DE102011111395B4

DE102011111395B4 - Motordrehmomentschätzverfahren

Info

Publication number: DE102011111395B4
Application number: DE102011111395.2A
Authority: DE
Inventors: Prabjot Nanua
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: US8494742B2; DE102011111395A1; CN102400807A; US20120065857A1; CN102400807B

Abstract

Motorsteuerverfahren, umfassend, dass: ein erster und ein zweiter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden (506) eines Bremsmoments über einer Luft pro Zylinder (APC) festgelegt werden; ein dritter, ein vierter und ein fünfter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden (514) eines Zündfunkenzeitpunkts für ein maximales Bremsmoment (MBT-Zündfunkenzeitpunkts) über der APC festgelegt werden; ein Bremsmoment eines Motors (102) basierend auf der APC, dem Zündfunkenzeitpunkt sowie dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten geschätzt wird; und zumindest ein Motoraktuator (116, 120, 124, 126, 158, 164, 172) basierend auf dem Bremsmoment gesteuert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Motordrehmomentschätzverfahren.
HINTERGRUND
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.
In Robert Bosch: GmbH (Hrsg.): Ottomotor-Management, Wiesbaden: Vieweg-Verlag, 2. Auflage, 2003, ist auf den Seiten 294 bis 303 ein Verfahren beschrieben, mit dem ein optimales indiziertes Drehmoment eines Motors anhand von Istwerten der Luftfüllung und des Zündwinkels des Motors geschätzt wird. Ferner ist die Berechnung eines indizierten Ist-Drehmoments anhand einer Wirkungsgradkette unter Berücksichtigung einer Zündwinkelverschiebung vorgesehen.
Die DE 101 40 376 A1 beschreibt ein Verfahren zur Schätzung eines Bremsmoments eines Motors anhand eines Drehmomentmodells mit fünf Drehmomentschätzkoeffizienten.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Motorsteuerverfahren zu schaffen, bei dem ein Drehmoment, das zur Steuerung eines Motors verwendbar ist, mit möglichst geringem Aufwand geschätzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Motorsteuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Motorsteuerverfahren umfasst: dass ein erster und ein zweiter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden eines Bremsmoments über einer Luft pro Zylinder (APC) festgelegt werden; dass ein dritter, ein vierter und ein fünfter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden eines Zündfunkenzeitpunkts für ein maximales Bremsmoment (MBT-Zündfunkenzeitpunkts) über der APC festgelegt werden; und dass ein Bremsmoment eines Motors basierend auf der APC, dem Zündfunkenzeitpunkt und dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten geschätzt wird. Ferner wird zumindest ein Motoraktuator basierend auf dem Bremsmoment gesteuert.
Gemäß noch anderen Merkmalen wird das vorstehend beschriebene Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem zugreifbaren, computerlesbaren Medium befinden, wie beispielsweise einem Speicher, einem nicht flüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten zugreifbaren Speichermedien, ohne auf diese beschränkt zu sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1A ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
1B ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kalibriermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Drehmomentschätzmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
4A eine beispielhafte Graphik eines Drehmoments als eine Funktion einer Luft pro Zylinder (APC) gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
4B eine beispielhafte Graphik eines Zündfunkenzeitpunkts für ein maximales Bestdrehmoment (MBT) als eine Funktion der APC gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 eine beispielhafte Graphik des Drehmoments als eine Funktion der APC gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, welches unter Verwendung einer Drehmomentschätzung mit fünf Termen für einen ersten beispielhaften Motortyp geschätzt wird;
6 eine beispielhafte Graphik des Drehmoments als eine Funktion der APC unter Verwendung einer Drehmomentschätzung mit sechs Termen für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
7 eine beispielhafte Graphik des Drehmoments als eine Funktion des Zündfunkenzeitpunkts gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, welches unter Verwendung einer Drehmomentschätzung mit fünf Termen für den ersten Motortyp ermittelt wird;
8 eine beispielhafte Graphik des Drehmoments als eine Funktion eines Zündfunkenzeitpunkts unter Verwendung einer Drehmomentschätzung mit sechs Termen für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
9 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen zweiten beispielhaften Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
10 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen dritten beispielhaften Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in einem ersten Modus betrieben wird;
11 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in einem zweiten Modus betrieben wird;
12–15 beispielhafte Graphiken des Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
16 eine beispielhafte Graphik der Daten von 12–15 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
17–20 beispielhafte Graphiken eines Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen vierten beispielhaften Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
21 eine beispielhafte Graphik der Daten von 17–20 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
22 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
23 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird;
24 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird;
25–28 beispielhafte Graphiken der Steigung einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
29 eine beispielhafte Graphik der Daten von 25–28 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
30–33 beispielhafte Graphiken des Nullachsenabschnitts einer Kurve des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vieren Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
34 eine beispielhafte Graphik der Daten von 30–33 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
35 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
36 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird;
37 eine beispielhafte Graphik des Nullachsenabschnitts einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der PAC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird;
38–41 beispielhafte Graphiken des Nullachsenabschnitts einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
42 eine beispielhafte Graphik der Daten von 38–41 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
43–46 beispielhafte Graphiken des Nullachsenabschnitts einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
47 eine beispielhafte Graphik der Daten von 43–46 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
48 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
49 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird;
50 eine beispielhafte Graphik der Steigung einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird;
51–54 beispielhafte Graphiken der Steigung einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
55 eine beispielhafte Graphik der Daten von 51–54 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
56–59 beispielhafte Graphiken der Steigung einer Kurve des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind, welcher mit verschiedenen Auslass-Nockenwellenwinkeln arbeitet;
60 eine beispielhafte Graphik der Daten von 56–59 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
61 eine beispielhafte Graphik einer Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den zweiten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
62 eine beispielhafte Graphik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird;
63 eine beispielhafte Graphik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den dritten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird;
64 eine beispielhafte Graphik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den ersten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
65 eine beispielhafte Graphik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den vierten Motortyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
66 ein Flussdiagramm gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln von Drehmomentschätzkoeffizienten darstellt; und
67 ein Flussdiagramm gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen eines Bremsmoments eines Motors 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 Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert Motoraktuatoren, um ein gewünschtes Bremsmoment zu erzeugen. Ein Bremsmoment bezieht sich auf ein Drehmoment an einer Kurbelwelle eines Motors und berücksichtigt Motorverluste, wie beispielsweise Pumpverluste, Reibungsverluste und andere Typen von Verlusten. Das ECM kann das Bremsmoment unter Verwendung einer Gleichung zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen oder einer Gleichung zur Drehmomentschätzung mit sieben Termen schätzen, wie beispielsweise: T = a₁ + a₂·θ + a₃·θ² + (a₄ + a₅·θ + a₆·θ²)·β, bzw. T = a₁ + a₂·θ + a₃·θ² + (a₄ + a₅·θ + a₆·θ²)·β + a₇·θ·β², wobei T das geschätzte Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht und a₁–a₇ vorbestimmte Drehmomentschätzkoeffizienten sind. Das geschätzte Bremsmoment kann beispielsweise verwendet werden, um die Steuerung eines oder mehrerer der Motoraktuatoren anzupassen, um das gewünschte Bremsmoment in einer Regelung zu erreichen.
Das ECM der vorliegenden Offenbarung schätzt das Bremsmoment eines Motors unter Verwendung einer Gleichung zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen: T = a₁ + (a₂ + a₃·θ + a4·θ₂)·β + a₅·θ·β², wobei T das geschätzte Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht, a₁ ein erster Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₂ ein zweiter Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₃ ein dritter Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₄ ein vierter Drehmomentschätzkoeffizient ist und a₅ ein fünfter Drehmomentschätzkoeffizient ist. 1A und 1B umfassen ein beispielhaftes Motorsystem bzw. ein beispielhaftes Motorsteuersystem, die das Bremsmoment unter Verwendung der Gleichung zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen schätzen. 2 umfasst ein beispielhaftes Drehmomentschätzmodul, welches das Bremsmoment unter Verwendung der Gleichung zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen schätzt.
Der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentschätzkoeffizient, die in der Gleichung zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen verwendet werden, weisen jeweils eine Beziehung mit einem oder mehreren dem Motor zugeordneten Parametern auf. Lediglich beispielhaft kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einem Achsenabschnitt einer Geraden des Bremsmoments über der APC mit einer Drehmomentachse festgelegt werden. Der erste Drehmomentschätzkoeffizient entspricht auch den Motorverlusten, wenn die APC Null ist. Der zweite Drehmomentschätzkoeffizient kann basierend auf einer Steigung der Geraden des Bremsmoments über der APC festgelegt werden. 4A umfasst eine beispielhafte Graphik des Bremsmoments als eine Funktion der APC.
Der dritte und vierte Drehmomentschätzkoeffizient können basierend auf einem Achsenabschnitt einer Geraden eines Zündfunkenzeitpunkts für ein maximales Bremsmoment (MBT-Zündfunkenzeitpunkt) über der APC mit einer MBT-Zündfunkenzeitpunktachse festgelegt werden. Der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient können basierend auf der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC festgelegt werden. 4B umfasst eine beispielhafte Graphik des MBT-Zündfunkenzeitpunkts als eine Funktion der APC. Im Gegensatz zu dem ersten bis fünften Drehmomentschätzkoeffizient, die in der Gleichung zur Drehmomentschützung mit fünf Termen verwendet werden, enthalten die vorbestimmten Drehmomentschätzkoeffizienten, die in den Gleichungen zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen oder mit sieben Termen verwendet werden, keine leicht erkennbare Beziehung mit auf den Motor bezogenen Parametern.
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/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 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 in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein gegebenes Zündungsereignis zu variieren, sogar wenn eine Änderung in dem Zeitpunktsignal nach dem Zündungsereignis unmittelbar vor dem gegebenen Zündungsereignis empfangen wird.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich 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 den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 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 TCM 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert empfängt. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 als ein Aktuator 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 Aktuator bezeichnet werden, während sich der zugeordnete Aktuatorwert auf den Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC beziehen kann. Andere Aktuatoren können das Zylinder-Aktuatormodul 120, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte der Anzahl der aktivierten Zylinder, der Kraftstoffzufuhrrate, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein gewünschtes Motorausgangsdrehmoment erreicht.
Nun auf 1B Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 202. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 ermitteln. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einer Ausgabe eines Tempomaten 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 die Fahrerdrehmomentanforderung speichern, und es kann ein Soll-Drehmoment basierend auf einer Ausgewählten der Abbildungen ermitteln.
Ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung von dem Fahrerdrehmomentmodul 202 und anderen Achsendrehmomentanforderungen. Ein Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, die einen Motor und/oder einen Elektromotor umfassen. Die Drehmomentanforderungen können absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und Rampenanforderungen umfassen. Lediglich beispielhaft können die Rampenanforderungen eine Anforderung umfassen, dass das Drehmoment bis zu einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig abnimmt oder dass das Drehmoment von einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig zunimmt. Relative Drehmomentanforderungen können vorübergehende oder dauerhafte Drehmomentverringerungen oder -zunahmen umfassen.
Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsendrehmoment die Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche in einer anderen Richtung rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
Die Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Achsendrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Die Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit können das Achsendrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch von Fahrzeugstabilitätskontrollsystemen hervorgerufen werden.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Wie nachstehend beschrieben ist, können die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 durch andere Module des ECM 114 selektiv angepasst werden, bevor sie verwendet werden, um Aktuatoren des Motorsystems 100 zu steuern.
Allgemein ausgedrückt ist die Momentandrehmomentanforderung der Betrag des derzeitigen Soll-Achsendrehmoments, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung der Betrag des Achsendrehmoments ist, der kurzfristig benötigt werden kann. Das ECM 114 steuert daher das Motorsystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das der Momentandrehmomentanforderung gleich ist. Verschiedene Kombinationen von Aktuatorwerten können jedoch zu demselben Achsendrehmoment führen. Das ECM 114 kann daher die Aktuatorwerte steuern, um einen schnelleren Übergang zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zu ermöglichen, während das Achsendrehmoment weiterhin bei der Momentdrehmomentanforderung gehalten wird.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf der Fahrerdrehmomentanforderung basieren. Die Momentandrehmomentanforderung kann kleiner als die vorausgesagte Drehmomentanforderung sein, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung auf einer vereisten Oberfläche einen Radschlupf verursacht. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Verringerung mittels der Momentandrehmomentanforderung anfordern, und das ECM 114 verringert das Drehmoment, das durch den Motor 102 erzeugt wird, auf die Momentandrehmomentanforderung. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100 jedoch derart, dass das Motorsystem 100 das Erzeugen der vorausgesagten Drehmomentanforderung schnell wieder aufnehmen kann, sobald der positive Radschlupf aufhört.
Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung und der vorausgesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve repräsentiert den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments oberhalb der Momentandrehmomentanforderung, den das Motorsystem 100 mit einer minimalen Verzögerung zu produzieren beginnen kann. Schnelle Motoraktuatoren werden verwendet, um das momentane Achsendrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Nachstehend ist detaillierter beschrieben, wie die schnellen Motoraktuatoren im Gegensatz zu den langsamen Motoraktuatoren definiert sind.
Bei verschiedenen Implementierungen können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment in einem Bereich variieren, wobei der Bereich durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt wird. Bei solchen Implementierungen ist die obere Grenze des Bereichs die vorausgesagte Drehmomentanforderung, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Motoraktuatoren begrenzt ist. Lediglich beispielhaft können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment nur um einen ersten Betrag verringern, wobei der erste Betrag ein Maß der Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren ist. Der erste Betrag kann basierend auf Motorbetriebsbedingungen variieren, die durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt werden. Wenn sich die Momentandrehmomentanforderung in dem Bereich befindet, können die schnellen Motoraktuatoren eingestellt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der Momentandrehmomentanforderung ist. Wenn das ECM 114 anfordert, dass die vorausgesagte Drehmomentanforderung ausgegeben wird, können die schnellen Motoraktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment auf die obere Grenze des Bereichs zu verändern, welche die vorausgesagte Drehmomentanforderung ist.
Allgemein ausgedrückt können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment schneller verändern, als dies die langsamen Motoraktuatoren können. 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 im 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 er benötigt, um damit zu beginnen, das Achsendrehmoment zu verändern, 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 sich das Achsendrehmoment zu verändern beginnt, kann das Achsendrehmoment zusätzlich länger benötigen, um auf eine Änderung in einem langsamen Aktuator anzusprechen.
Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die langsamen Aktuatoren auf Werte festlegen, die dem Motorsystem 100 ermöglichen würden, die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wenn die schnellen Motoraktuatoren auf geeignete Werte eingestellt werden würden. In der Zwischenzeit kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die schnellen Aktuatoren auf Werte einstellen, die für die gegebenen Werte der langsamen Aktuatoren bewirken, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung anstelle der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 114 entscheidet, das Achsendrehmoment von der Momentandrehmomentanforderung zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung überzuleiten, ändert das ECM 114 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Motoraktuatoren auf Werte, die der vorausgesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die Aktuatorwerte der langsamen Aktuatoren bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt wurden, ist das Motorsystem 100 in der Lage, die vorausgesagte Drehmomentanforderung nach nur einer solchen Verzögerung zu erzeugen, die den schnellen Motoraktuatoren zuzuschreiben ist. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung vermieden, die ansonsten aus einem Verändern des Achsendrehmoments unter Verwendung der langsamen Motoraktuatoren resultieren würde.
Lediglich beispielhaft kann dann, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die Momentandrehmomentanforderung aufgrund einer vorübergehenden Drehmoment-Verringerungsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung ist. Alternativ kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die vorausgesagte Drehmomentanforderung über die Fahrerdrehmomentanforderung hinaus erhöht wird, während die Momentandrehmomentanforderung bei der Fahrerdrehmomentanforderung gehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen in dem erforderlichen Achsendrehmoment ausgleichen. Lediglich beispielhaft können plötzliche Lasten von einer Klimaanlage oder einer Servolenkungspumpe ausgeglichen werden, indem die Momentandrehmomentanforderung erhöht wird. Wenn die Zunahme der Momentandrehmomentanforderung kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell erzeugt werden, indem die schnellen Aktuatoren verwendet werden. Die vorausgesagte Drehmomentanforderung kann anschließend ebenso erhöht werden, um die vorhergehende Drehmomentreserve wieder herzustellen.
Eine andere beispielhafte Verwendung einer Drehmomentreserve ist es, Schwankungen in den Werten für die langsamen Aktuatoren 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 benötigen und/oder schneller abgenutzt werden können, wenn sie häufig bewegt werden. Das Erzeugen einer ausreichenden Drehmomentreserve ermöglicht, dass Änderungen in dem Soll-Drehmoment ausgeführt werden können, indem die schnellen Aktuatoren mittels der Momentandrehmomentanforderung variiert werden, während die Werte der langsamen Aktuatoren beibehalten werden. Um lediglich beispielhaft eine gegebene Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, kann die Momentandrehmomentanforderung in einem Bereich variiert werden. Wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf ein Niveau oberhalb dieses Bereichs festgelegt wird, können Veränderungen in der Momentandrehmomentanforderung, welche die Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten, unter Verwendung der schnellen Aktuatoren ohne die Notwendigkeit ausgeführt werden, die langsamen Aktuatoren anzupassen.
Lediglich beispielhaft kann der Zündfunkenzeitpunkt in einem Motor mit Funkenzündung ein schneller Aktuatorwert sein, während die Drosselöffnungsfläche ein langsamer Aktuatorwert sein kann. Motoren mit Funkenzündung können Kraftstoffe, die beispielsweise Benzin und Ethanol umfassen, unter Verwendung eines Zündfunkens verbrennen. Im Gegensatz dazu kann bei einem Motor mit Kompressionszündung die Kraftstoffströmung ein schneller Aktuatorwert sein, während die Drosselöffnungsfläche als ein Aktuatorwert für andere Motoreigenschaften als das Drehmoment verwendet werden kann. Motoren mit Kompressionszündung können Kraftstoffe, die beispielsweise Diesel umfassen, durch Kompression verbrennen.
Wenn der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung ist, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 kann ein langsamer Aktuator sein. Nachdem ein neuer Aktuatorwert empfangen wurde, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für das nachfolgende Zündungsereignis zu verändern. Wenn der Zündfunkenzeitpunkt (auch Zündfunkenvorverstellung genannt) für ein Zündungsereignis auf einen kalibrierten Wert eingestellt wird, wird ein maximales Drehmoment in dem Verbrennungstakt unmittelbar nach dem Zündungsereignis erzeugt. Eine Zündfunkenvorverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, kann jedoch den Drehmomentbetrag verringern, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird. Daher kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, das Motorausgangsdrehmoment durch ein Variieren der Zündfunkenvorverstellung zu verändern, sobald das nächste Zündungsereignis auftritt. Lediglich beispielhaft kann eine Tabelle von Zündfunkenvorverstellungen, die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugausgestaltung ermittelt werden, und der kalibrierte Wert wird basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen aus der Tabelle ausgewählt.
Im Gegensatz dazu benötigen Änderungen in der Drosselöffnungsfläche länger, um das Motorausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drosselaktuatormodul 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 Drosselventilöffnung Lufttransportverzögerungen in dem Einlasskrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in den Einlasskrümmer 110 nicht als eine Erhöhung des Motorausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 in dem nächsten Einlasstakt zusätzliche Luft aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
Unter Verwendung dieser Aktuatoren als ein Beispiel kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die Drosselöffnungsfläche auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglichen würde, eine vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen. In der Zwischenzeit kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung eingestellt werden, die kleiner als die vorgesagte Drehmomentanforderung ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche eine ausreichende Luftströmung für den Motor 102 erzeugt, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wird der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der Momentandrehmomentanforderung nach spät verstellt (was das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein.
Wenn ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, beispielsweise wenn der Klimaanlagenkompressor gestartet wird oder wenn die Traktionssteuerung ermittelt, dass ein Radschlupf aufgehört hat, kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Zündungsereignis kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Zündfunkenvorverstellung auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der dem Motor 102 ermöglicht, das volle Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das Motorausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöht werden, ohne dass Verzögerungen aufgrund des Änderns der Drosselposition wahrgenommen werden.
Wenn der Motor 102 ein Motor mit Kompressionszündung ist, kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 können Emissionsaktuatoren sein. Auf diese Weise kann die Kraftstoffmasse basierend auf der Momentdrehmomentanforderung festgelegt werden, und die Drosselöffnungsfläche und der Ladedruck können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung festgelegt werden. Die Drosselöffnungsfläche kann mehr Luftströmung erzeugen, als notwendig ist, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erfüllen. Umgekehrt kann die erzeugte Luftströmung größer sein, als für eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erforderlich ist, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis üblicherweise mager ist und Änderungen in der Luftströmung die Motordrehmomentabgabe nicht beeinflussen. Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein, und es kann durch das Einstellen der Kraftstoffströmung erhöht oder verringert werden.
Das Drossel-Aktuatormodul 116, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Ventil 170 können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch zu minimieren. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann einen Unterdruck erzeugen, um Abgas durch das AGR-Ventil 170 und in den Einlasskrümmer 110 zu saugen.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul 208 ermittelt, wie viel Drehmoment durch den Motor 102 erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Elektromotor 198 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann eine modifizierte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine modifizierte Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem Hybridsteuermodul 196 implementiert werden.
Die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Antriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor oder nach dem Hybridoptimierungsmodul 208, als Teil von diesem oder an dessen Stelle auftreten.
Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der umgewandelten Momentandrehmomentanforderung. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung. Die vermittelten Drehmomente können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Anforderungen modifiziert wird.
Die anderen Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem TCM 194 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung resultieren, die das Motorausgangsdrehmoment dann verringert, wenn der Fahrer bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal niederdrückt, um ein Aufbrausen (einen schnellen Anstieg) der Motordrehzahl zu verhindern.
Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motorabschaltanforderung umfassen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können die kritischen Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen blockierten Anlasser, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt die Vermittlung die Motorabschaltanforderung als die gewinnende Anforderung aus, wenn eine Motorabschaltanforderung vorliegt. Wenn die Motorabschaltanforderung vorliegt, kann das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 Null als die vermittelten Drehmomente ausgeben.
Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Motorabschaltanforderung den Motor 102 separat von dem Vermittlungsprozess einfach abschalten. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann die Motorabschaltanforderung weiterhin empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu den anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben.
Ein RPM-Steuermodul 210 kann ebenfalls eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuermodul 210 können bei der Vermittlung vorherrschen, wenn sich das ECM 114 in einem RPM-Modus befindet. Der RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann der RPM-Modus ausgewählt werden, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kleiner als ein vorbestimmter Drehmomentwert ist.
Das RPM-Steuermodul 210 empfängt eine Soll-RPM von einem RPM-Trajektorienmodul 212 und steuert die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, um die Differenz zwischen der Soll-RPM und der Ist-RPM zu verringern. Lediglich beispielhaft kann das RPM-Trajektorienmodul 212 eine linear abnehmende Soll-RPM für ein Ausrollen des Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlauf-RPM erreicht ist. Das RPM-Trajektorienmodul 212 kann dann damit fortfahren, die Leerlauf-RPM als Soll-RPM auszugeben.
Ein Reserven/Lastenmodul 220 empfängt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung anpassen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt anschließend die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung an ein Betätigungsmodul 224 aus.
Lediglich beispielhaft kann ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen erfordern, dass die Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt wird. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann daher die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung über die angepasste Momentandrehmomentanforderung hinaus erhöhen, um einen nach spät verstellten Zündfunken für den Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, wie z. B. durch ein Testen des Äquivalenzverhältnisses mittels einer eingreifenden Diagnostik und/oder durch ein Spülen eines neuen Motors. Bevor diese Prozesse beginnen, kann eine Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Verringerungen in dem Motorausgangsdrehmoment schnell auszugleichen, die während dieser Prozesse daraus resultieren, dass das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird.
Das Reserven/Lastenmodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen oder erhöhen, wie z. B. des Betriebs der Servolenkungspumpe oder des Einrückens einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung (A/C-Kompressorkupplung). Die Reserve für das Einrücken der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zum ersten Mal anfordert. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöhen, während die angepasste Momentandrehmomentanforderung unverändert belassen wird, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Reserven/Lastenmodul 220 die Momentandrehmomentanforderung um die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
Das Betätigungsmodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung von dem Reserven/Lastenmodul 220. Das Betätigungsmodul 224 ermittelt, wie die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann für den Motortyp spezifisch sein. Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 für Motoren mit Funkenzündung gegenüber Motoren mit Kompressionszündung unterschiedlich implementiert werden oder unterschiedliche Steuerschemata verwenden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 die Grenze zwischen den Modulen, die bei allen Motortypen üblich sind, und den Modulen definieren, die für den Motortyp spezifisch sind. Lediglich beispielhaft können die Motortypen solche mit Funkenzündung und mit Kompressionszündung umfassen. Die Module vor dem Betätigungsmodul 224, wie beispielsweise das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, können bei allen Motortypen üblich sein, während das Betätigungsmodul 224 und die nachfolgenden Module für den Motortyp spezifisch sein können.
Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 in einem Motor mit Funkenzündung das Öffnen des Drosselventils 112 als einen langsamen Aktuator variieren, was einen weiten Bereich für die Drehmomentsteuerung ermöglicht. Das Betätigungsmodul 224 kann Zylinder unter Verwendung des Zylinder-Aktuatormoduls 120 deaktivieren, was auch für einen weiten Bereich der Drehmomentsteuerung sorgt, aber ebenso langsam sein kann und Fahrbarkeits- und Emissionsprobleme mit sich bringen kann. Das Betätigungsmodul 224 kann den Zündfunkenzeitpunkt als einen schnellen Aktuator verwenden. Der Zündfunkenzeitpunkt kann jedoch keinen so großen Bereich für die Drehmomentsteuerung liefern. Zusätzlich kann sich der Betrag der Drehmomentsteuerung ändern, der mit Änderungen in dem Zündfunkenzeitpunkt möglich ist (als Zündfunkenreservekapazität bezeichnet), wenn sich die Luftströmung ändert.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung gleich sein und die Luftströmung derart einstellen, dass die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen der anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte basierend auf der Luftdrehmomentanforderung ermitteln. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 den Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), die Soll-Drosselfläche und/oder die Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) steuern. Der Soll-MAP kann verwendet werden, um einen Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC kann verwendet werden, um Soll-Nockenphasenstellerpositionen zu ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Betrag des Öffnens des AGR-Ventils 170 ermitteln.
Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoffmassen-Drehmomentanforderung erzeugen. Die Zündfunken-Drehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel der Zündfunken bezogen auf eine kalibrierte Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt werden soll (was das Motorausgangsdrehmoment verringert).
Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung kann von einem Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viele Zylinder deaktiviert werden sollen. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden.
Das Zylindersteuermodul 236 kann auch ein Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Kraftstofflieferung an die deaktivierten Zylinder zu stoppen, und es kann das Zündfunkensteuermodul 232 anweisen, die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder zu stoppen. Bei verschiedenen Implementierungen stoppt das Zündfunkensteuermodul 232 die Lieferung des Zündfunkens für einen Zylinder nur, sobald ein beliebiges Luft/Kraftstoffgemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden war, verbrannt worden ist.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 ein Hydrauliksystem umfassen, das Einlass- und/oder Auslassventile für einen oder mehrere Zylinder von den entsprechenden Nockenwellen selektiv abkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. Lediglich beispielhaft werden die Ventile für die Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinder-Aktuatormodul 120 entweder hydraulisch angekoppelt oder abgekoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können die Zylinder deaktiviert werden, indem die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern einfach gestoppt wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile gestoppt wird. Bei solchen Implementierungen kann das Zylinder-Aktuatormodul 120 weggelassen werden.
Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung von dem Betätigungsmodul 224 die Kraftstoffmenge variieren, die an jeden Zylinder geliefert wird. Während des normalen Betriebs eines Motors mit Funkenzündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem luftgeführten Modus arbeiten, in dem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten, indem die Kraftstoffströmung basierend auf der Luftströmung gesteuert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergeben wird, wenn sie mit der momentanen Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 mittels der Kraftstoffzufuhrrate anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen.
Bei Systemen mit Kompressionszündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem kraftstoffgeführten Modus arbeiten, bei dem das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder ermittelt, welche die Kraftstoff-Drehmomentanforderung erfüllt, während die Emissionen, das Geräusch und der Kraftstoffverbrauch minimiert werden. In dem kraftstoffgeführten Modus wird die Luftströmung basierend auf der Kraftstoffströmung gesteuert, und sie kann gesteuert werden, um ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu ergeben. Zusätzlich kann das Luft/Kraftstoffverhältnis oberhalb eines vorbestimmten Niveaus gehalten werden, das bei dynamischen Motorbetriebsbedingungen die Erzeugung von schwarzem Rauch verhindern kann.
Eine Moduseinstellung kann ermitteln, wie das Betätigungsmodul 224 die angepasste Momentandrehmomentanforderung behandelt. Die Moduseinstellung kann an das Betätigungsmodul 224 geliefert werden, beispielsweise von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, und sie kann Modi auswählen, die einen inaktiven Modus, einen gefälligen Modus, eines Maximalbereichsmodus und einen Selbstbetätigungsmodus umfassen.
In dem inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 224 die angepasste Momentandrehmomentanforderung ignorieren und versuchen, das Motorausgangsdrehmoment basierend auf der angepassten vorausgesagte Drehmomentanforderung einzustellen. Das Betätigungsmodul 224 kann daher die Zündfunken-Drehmomentanforderung, die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung und die Kraftstoffmassen-Drehmomentanforderung auf die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung einstellen, was das Motorausgansdrehmoment für die gegenwärtigen Motorluftströmungsbedingungen maximiert. Alternativ kann das Betätigungsmodul 224 diese Anforderungen auf vorbestimmte (beispielsweise unerreichbar hohe) Werte einstellen, um Drehmomentverringerungen durch die Zündfunkenverstellung nach spät, das Deaktivieren von Zylindern oder das Verringern des Kraftstoff/Luftverhältnisses auszuschließen.
In dem gefälligen Modus gibt das Betätigungsmodul 224 die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung aus und versucht, die angepasste Momentandrehmomentanforderung zu erreichen, indem nur die Zündfunkenvorverstellung angepasst wird. Das Betätigungsmodul 224 gibt daher die angepasste Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung aus. Das Zündfunkensteuermodul 232 wird den Zündfunken so weit wie möglich nach spät verstellen, um zu versuchen, die Zündfunken-Drehmomentanforderung zu erreichen. Wenn die Verringerung des Soll-Drehmoments größer als die Zündfunkenreservekapazität ist (der Betrag der durch die Zündfunkenverstellung nach spät erreichbaren Drehmomentverringerung), kann die Drehmomentverringerung nicht erreicht werden. Das Motorausgangsdrehmoment ist anschließend größer als die angepasste Momentandrehmomentanforderung.
In dem Maximalbereichsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung als die Zündfunken-Drehmomentanforderung ausgeben. Zusätzlich kann das Betätigungsmodul 224 eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung erzeugen (wodurch Zylinder deaktiviert werden), wenn die Verringerung der Zündfunkenvorverstellung alleine nicht in der Lage ist, die angepasste Momentandrehmomentanforderung zu erreichen.
In dem Selbstbetätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung basierend auf der angepassten Momentandrehmomentanforderung verringern. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Luftdrehmomentanforderung nur so weit verringert werden, wie es notwendig ist, um dem Zündfunkensteuermodul 232 zu erlauben, die angepasste Momentandrehmomentanforderung durch ein Anpassen der Zündfunkenvorverstellung zu erreichen. Daher wird die angepasste Momentandrehmomentanforderung in dem Selbstbetätigungsmodus erreicht, während die Luftdrehmomentanforderung so wenig wie möglich angepasst wird. Mit anderen Worten wird die Verwendung des relativ langsam ansprechenden Drosselventils minimiert, indem die schnell ansprechende Zündfunkenvorverstellung so weit wie möglich verringert wird. Dies ermöglicht dem Motor 102, so schnell wie möglich zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zurückzukehren.
Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann das Motorausgangsdrehmoment des Motors 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung der Motorluftströmungsparameter, wie z. B. der Drosselposition, des MAP und der Phasenstellerpositionen, auszuführen. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung wie z. B. T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #) (1) definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenvorverstellung (S), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie z. B. der Öffnungsgrad eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils).
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die APC basierend auf der gemessenen MAF und der gegenwärtigen RPM ermitteln, wodurch eine Luftregelung basierend auf der Ist-Luftströmung ermöglicht wird. Die verwendeten Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerpositionen können auf Ist-Positionen basieren, wenn sich die Phasensteller zu den Soll-Positionen bewegen können.
Die Ist-Zündfunkenvorverstellung kann verwendet werden, um das Ist-Motorausgangsdrehmoment zu schätzen. Wenn ein kalibrierter Zündfunkenvorverstellungswert verwendet wird, um das Drehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment oder einfach als Luftdrehmoment bezeichnet werden. Das Luftdrehmoment ist eine Schätzung, wie viel Drehmoment der Motor 102 bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen könnte, wenn die Zündfunkenverstellung nach spät aufgehoben werden würde (d. h. der Zündfunkenzeitpunkt auf den kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswert eingestellt werden würde) und allen Zylindern Kraftstoff zugeführt werden würde.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Flächensignal an das Drossel-Aktuatormodul 116 ausgeben. Das Drossel-Aktuatormodul 116 regelt dann das Drosselventil 112, um die Soll-Fläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das Soll-Flächensignal basierend auf einem inversen Drehmomentmodell und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung auszuführen. Beispielsweise kann das Soll-Positionssignal gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruck-Aktuatormodul 164 zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (z. B. den Turbolader, der die Turbine 160-1 und den Kompressor 160-2 umfasst) und/oder Turbokompressoren.
Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Soll-Luft-pro-Zylinder-Signal (Soll-APC- Signal) an ein Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben. Basierend auf dem Soll-APC-Signal und dem RPM-Signal kann das Phasensteller-Zeitplanungsmodul 252 die Positionen des Einlass- und/oder des Auslass-Nockenphasenstellers 148 und 150 unter Verwendung des Phasensteller-Aktuatormoduls 158 steuern.
Wieder auf das Zündfunkensteuermodul 232 Bezug nehmend, können die kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswerte basierend auf verschiedenen Motorbetriebsbedingungen variieren. Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um diese nach der Soll-Zündfunkenvorverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des) kann die Soll-Zündfunkenvorverstellung (S_des) ermittelt werden basierend auf S_des = T^–1(T_des, APC, I, E, AF, OT, #). (2)
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
Wenn die Zündfunkenvorverstellung auf die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei einem mittleren Bestdrehmoment (MBT) liegen. Das MBT bezieht sich auf das maximale Motorausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfunkenvorverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer Oktanzahl größer als ein vorbestimmter Schwellenwert und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Die Zündfunkenvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunken bezeichnet. Die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung kann sich beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren von dem MBT-Zündfunken leicht unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündfunkenvorverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Drehmomentschätzmoduls 300 dargestellt. Das Drehmomentschätzmodul 300 kann ein APC-Ermittlungsmodul 302, ein Bremsmoment-Schätzmodul 306 und ein Koeffizientenermittlungsmodul 310 umfassen. Das Drehmomentschätzmodul 300 kann auch ein Auslösungsmodul 314 umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Drehmomentschätzmodul 300 in dem ECM 114 oder an einem anderen geeigneten Ort implementiert werden. Lediglich beispielhaft kann das Drehmomentschätzmodul 300 anstelle des Drehmomentschätzmoduls 244 implementiert werden.
Das APC-Ermittlungsmodul 302 schätzt die Luft pro Zylinder (APC) und liefert die APC an das Bremsmoment-Schätzmodul 306. Die APC kann als eine Masse der Luft (z. B. in g) in einem Zylinder für ein gegebenes Verbrennungsereignis ausgedrückt werden. Das APC-Ermittlungsmodul 302 kann die APC basierend auf der MAF, der Motordrehzahl (d. h. der RPM) und/oder basierend auf einem oder mehreren anderen geeigneten Parameter ermitteln.
Das Bremsmoment-Schätzmodul 306 schätzt das Bremsmoment des Motors 102 basierend auf der APC und dem Zündfunkenzeitpunkt. Das Bremsmoment-Schätzmodul 306 kann das Bremsmoment für jedes Verbrennungsereignis basierend auf der APC für ein gegebenes Verbrennungsereignis und dem Zündfunkenzeitpunkt für das gegebene Verbrennungsereignis schätzen.
Das Bremsmoment-Schätzmodul 306 schätzt das Bremsmoment ferner basierend auf fünf Drehmomentschätzkoeffizienten. Spezieller schätzt das Bremsmoment-Schätzmodul 306 das Bremsmoment unter Verwendung einer Gleichung zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen: T = a₁ +(a₂ + a₃·θ + a₄·θ²)·β + a₅·θ·β² (3) wobei T das Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht, a₁ ein erster Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₂ ein zweiter Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₃ ein dritter Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₄ ein vierter Drehmomentschätzkoeffizient ist und a₅ ein fünfter Drehmomentschätzkoeffizient ist.
Das Koeffizientenermittlungsmodul 310 liefert die Drehmomentschätzkoeffizienten an das Bremsmoment-Schätzmodul 306. Das Koeffizientenermittlungsmodul 310 kann die Drehmomentkoeffizienten basierend auf der Motordrehzahl ermitteln. Lediglich beispielhaft kann das Koeffizientenermittlungsmodul 310 jeden der Drehmomentschätzkoeffizienten auf einen entsprechenden eines Satzes von konstanten Koeffizienten festlegen, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist. Die vorbestimmte Motordrehzahl kann kalibrierbar sein, und sie kann beispielsweise zwischen ungefähr 2500 RPM und ungefähr 4000 RPM liegen, was von den Motorsystemeigenschaften abhängt. Das Auslösungsmodul 314 kann auslösen, dass das Koeffizientenermittlungsmodul 310 die Drehmomentschätzkoeffizienten auf die entsprechenden des Satzes von konstanten Koeffizienten festlegt, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Wenn die Motordrehzahl kleiner als die vorbestimmte Motordrehzahl ist, kann das Koeffizientenermittlungsmodul 310 jeden der Drehmomentschätzkoeffizienten anhand einer Abbildung bzw. eines Kennfeldes der entsprechenden Drehmomentschätzkoeffizienten ermitteln, die bzw. das durch die Motordrehzahl, den Einlass- und Auslass-Nockenwellenwinkel und/oder durch andere geeignete Parameter indiziert ist. Lediglich beispielhaft können die Kennfelder durch eine Kalibrierung des Motorsystems 100 gefüllt werden.
Das Bremsmoment, das durch das Bremsmoment-Schätzmodul 306 geschätzt wird, entspricht dem Drehmoment an der Kurbelwelle des Motors 102. Im Vergleich zu einem indizierten Drehmoment berücksichtigt das Bremsmoment verschiedene Verluste, die dem Motor 102 zugeordnet sind, wie beispielsweise Reibungsverluste, Pumpverluste und andere geeignete Typen von Verlusten. Das Bremsmoment, das durch das Bremsmoment-Schätzmodul 306 geschätzt wird, kann beispielsweise durch das ECM 114 bei dem Steuern eines oder mehrerer der Motoraktuatoren verwendet werden. Das Bremsmoment-Schätzmodul kann auch durch ein oder mehrere andere Module des Fahrzeugs verwendet werden, wie beispielsweise durch das TCM 194, das Hybridsteuermodul 196 und/oder durch ein Chassissteuermodul (nicht gezeigt).
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kalibriermoduls 400 dargestellt. Das Kalibriermodul 400 kann ein Datenerfassungsmodul 402, ein Modul 406 für ein Drehmoment über der APC, ein erstes Kurvenanpassungsmodul 410 und ein Koeffizientenfestlegungsmodul 414 umfassen. Das Kalibriermodul 400 kann auch ein Modul 418 für einen MBT-Zündfunken über der APC und ein zweites Kurvenanpassungsmodul 422 umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Kalibriermodul 400 in dem ECM 114, in einem Kalibrierungswerkzeug oder an einem anderen geeigneten Ort implementiert werden.
Das Datenerfassungsmodul 402 erfasst Daten, die bei der Ermittlung der Drehmomentschätzkoeffizienten verwendet werden können, und die Drehmomentschätzkoeffizienten können verwendet werden, um das Bremsmoment des Motors 102 zu schätzen. Lediglich beispielhaft kann das Datenerfassungsmodul 402 APC-Daten, MBT-Zündfunkenzeitpunktdaten und das entsprechende Bremsmoment für verschiedene Motordrehzahlen erfassen, die durch das Motorsystem 100 erreichbar sind. Das Datenerfassungsmodul 402 kann beispielsweise in Verbindung mit einem Testen des Motorsystems 100 verwendet werden, das unter Verwendung eines Dynamometers ausgeführt wird. Das Datenerfassungsmodul 402 liefert die erfassten Daten selektiv an das Modul 406 für das Drehmoment über der APC und an das Modul 418 für den MBT-Zündfunken über der APC.
Das Modul 406 für das Drehmoment über der APC kann einen Graphen des Bremsmoments als eine Funktion der APC unter Verwendung der erfassten Daten erzeugen. Auch auf 4A Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Bremsmoments als eine Funktion der APC dargestellt. Beispielhafte sternförmige Markierungen, wie beispielsweise die sternförmige Markierung 502, entsprechen jeweils einem Abtastwert des Bremsmoments als eine Funktion der APC.
Ein erstes Kurvenanpassungsmodul 410 passt eine Kurve an die Abtastwerte an. Lediglich beispielhaft kann die Kurve eine Gerade sein. Diese Gerade wird als die Gerade des Drehmoments über der APC bezeichnet. Eine beispielhafte Gerade, die an die Abtastwerte von 4A angepasst ist, ist die Gerade 506. Das Koeffizientenfestlegungsmodul 414 ermittelt den ersten Drehmomentschätzkoeffizienten und den zweiten Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf der Geraden des Drehmoments über der APC.
Spezieller vereinfacht sich Gleichung (3), wenn 0 = 0 ist (z. B. ohne Zündfunken), zu: T = a₁ + a₂·β, (4) wobei T das Bremsmoment ist, β der APC entspricht, a₁ der erste Drehmomentschätzkoeffizient ist und a₂ der zweite Drehmomentschätzkoeffizient ist. Anhand von Gleichung (4) ist der erste Drehmomentschätzkoeffizient (d. h. a₁) gleich dem Nullachsenabschnitt der Geraden des Drehmoments über der APC. Mit anderen Worten schneidet die Gerade des Drehmoments über der APC die Drehmomentachse an dem ersten Drehmomentkoeffizienten. Dementsprechend kann das Koeffizientenfestlegungsmodul 414 den ersten Drehmomentschätzkoeffizienten gleich dem Nullachsenabschnitt der Geraden des Drehmoments über der APC festlegen. Es ist anzumerken, dass der erste Drehmomentschätzkoeffizient eine Summe der Reibungsverluste und der Pumpverluste annähert, wenn die APC gleich Null ist (und β gleich Null ist).
Anhand von Gleichung (4) ist der zweite Drehmomentschätzkoeffizient (d. h. a₂) gleich der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC. Dementsprechend kann das Koeffizientenfestlegungsmodul 414 die Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC ermitteln und den zweiten Drehmomentschätzkoeffizienten gleich der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC festlegen.
Bezüglich des dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten kann das Modul 418 für den MBT-Zündfunken über der APC einen Graphen des MBT-Zündfunkens als eine Funktion der APC unter Verwendung der erfassten Daten erzeugen. Auch auf 4B Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des MBT-Zündfunkenzeitpunkts als eine Funktion der APC dargestellt. Beispielhafte sternförmige Markierungen, wie beispielsweise die sternförmige Markierung 510, entsprechen jeweils einem Abtastwert des MBT-Zündfunkens als eine Funktion der APC.
Das zweite Kurvenanpassungsmodul 422 passt eine Kurve an die Abtastwerte des MBT-Zündfunkens als eine Funktion der APC an. Lediglich beispielhaft kann die Kurve eine Gerade sein. Diese Gerade wird als die Gerade des MBT-Zündfunkens über der APC bezeichnet. Eine beispielhafte Gerade, die an die Abtastwerte von 4A angepasst ist, ist die Gerade 514. Das Koeffizientenfestlegungsmodul 414 ermittelt den dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC.
Zu dem MBT-Zündfunkenzeitpunkt ist eine erste Ableitung des Bremsmoments bzgl. des Zündfunkenzeitpunkts (d. h. dT/dθ) gleich Null, und Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen vereinfacht sich zu:
wobei θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht, a₃ der dritte Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₄ der vierte Drehmomentschätzkoeffizient ist und a₅ der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient ist. Anhand von Gleichung (5) ist das Produkt der negativen Eins und dem dritten Drehmomentschätzkoeffizienten (d. h. a₃) dividiert durch zweimal den vierten Drehmomentschätzkoeffizienten (d. h. a₄) gleich dem Nullachsenabschnitt der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC. Mit anderen Worten schneidet die Gerade des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC die MBT-Zündfunkenzeitpunktachse an dem Produkt der negativen Eins und dem dritten Drehmomentschätzkoeffizienten dividiert durch zweimal den vierten Drehmomentschätzkoeffizienten. Dementsprechend kann Koeffizientenfestlegungsmodul 414 den dritten und vierten Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf dem Nullachsenabschnitt der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC festlegen (d. h. basierend auf
).
Ebenso ist anhand von Gleichung (5) das Produkt der negativen Eins und dem fünften Drehmomentschätzkoeffizienten (d. h. a₅) dividiert durch zweimal den vierten Drehmomentschätzkoeffizienten (d. h. a₄) gleich der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC. Dementsprechend kann das Koeffizientenfestlegungsmodul 414 die Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC ermitteln und den vierten sowie fünften Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC festlegen (d. h. basierend auf
).
Nun auf 5 und 6 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Bremsmoments als Funktion der APC dargestellt. Die Grafik von 5 wird basierend auf Daten für einen ersten beispielhaften Motortyp erzeugt, und das Bremsmoment wird unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt. Die Grafik von 6 wird basierend auf Daten für den ersten beispielhaften Motortyp erzeugt, und das Bremsmoment wird unter Verwendung einer Gleichung zur Schätzung des Bremsmoments mit sechs Termen geschätzt. Lediglich beispielhaft kann der erste beispielhafte Motortyp einen 3,0-Liter-Sechszylindermotor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI) und doppelter oben liegender Nockenwelle (DOHC) umfassen. Die Daten von 5 und 6 können mit einer Motordrehzahl von 1200 RPM, mit 6 Grad Verstellung der Einlassnockenwelle nach früh und mit 8 Grad der Verstellung der Auslassnockenwelle nach spät erzeugt werden.
Beispielhafte Kurven 602 können unter Verwendung eines Zündfunkenzeitpunkts von –10° bzgl. des TDC erzeugt werden. Beispielhafte Kurven 606 können unter Verwendung eines Zündfunkenzeitpunkts von 0° bzgl. des TDC erzeugt werden. Beispielhafte Kurven 610 können unter Verwendung eines Zündfunkenzeitpunkts von 10° bzgl. des TDC erzeugt werden. Beispielhafte Kurven 614 können unter Verwendung eines Zündfunkenzeitpunkts von 20° bzgl. des TDC erzeugt werden. Beispielhafte Kurven 618 können unter Verwendung eines Zündfunkenzeitpunkts von 30° bzgl. des TDC erzeugt werden. Lediglich beispielhaft kann die Gleichung zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen lauten: T = a₁ + a₂·θ + a₃·e² + (a₄ + a₆·θ + a₆·θ²)·β, (6) wobei T das Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht und a₁–a₆ vorbestimmte Drehmomentschätzkoeffizienten sind. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Gleichung zur Schätzung des Bremsmoments mit sieben Termen verwendet werden, wobei die Gleichung zur Schätzung des Bremsmoments mit sieben Termen lautet: T = a₁ + a₂ ·θ + a₃·θ² + (a₄ + a₅·θ + a₆·θ²)·β + a₇·θ·β², (7) wobei T das Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht und a₁–a₇ vorbestimmte Drehmomentschätzkoeffizienten sind.
Wie anhand der Kurven 602–618 von 6 zu sehen ist, erzeugt die Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen dann, wenn die APC Null ist (und β Null ist), unterschiedliche Schätzungen des Bremsmoments bei unterschiedlichen Zündfunkenzeitpunkten. Dieses Phänomen ist physikalisch nicht möglich, und es ist bei 622 dargestellt. Im Gegensatz zu den Kurven 602–618 von 6 erzeugt die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen dasselbe Bremsmoment für jeden der Zündfunkenzeitpunkte, wenn die APC Null ist. Dies ist bei 626 dargestellt. Wie anhand eines Vergleichs von 5 mit 6 zu sehen ist, sind die Schätzungen des Bremsmoments unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen den Schätzungen des Bremsmoments unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen ähnlich.
Nun auf 7–8 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Bremsmoments als Funktion des Zündfunkenzeitpunkts dargestellt. Die Grafik von 7 wird basierend auf Daten für den ersten beispielhaften Motortyp erzeugt, und das Bremsmoment wird unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt. Die Grafik von 8 wird basierend auf Daten für den ersten beispielhaften Motortyp erzeugt, und das Bremsmoment wird unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt.
Die beispielhafte Kurve 702 von 8 folgt dem Bremsmoment als eine Funktion des Zündfunkenzeitpunkts unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen, wenn die APC Null ist (und β Null ist). Die Kurve 702 stellt dar, dass die Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen unterschiedliche Schätzungen des Bremsmoments bei verschiedenen Zündfunkenzeitpunkten erzeugt. Die beispielhafte Kurve 706 von 7 folgt ebenso dem Bremsmoment als eine Funktion des Zündfunkenzeitpunkts, wenn die APC Null ist (und β Null ist), das Bremsmoment wird aber unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt. Im Gegensatz zu der Kurve 706 stellt die Kurve 702 dar, dass die Schätzung des Bremsmoments konstant ist, wenn die APC Null ist, sobald die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen verwendet wird.
Nun auf 9 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik eines Nullachsenabschnitts von Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen zweiten beispielhaften Motortyp dargestellt. Lediglich beispielhaft kann der zweite beispielhafte Motortyp ein 5,3-Liter-Achtzylindermotor mit Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung (MPFI) sein. Die beispielhaften Kurven von 9 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 9 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient dann, wenn das Bremsmoment für den zweiten Motortyp geschätzt wird, basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel) festgelegt werden, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Ein anderer Vorteil, welcher der Schätzung des Bremsmoments unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen zuzuschreiben ist, ist es, dass bei einer Überprüfung der Daten, die für einen gegebenen Motortyp erfasst werden, leicht erkannt werden kann, wann diese ungenau und zu verwerfen sind. Lediglich beispielhaft weicht die beispielhafte Kurve 802 von dem Rest der Kurven von 9 ab, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist. Daher kann die Kurve 802 bei einem Vergleich der Kurve 802 mit dem Rest der Kurven von 9 leicht als ungenau identifiziert werden.
Nun auf 10 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik eines Nullachsenabschnitts von Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen dritten beispielhaften Motortyp dargestellt, wenn dieser in einem ersten Modus betrieben wird. Lediglich beispielhaft kann der dritte beispielhafte Motortyp einen 6,2-Liter-Achtzylindermotor mit Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung (MPFI) umfassen. Der erste Modus kann umfassen, dass Kraftstoff in allen der acht Zylinder verbrannt wird. Die beispielhaften Kurven von 10 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 10 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel) festgelegt werden, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 11 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik eines Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in einem zweiten Modus betrieben wird. Der zweite Modus kann umfassen, dass Kraftstoff in der Hälfte (d. h. in vier) der acht Zylinder des dritten Motortyps verbrannt wird.
Die beispielhaften Kurven von 11 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 11 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 2500 RPM. Dementsprechend kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel) festgelegt werden, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 12–15 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. 12 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 12 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 13 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 13 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 14 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 14 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 15 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 15 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 16 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 16 die Kurven von 12–15. Wie anhand von 16 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 17–20 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen vierten beispielhaften Motortyp dargestellt. Lediglich beispielhaft kann der vierte Motortyp ein 2,4-Liter-Vierzylindermotor mit SIDI und DOHC sein. 17 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 17 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 18 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 18 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 19 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 19 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 20 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 20 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 21 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 21 die Kurven von 17–20. Wie anhand von 21 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 3000 RPM. Dementsprechend kann der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 22 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten Motortyp dargestellt. Die beispielhaften Kurven von 22 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 22 zu sehen ist, konvergieren die Kurve unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der zweite Drehmomentschätzkoeffizient, wenn das Bremsmoment für den zweiten Motortyp geschätzt wird, basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 23 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird. Die beispielhaften Kurven von 23 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 23 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der zweite Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 24 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird. Die beispielhaften Kurven von 24 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 23 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 2500 RPM. Dementsprechend kann der zweite Drehmomentschätzkoeffizient auf eine Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 25–28 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. 25 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 25 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 26 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 26 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 27 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 27 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 28 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 28 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 29 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 29 die Kurven von 25–28. Wie anhand von 29 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend kann der zweite Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 30–33 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten Motortyp dargestellt. 30 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 30 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 31 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 31 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 32 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 32 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 33 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 33 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 34 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 34 die Kurven von 30–33. Wie anhand von 34 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 3000 RPM. Dementsprechend kann der zweite Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden {unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 35 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten beispielhaften Motortyp dargestellt. Die beispielhaften Kurven von 35 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 35 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der dritte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient, wenn das Grenzmoment für den zweiten Motortyp geschätzt wird, basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 36 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für einen dritten beispielhaften Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird. Die beispielhaften Kurven von 36 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 36 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der dritte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 37 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird. Die beispielhaften Kurven von 37 entsprechend jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 37 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 2500 RPM. Dementsprechend können der dritte, der vierte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 38–41 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten Motortyp dargestellt. 38 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 38 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 39 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 39 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 40 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 40 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 41 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 41 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 42 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 42 die Kurven von 38–41. Wie anhand von 42 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der dritte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 42–46 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten beispielhaften Motortyp dargestellt. 43 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 43 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 44 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 44 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 45 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 45 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 46 umfasst beispielhafte Kurven des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 46 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 47 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik des Nullachsenabschnitts der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 47 die Kurven von 43–46. Wie anhand von 47 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 3000 RPM. Dementsprechend können der dritte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 48 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den zweiten Motortyp dargestellt. Die Kurven von 48 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 48 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient, wenn das Bremsmoment für den zweiten Motortyp geschätzt wird, basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 49 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird. Die Kurven von 49 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 49 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 50 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird. Die Kurven von 50 entsprechen jeweils einer anderen Kombination des Einlass- und des Auslass-Nockenwellenwinkels. Wie anhand von 50 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 2500 RPM. Dementsprechend können der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 51–54 Bezug nehmend, sind beispielhafte Grafiken der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. 51 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 51 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 52 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 52 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 53 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 53 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 54 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 54 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 55 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den ersten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 55 die Kurven von 51–54. Wie anhand von 55 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 4000 RPM. Dementsprechend können der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 56–59 Bezug nehmend, sind beispielhafte Graphen der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten Motortyp dargestellt. 56 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 0° nach spät. Jede der Kurven von 56 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 57 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 8° nach spät. Jede der Kurven von 57 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 58 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 16° nach spät. Jede der Kurven von 58 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh. 59 umfasst beispielhafte Kurven der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl mit einer Verstellung des Auslass-Nockenwellenwinkels um 25° nach spät. Jede der Kurven von 59 entspricht einem anderen Betrag der Verstellung des Einlass-Nockenwellenwinkels nach früh.
Nun auf 60 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Steigung der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC als eine Funktion der Motordrehzahl für den vierten beispielhaften Motortyp dargestellt. Spezieller umfasst 60 die Kurven von 56–59. Wie anhand von 60 zu sehen ist, konvergieren die Kurven unabhängig von dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, wie beispielsweise ungefähr 3000 RPM. Dementsprechend können der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl festgelegt werden (unabhängig von den Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel), wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl ist.
Nun auf 61 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik einer Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den zweiten Motortyp dargestellt. Die Drehmomentabweichung bezieht sich auf eine Differenz zwischen dem Bremsmoment, das unter Verwendung einer Gleichung zur Drehmomentschätzung geschätzt wurde, und des Bremsmoments, das beispielsweise unter Verwendung eines Dynamometers, eines Drehmomentsensors oder einer anderen geeigneten Drehmomentmesseinrichtung gemessen wurde.
Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 852 entsprechen jeweils einem Abtastwert einer Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (3) zur Schätzung des Drehmoments mit fünf Termen geschätzt wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 856 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt wird. Basierend auf einem Vergleich der Verteilung der Abtastwerte 852 mit der Verteilung der Abtastwerte 856 kann die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen das Bremsmoment genauso genau und genauer als die Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen für den zweiten Motortyp schätzen.
Nun auf 62 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem ersten Modus betrieben wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 902 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 906 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt wird. Basierend auf einem Vergleich der Verteilung der Abtastwerte 902 mit der Verteilung der Abtastwerte 906 kann die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen das Bremsmoment genauso genau und genauer wie die Gleichung (6) zur Schätzung des Drehmoments mit sechs Termen für den dritten Motortyp während des Betriebs in dem ersten Modus schätzen.
Nun auf 63 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den dritten Motortyp dargestellt, wenn dieser in dem zweiten Modus betrieben wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1002 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1006 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt wird. Basierend auf einem Vergleich der Verteilung der Abtastwerte 1002 mit der Verteilung der Abtastwerte 1006 kann die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen das Bremsmoment genauso genau und genauer wie die Gleichung (6) zur Schätzung des Drehmoments mit sechs Termen für den dritten Motortyp während des Betriebs in dem zweiten Modus schätzen.
Nun auf 64 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den ersten Motortyp dargestellt. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1102 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1106 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt wird. Basierend auf einem Vergleich der Verteilung der Abtastwerte 1102 mit der Verteilung der Abtastwerte 1106 kann die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen das Bremsmoment genauso genau und genauer wie die Gleichung (6) zur Schätzung des Drehmoments mit sechs Termen für den ersten Motortyp schätzen.
Nun auf 65 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Grafik der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments für den vierten Motortyp dargestellt. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1202 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen geschätzt wird. Die beispielhaften kreisförmigen Markierungen 1206 entsprechen jeweils einem Abtastwert der Drehmomentabweichung als eine Funktion des Drehmoments, die basierend auf dem Bremsmoment ermittelt wird, das unter Verwendung der Gleichung (6) zur Drehmomentschätzung mit sechs Termen geschätzt wird. Basierend auf einem Vergleich der Verteilung der Abtastwerte 1202 mit der Verteilung der Abtastwerte 1206 kann die Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen das Bremsmoment genauso genau und genauer wie die Gleichung (6) zur Schätzung des Drehmoments mit sechs Termen für den vierten Motortyp schätzen.
Nun auf 66 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 1300 zum Ermitteln von Drehmomentschätzkoeffizienten zur Verwendung bei der Schätzung eines Bremsmoments zeigt. Das Verfahren kann bei 1302 beginnen, wo die Steuerung Daten für den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten erfasst. Beispielsweise kann die Steuerung Daten bzgl. des Bremsmoments als eine Funktion der APC und bzgl. des MBT-Zündfunkenzeitpunkts als eine Funktion der APC erfassen.
Bei 1306 passt die Steuerung eine Gerade an die Daten des Bremsmoments als eine Funktion der APC an, und sie passt eine Gerade an die Daten des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC an. Mit anderen Worten erzeugt die Steuerung bei 1306 eine Gerade des Bremsmoments über der APC und eine Gerade des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC. Die Steuerung ermittelt die Steigung und den Nullachsenabschnitt der Geraden des Drehmoments über der APC bei 1310. Die Steuerung ermittelt bei 1310 auch die Steigung und den Nullachsenabschnitt der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC.
Die Steuerung ermittelt bei 1314 die Drehmomentschätzkoeffizienten. Spezieller ermittelt die Steuerung den ersten Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf dem Nullachsenabschnitt (mit der Drehmomentachse) der Geraden des Drehmoments über der APC. Die Steuerung ermittelt den zweiten Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf der Steigung der Geraden des Drehmoments über der APC. Die Steuerung ermittelt den dritten und den vierten Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf dem Nullachsenabschnitt der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC. Die Steuerung ermittelt den vierten und den fünften Drehmomentschätzkoeffizienten basierend auf der Geraden des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC. Die Steuerung kann anschließend enden.
Nun auf 67 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 1400 zum Schätzen des Bremsmoments eines Motors und zum Steuern eines oder mehrerer Motoraktuatoren basierend auf dem geschätzten Bremsmoment zeigt. Die Steuerung kann mit 1402 beginnen, wo die Steuerung die APC und den Zündfunkenzeitpunkt für ein gegebenes Verbrennungsereignis ermittelt. Die Steuerung ermittelt bei 1406 den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten. Die Steuerung kann die Drehmomentschätzkoeffizienten jeweils anhand von Nachschlagetabellen basierend auf der Motordrehzahl, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenwellenwinkel, der APC und/oder einem oder mehreren anderen geeigneten Parametern ermitteln.
Die Steuerung schätzt bei 1410 das Bremsmoment basierend auf der APC, dem Zündfunkenzeitpunkt und den Drehmomentschätzkoeffizienten. Spezieller schätzt die Steuerung das Bremsmoment unter Verwendung der Gleichung (3) zur Drehmomentschätzung mit fünf Termen, wie vorstehend beschrieben ist. Die Steuerung kann bei 1414 einen oder mehrere Motoraktuatoren basierend auf dem geschätzten Bremsmoment selektiv steuern. Die Steuerung kann anschließend enden.

Claims

Motorsteuerverfahren, umfassend, dass: ein erster und ein zweiter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden (506) eines Bremsmoments über einer Luft pro Zylinder (APC) festgelegt werden; ein dritter, ein vierter und ein fünfter Drehmomentschätzkoeffizient ermittelt werden, die basierend auf einer Geraden (514) eines Zündfunkenzeitpunkts für ein maximales Bremsmoment (MBT-Zündfunkenzeitpunkts) über der APC festgelegt werden; ein Bremsmoment eines Motors (102) basierend auf der APC, dem Zündfunkenzeitpunkt sowie dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Drehmomentschätzkoeffizienten geschätzt wird; und zumindest ein Motoraktuator (116, 120, 124, 126, 158, 164, 172) basierend auf dem Bremsmoment gesteuert wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Bremsmoment unter Verwendung der Gleichung geschätzt wird: T = a₁ + (a₂ + a₃·θ + a₄·θ²)·β + a₅·θ·β² wobei T das Bremsmoment ist, θ dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht, β der APC entspricht, a₁ der erste Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₂ der zweite Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₃ der dritte Drehmomentschätzkoeffizient ist, a₄ der vierte Drehmomentschätzkoeffizient ist und a₅ der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient ist.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: der erste Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einem Nullachsenabschnitt der Geraden (506) des Bremsmoments über der APC mit einer Drehmomentachse festgelegt wird; der zweite Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Steigung der Geraden (506) des Bremsmoments über der APC festgelegt wird; der dritte und der vierte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einem Achsenabschnitt der Geraden (514) des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC mit einer MBT-Zündfunkenzeitpunktachse festgelegt wird; und der vierte und der fünfte Drehmomentschätzkoeffizient basierend auf einer Steigung der Geraden (514) des MBT-Zündfunkenzeitpunkts über der APC festgelegt werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentschätzkoeffizient ferner basierend auf einer Motordrehzahl sowie einem Einlass- und einem Auslass-Nockenwellenwinkel festgelegt werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Drehmomentschätzkoeffizient nur basierend auf der Motordrehzahl festgelegt werden, wenn die Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist.