618 zur Ermittlung des MAP-Drehmoments ermittelt ein MAP-Drehmoment 644 basierend auf einem MAP 646, wie beispielsweise dem MAP 632, der durch den MAP-Sensor 186 gemessen wird. Lediglich beispielhaft kann das Modul 618 zur Ermittlung des MAP-Drehmoments das MAP-Drehmoment 644 basierend auf dem MAP 646 unter Verwendung der MAP-Drehmomentbeziehung 287 und der gegenwärtigen Betriebsparameter ermitteln.
  • Das Modul 622 zur Ermittlung der MAP-Korrektur empfängt das APC-Drehmoment 640 und das MAP-Drehmoment 644. Das Modul 622 zur Ermittlung der MAP-Korrektur ermittelt eine MAP-Drehmomentkorrektur basierend auf einer Differenz zwischen dem APC-Drehmoment 640 und dem MAP-Drehmoment 644. Das Modul 622 zur Ermittlung der MAP-Korrektur kann die MAP-Drehmomentkorrektur in einer Abbildung von MAP-Drehmomentkorrekturen speichern, die durch den MAP indiziert ist. Das Modul 622 zur Ermittlung der MAP-Korrektur kann eine entsprechende der gespeicherten MAP-Drehmomentkorrekturen basierend auf dem maximalen Soll-FE-MAP 340 abrufen und die MAP-Drehmomentkorrektur 288 gleich der abgerufenen der MAP-Drehmomentkorrekturen setzen.
  • Nun auf 8 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 800 zum Ermitteln des maximalen FE-Drehmoments 291 zeigt. Die Steuerung beginnt mit 804, wo die Steuerung den minimalen Soll-FE-Unterdruck 342 ermittelt. Die Steuerung kann den minimalen Soll-FE-Unterdruck 342 beispielsweise basierend auf der RPM 346 ermitteln.
  • Die Steuerung ermittelt das maximale FE-Bremsmoment 286 bei 808. Die Steuerung ermittelt das maximale NVH-Drehmoment 430 bei 812. Die Steuerung kann das maximale NVH-Drehmoment 430 basierend auf der RPM 346, dem Übersetzungsverhältnis 432 und der Umgebungslufttemperatur 434 ermitteln. Die Steuerung ermittelt bei 816, ob das maximale FE-Bremsmoment 286 größer als das maximale NVH-Drehmoment 430 ist. Wenn ja. Setzt die Steuerung das maximale FE-Drehmoment 291 bei 820 gleich dem maximalen FE-Bremsmoment 286 und fährt mit 828 fort; wenn nein, setzt die Steuerung das maximale FE-Drehmoment 291 bei 824 gleich dem maximalen NVH-Drehmoment 430 und fährt mit 828 fort.
  • Bei 828 ermittelt die Steuerung die Schwellenwerte. Spezieller kann die Steuerung den Schwellenwert für den schnellen Ausstieg, den Schwellenwert für den langsamen Ausstieg und den Einstiegsschwellenwert bei 828 ermitteln. Die Steuerung ermittelt bei 832, ob in dem FE-Modus gearbeitet werden soll. Wenn ja, fährt die Steuerung mit 836 fort; wenn nein, fährt die Steuerung mit 840 fort, was nachstehend weiter diskutiert wird.
  • Bei 836 begrenzt die Steuerung die Luftdrehmomentanforderung 265 auf das maximale FE-Drehmoment 291, und die Steuerung fährt mit 840 fort. Die Steuerung ermittelt die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 bei 840. Die Steuerung ermittelt die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 basierend auf der Summe der anfänglichen Luftdrehmomentanforderung 540 und der Regelungs-Drehmomentkorrektur 544. Die Steuerung ermittelt die Basis-Luftdrehmomentanforderung 547 bei 844, indem die korrigierte Luftdrehmomentanforderung 546 in ein Basisdrehmoment umgewandelt wird.
  • Die Steuerung ermittelt den Soll-MAP 266, die Soll-APC 268 und die Soll-Drosselfläche 267 bei 848, und die Steuerung endet. Obgleich die Steuerung derart gezeigt ist und diskutiert wird, dass sie endet, ist das Verfahren 800 eine Veranschaulichung einer Steuerschleife, und die Steuerung kann stattdessen zu 804 zurückkehren.
  • 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.

Claims (10)

  1. Motorsteuersystem, das umfasst: ein Modul für einen Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), das einen Soll-MAP für den Betrieb eines Motors in einem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in einem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einer Differenz zwischen einem Soll-Unterdruck und einem Luftdruck stromaufwärts eines Drosselventils ermittelt; ein MAP-Drehmomentmodul, das eine Soll-Drehmomentabgabe des Motors für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP ermittelt; ein Schwellenwertermittlungsmodul, das ein Einstiegsdrehmoment basierend auf der Soll-Drehmomentabgabe ermittelt; und ein Modul für einen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsmodus (FE-Modus), das den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einem Vergleich des Einstiegsdrehmoments und einer Drehmomentanforderung selektiv auslöst.
  2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: ein Modul zur Ermittlung eines Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsdrehmoments (NVH-Drehmoments), das ein NVH-Drehmoment ermittelt, wobei ein NVH-Wert größer er als ein vorbestimmter Wert ist, wenn eine Ist-Drehmomentabgabe des Motors während des Betriebs in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub größer als das NVH-Drehmoment ist; und ein Maximaldrehmomentmodul, das eine maximale Drehmomentabgabe für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub gleich dem NVH-Drehmoment oder gleich der Soll-Drehmomentabgabe setzt, wobei das Schwellenwertermittlungsmodul das Einstiegsdrehmoment basierend auf der maximalen Drehmomentabgabe ermittelt.
  3. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Maximaldrehmomentmodul die maximale Drehmomentabgabe gleich einem kleineren von dem NVH-Drehmoment und der Soll-Drehmomentabgabe setzt.
  4. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Schwellenwertermittlungsmodul das Einstiegsdrehmoment ferner basierend auf einem Übersetzungsverhältnis festlegt.
  5. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Modul zur Ermittlung des NVH-Drehmoments das NVH-Drehmoment basierend auf einem Übersetzungsverhältnis, einer Motordrehzahl und einem Umgebungslufttemperatur ermittelt.
  6. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, das ferner umfasst: ein Betätigungsmodul, das eine Luftdrehmomentanforderung basierend auf der Drehmomentanforderung ermittelt; und ein Luftsteuermodul, das die Luftdrehmomentanforderung während des Betriebs in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub auf die maximale Drehmomentabgabe begrenzt, um eine begrenzte Luftdrehmomentanforderung zu ermitteln, und das einen Soll-MAP, eine Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) und eine Soll-Drosselfläche basierend auf der begrenzten Luftdrehmomentanforderung ermittelt.
  7. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Schwellenwertermittlungsmodul ferner ein Ausstiegsdrehmoment basierend auf der maximalen Drehmomentabgabe ermittelt und wobei das Modul für den FE-Modus den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf einem zweiten Vergleich der Drehmomentanforderung und des Ausstiegsdrehmoments selektiv deaktiviert.
  8. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: ein Korrekturmodul, welches eine MAP-Drehmomentkorrektur basierend auf einer ersten Differenz zwischen einem ersten Drehmoment und einem zweiten Drehmoment ermittelt, welches das erste Drehmoment unter Verwendung einer ersten Beziehung zwischen einer Ist-APC und dem ersten Drehmoment ermittelt und welches das zweite Drehmoment unter Verwendung einer zweiten Beziehung zwischen einem gemessenen MAP und dem zweiten Drehmoment ermittelt, wobei das MAP-Drehmomentmodul eine unkorrigierte Soll-Drehmomentabgabe des Motors für den Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP ermittelt und die Soll-Drehmomentabgabe basierend auf der MAP-Drehmomentkorrektur und dem unkorrigierten Soll-Drehmoment ermittelt.
  9. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, wobei das MAP-Drehmomentmodul die Soll-Drehmomentabgabe auf eine Summe der MAP-Drehmomentkorrektur und des unkorrigierten Soll-Drehmoments festlegt.
  10. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, das ferner umfasst: ein MAP-APC-Modul, das eine Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) für den Motor während des Betriebs in dem Zylinderdeaktivierungsmodus oder in dem Modus mit niedrigem Hub basierend auf dem Soll-MAP ermittelt; ein MAP-Korrekturmodul, das eine korrigierte APC basierend auf der Soll-APC und einer MAP-APC-Korrektur ermittelt; und ein Modul für einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt, das einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der korrigierten APC ermittelt; wobei das Korrekturmodul ferner die MAP-APC-Korrektur basierend auf einer zweiten Differenz zwischen einer geschätzten APC und der Ist-APC ermittelt und wobei das MAP-Drehmomentmodul die Soll-Drehmomentabgabe ferner basierend auf dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt ermittelt.
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