DE102011113470A1

DE102011113470A1 - Drehmomentbegrenzendes system zum schutz der motorschmierung

Info

Publication number: DE102011113470A1
Application number: DE102011113470A
Authority: DE
Inventors: Dennis A. Light; Christopher E. Whitney; Timothy L. Gibbs; Timothy W. Athan; Jeffrey M. Kaiser
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: DE102011113470B4

Abstract

Ein Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul umfasst ein Temperaturmodul, das eine Temperatur eines Motors ermittelt und ein Motortemperatursignal erzeugt. Ein Begrenzungsmodul erzeugt ein Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf dem Temperatursignal und einer Drehzahl des Motors. Das Drehmomentbegrenzungssignal identifiziert eine maximale Grenze für ein indiziertes Drehmoment. Ein Drehmomentvermittlungsmodul begrenzt das indizierte Drehmoment des Motors basierend auf der maximalen Grenze für das indizierte Drehmoment. Das indizierte Drehmoment des Motors ist gleich einem ungeregelten Bremsmoment des Motors plus einem Gesamtreibungsdrehmoment des Motors.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/383,904, die am 17. September 2010 eingereicht wurde. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Komponenten zur Motorschmierung.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Verbrennungsmotoren (ICEs) verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den ICE wird mittels einer Drossel geregelt. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den ICE einstellt. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Gemisch 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 ICE. Ein Turbolader kann beispielsweise verwendet werden, um die Luftströmung in die Zylinder des ICE zu erhöhen.
Motorsysteme weisen Komponenten auf, die mittels entsprechender Fluide, wie beispielsweise Öl, Wasser, glykolbasierter Kühlmittel usw., gekühlt und/oder geschmiert werden. Die Komponenten können Kolben, Kolbenstangenlager, Nockenwellen- und Kurbelwellenlager, Lager eines Kompressors und einer Turbine eines Turboladers usw. umfassen. Unter bestimmten Bedingungen können hohe Motorlasten angefordert werden, wenn eine nicht ausreichende Zufuhr und/oder Viskosität eines Kühlungs-/Schmierungsfluids vorliegt. Dies kann zu einer Beschädigung von Motorkomponenten führen. Beispielsweise können Kühlungs-/Schmierungsfluide, die von einem ICE zu einem Turbolader geliefert werden, aus dem Turbolader ablaufen, wenn der ICE abgeschaltet wird. Die Kühlungs-/Schmierungsfluide werden zu dem Turbolader gepumpt, wenn der ICE erneut gestartet wird. Die Zeit für die Fluide zum Erreichen der Komponenten des Turboladers kann von den Abmessungen von Fluidzufuhrleitungen und/oder -öffnungen abhängen. Während eines Kaltstarts des ICE können hohe Turboladerlasten eingebracht werden, bevor eine geeignete Zufuhr der Kühlungs-/Schmierungsfluide die Lager des Turboladers erreicht. Dies kann eine Beschädigung von Turboladerkomponenten verursachen.
Als ein anderes Beispiel kann während eines Kaltstarts eines Motors dann, wenn keine geeignete Ölmenge vorhanden ist, die den Zylindern eines Motors zugeführt wird, eine Kolbenabnutzung erfolgen. Die Kolbenabnutzung bezieht sich darauf, dass ein Kolben aufgrund nicht ausreichender Abstände zwischen dem Kolben und einer Zylinderwand an der Zylinderwand reibt. Die Abstände zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand können in Abhängigkeit von Temperaturen und Materialien des Kolbens und der Zylinderwand variieren. Als ein Beispiel kann ein Kolben aus Aluminium gebildet sein, und eine Zylinderwand kann aus Eisen gebildet sein, das sich mit anderen Raten als Aluminium erwärmt und ausdehnt.
Als ein noch anderes Beispiel kann die Viskosität der Kühlungs-/Schmierungsfluide unter Bedingungen mit hoher Temperatur abnehmen (d. h. diese können dünnflüssiger werden). Dies verringert die Kühlungs- und Schmierungswirkungen an entsprechenden Motorkomponenten, was zu einer Beschädigung der Motorkomponenten führen kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul vorgesehen, und es umfasst ein Temperaturmodul, das eine Temperatur eines Motors ermittelt und ein Motortemperatursignal erzeugt. Ein Begrenzungsmodul erzeugt ein Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf dem Temperatursignal und einer Drehzahl des Motors. Das Drehmomentbegrenzungssignal identifiziert eine maximale Grenze für ein indiziertes Drehmoment. Ein Drehmomentvermittlungsmodul begrenzt das indizierte Drehmoment des Motors basierend auf der maximalen Grenze für das indizierte Drehmoment. Das indizierte Drehmoment des Motors ist gleich einem ungeregelten Bremsmoment des Motors plus einem Gesamtreibungsdrehmoment des Motors. Das indizierte Drehmoment kann sich auf ein Drehmoment beziehen, das durch Verbrennungsereignisse in Zylindern des Motors verfügbar ist, ohne dass Verluste subtrahiert werden, wie beispielsweise Reibungsverluste, Pumpverluste und Verluste, die mit Nebenaggregaten verbunden sind.
Gemäß anderen Merkmalen ist ein Verfahren vorgesehen, das umfasst, dass eine Temperatur eines Motors ermittelt wird und dass ein Motortemperatursignal erzeugt wird. Ein erstes Drehmomentbegrenzungssignal wird basierend auf dem Temperatursignal und einer Drehzahl des Motors erzeugt. Das erste Drehmomentbegrenzungssignal identifiziert eine maximale Grenze für ein indiziertes Drehmoment. Das indizierte Drehmoment des Motors wird basierend auf der maximalen Grenze für das indizierte Drehmoment begrenzt. Das indizierte Drehmoment des Motors ist gleich einem ungeregelten Bremsmoment des Motors plus einem Gesamtreibungsdrehmoment des Motors.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, das ein Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul umfasst;
2 ein Diagramm einer Drehmomentgrenze gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, das ein Maximaldrehmomentmodul umfasst;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines Vermittlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Funktionsblockdiagramm des Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmoduls gemäß 1 ist;
6 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Begrenzen eines indizierten Drehmoments eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
7 ein Flussdiagramm ist, das ein anderes Verfahren zum Begrenzen des indizierten Drehmoments eines Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der vorstehenden Gegenstände, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, ist ein Teil von diesen oder umfasst diese. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
In 1 ist ein beispielhaftes Motorsystem 50 gezeigt. Das Motorsystem 50 umfasst einen Motor 52, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf Fahrereingaben von einem Fahrereingabemodul 54 zu erzeugen. Das Motorsystem 50 wird mittels eines Motorsteuermoduls (ECM) 56 gesteuert, das ein Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 umfasst. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 begrenzt ein indiziertes Drehmoment (was als Schmierungs-Drehmomentbegrenzung bezeichnet wird) des Motors 52 unter bestimmten Bedingungen und basierend auf bestimmten Motorparametern.
Das indizierte Drehmoment TQ_I kann gleich einem ungeregelten Bremsmoment TQ_UB plus einem Gesamtreibungsdrehmoment TQ_F sein, wie durch Gleichung 1 gezeigt ist. TQ_I = TQ_B + TQ_F (1)
Das ungeregelte Bremsmoment TQ_UB kann sich darauf beziehen, dass Zündfunken und Kraftstoff für eine aufgenommene Luftmenge eingestellt und geliefert werden, um ein maximales Ausgangsdrehmoment zu erzeugen. Das maximale Ausgangsdrehmoment wird basierend auf der Luftmenge geliefert, die durch den Motor 52 aufgenommen wird. Das Gesamtreibungsdrehmoment TQ_F bezieht sich auf eine Summe der Reibungsdrehmomente des Motors 52. Das Gesamtreibungsdrehmoment TQ_F kann Reibungsdrehmomente von inneren Komponenten des Motors 52 und/oder Reibungsdrehmomente (oder Lasten) umfassen, die durch Nebenaggregate auf den Motor 52 ausgeübt werden. Beispielhafte Nebenaggregate sind eine Lichtmaschine, ein Elektromotor, ein Klimaanlagenkompressor usw.
Nun auch auf 2 Bezug nehmend, ist ein Diagramm einer Drehmomentbegrenzung gezeigt. Das Diagramm der Drehmomentbegrenzung umfasst ein Signal 60 für ein angefordertes Drehmoment, ein Signal 62 für ein indiziertes Drehmoment, ein Signal 64 für ein ungeregeltes Bremsmoment und ein Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66. Die Signale 60, 62, 64, 66 sind ab einer Motorstartzeit 67 aufgetragen. Das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment kann eine Summe von angeforderten Ausgangsdrehmomenten des Motors 52 sein. Das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment kann eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung umfassen, wie nachstehend beschrieben ist. Das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment kann beispielsweise von Null anwachsen, wenn der Motor 52 gestartet wird. Der Motor 52 kann gestartet werden, wenn der Kraftstoff und der Zündfunken aktiviert werden.
Das Signal 62 für das indizierte Drehmoment und das Signal 64 für das ungeregelte Bremsmoment geben Schätzungen des indizierten Drehmoments und des ungeregelten Bremsmoments an, die aufgrund der Drehmomentbegrenzung geliefert werden. Die Differenz zwischen dem Signal 62 für das indizierte Drehmoment und dem Signal 64 für das ungeregelte Bremsmoment ist das Gesamtreibungsdrehmoment, das durch die Linie 68 bezeichnet ist.
In dem gezeigten Beispiel kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66 das indizierte Drehmoment für eine vorbestimmte Dauer begrenzen, wie beispielsweise während eines Kaltstarts. Eine beispielhafte Begrenzungsdauer 69 ist gezeigt, und sie beginnt, wenn der Motor gestartet wird, wie es durch das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment zu der Zeit 67 gezeigt ist. Dies ist durch einen ersten Abschnitt (und eine zugeordnete Zeitdauer) 70 des Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignals 66 dargestellt. Die vorbestimmte Zeitdauer kann ein gespeicherter fester Wert sein, und/oder sie kann basierend auf einer Motorausschaltzeit (oder Haltezeit) und der Motortemperatur ermittelt werden, wie nachstehend weiter beschrieben ist. Nach der vorbestimmten Zeitdauer kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66 erhöht werden, wie es durch einen zweiten Abschnitt (und eine zugeordnete Zeitdauer) 72 gezeigt ist. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66 kann unter Verwendung bestimmter anderer Techniken allmählich erhöht/verringert, rampenartig verändert, stufenweise verändert und/oder angepasst werden, wenn von einem Drehmomentbegrenzungsmodus in einen Modus ohne Drehmomentbegrenzung gewechselt wird.
Das Signal 62 für das indizierte Drehmoment kann dem Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66 nachfolgen (oder ungefähr gleich diesem sein), wenn das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 66 kleiner als das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment oder gleich diesem ist. Das Signal 62 für das indizierte Drehmoment kann dem Signal 60 für das angeforderte Drehmoment nachfolgen (oder ungefähr gleich diesem sein), wenn das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungssignal 66 größer als das Signal 60 für das angeforderte Drehmoment ist.
Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 kann das indizierte Drehmoment begrenzen, wenn der Motor kalt ist (d. h. während eines Kaltstarts) oder wenn er heiß ist (d. h. wenn die Viskosität der Kühlungs-/Schmierungsfluide abnimmt). Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 kann das indizierte Drehmoment basierend auf der Motordrehzahl, der Motortemperatur und anderen Motorparametern begrenzen, die nahstehend beschrieben sind.
Im Betrieb wird Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 52 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Einlasssystem 108 einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112 umfassen. Das ECM 58 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 52 eingelassen. Obgleich der Motor 52 mehr als einen Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Das ECM 58 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 58 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Der Kraftstoff kann in den Einlasskrümmer 110 oder direkt in den Zylinder 118 eingespritzt werden.
Der Motor 52 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 52 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 58 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt einen Kolben in dem Zylinder 118 an, wodurch eine Kurbelwelle angetrieben wird. Während eines Auslasstakts leitet der Kolben die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Auslasssystems 134 mit einem oder mehreren Katalysatoren 135 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. Die zeitliche Steuerung der Einlass- und der Auslassventile 122, 130 kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 und einen Auslass-Nockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von den ECM 58 steuern.
Das Motorsystem 50 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. 1 zeigt beispielsweise einen Turbolader 160, der einen Kompressor 161, eine Welle 162 und eine Turbine 163 umfasst. Die Turbine 163 nimmt Abgas von dem Motor 52 auf. Die Turbine 163 dreht die Welle 162, die wiederum ein Schaufelrad des Kompressors 161 dreht, um Umgebungsluft zu komprimieren. Die komprimierte Umgebungsluft wird an den Zylinder 118 geliefert. Der Turbolader 160 kann ein Motorkühlmittel und/oder ein Öl mittels Zufuhr- und Rückführungsleitungen 164 aufnehmen. Der Turbolader 160 kann eine hydrodynamische Lagerkonstruktion aufweisen (d. h. mit einem minimalen Schwellenwert für eine Ölfilmviskosität oder -dicke (z. B. ungefähr 10 μm), oberhalb dessen der Turbolader 160 Lasten zwischen rotierenden Teilen tragen kann). Ein Ladedruck-Regelventil 165 kann ermöglichen, dass Abgas die Turbine 163 umgeht, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers 160 verringert wird. Das ECM 58 kann den Turbolader 160 mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern.
Ein oder mehrere Drucksensoren (einer ist gezeigt) 166 können verwendet werden, um eine Druckdifferenz und/oder ein Druckverhältnis über den Kompressor 161 zu detektieren. Die Drucksensoren 166 können mit Abzweckleitungen 167, 168 verbunden sein. Die Drucksensoren 166 können ein Druckverhältnissignal RATIO 169 erzeugen oder verwendet werden, um dieses zu erzeugen. Das Druckverhältnissignal RATIO 169 gibt ein Druckverhältnis des Einlassdrucks des Kompressors 161 relativ zu dem Auslassdruck des Kompressors 161 oder umgekehrt an. Die erste Abzweigleitung kann verwendet werden, um den Druck der Luft zu detektieren, die in den Kompressor 161 eintritt. Die zweite Abzweigleitung kann verwendet werden, um den Druck der Luft zu detektieren, die aus dem Kompressor 161 austritt.
Obwohl ein Sensor für ein Deltadrucksignal verwendet werden kann, um das Druckverhältnissignal RATIO 169 zu erzeugen, werden bei einer Implementierung zwei Drucksensoren verwendet. Ein erster der Drucksensoren 166 ist mit der Abzweigleitung 167 verbunden und ermittelt einen ersten Druck. Der erste der Sensoren 166 kann beispielsweise ein Sensor für einen Turbolader-Einlassabsolutdruck (TCIAP-Sensor) sein. Ein zweiter der Drucksensoren ist mit der Abzweigleitung 168 verbunden und detektiert einen zweiten Druck. Der zweite der Sensoren 166 kann beispielsweise ein Sensor für einen absoluten Drosseleinlassdruck (TIAP-Sensor) sein. Das Druckverhältnissignal RATIO 169 kann basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck erzeugt werden.
Das Motorsystem 50 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromabwärts des Einlasskrümmers 110 angeordnet sein, wie es gezeigt ist, oder es kann stromaufwärts des Turboladers 160 in der Nähe eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
Das Motorsystem 50 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Der RPM-Sensor 180 kann ein RPM-Signal 181 erzeugen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden, um ein ECT-Signal 183 zu erzeugen. Die Temperatur des Motoröls kann unter Verwendung eines Motoröl-Temperatursensors (EOT-Sensors) 185 gemessen oder modelliert werden, um ein EOT-Signal 187 zu erzeugen. Die Temperatur des Motoröls kann beispielsweise basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einer Kühlmitteltemperatur, einer Lufttemperatur usw. modelliert werden. Der ECT-Sensor 182 und der EOT-Sensor 185 können in dem Motor 52 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 stromaufwärts des Turboladers 160 angeordnet sein. Der Turbolader 160 kann ein Bypassventil und/oder einen Bypasspfad aufweisen, das bzw. der ermöglicht, dass die Luft den Kompressor 161 umgeht. Das Bypassventil und/oder der Bypasspfad können verwendet werden, um den Druck stromaufwärts des Drosselventils 112 zu verringern, wenn das Drosselventil 112 schnell schließt und sich der Kompressor 161 mit einer Drehzahl größer als eine vorbestimmte Drehzahl dreht.
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 52 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 58 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 50 zu treffen.
Das ECM 58 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 58 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 58 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 52 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 58, des Getriebesteuermoduls 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 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 der zugeordnete Aktuatorwert der Betrag der Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Aktuatoren können das Zylinder-Aktuatormodul 120, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte der Anzahl der aktivierten Zylinder, der Kraftstoffzufuhrrate, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 58 kann die Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass der Motor 52 ein gewünschtes Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
Nun auch auf 3 Bezug nehmend, ist ein Motorsteuersystem 200 dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 58 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 202. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 54 ermitteln. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch einem Tempomat basieren, der die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrechtzuerhalten.
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 58 selektiv angepasst werden, bevor sie verwendet werden, um Aktuatoren des Motorsystems 50 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 58 steuert daher das Motorsystem 50, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das der Momentandrehmomentanforderung gleich ist. Verschiedene Kombinationen von Aktuatorwerten können jedoch zu demselben Achsendrehmoment führen. Das ECM 58 kann daher die Aktuatorwerte anpassen, 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 58 verringert das Drehmoment, das durch das Motorsystem 50 erzeugt wird, auf die Momentandrehmomentanforderung. Das ECM 58 steuert das Motorsystem 50 jedoch derart, dass das Motorsystem 50 das Erzeugen der vorausgesagten Drehmomentanforderung schnell wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf aufhört.
Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung und der höheren vorausgesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve repräsentiert den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments, den das Motorsystem 50 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 58 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 58 die Aktuatorwerte für die langsamen Aktuatoren auf Werte festlegen, die dem Motorsystem 50 ermöglichen würden, die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wenn die schnellen Motoraktuatoren auf geeignete Werte eingestellt werden würden. In der Zwischenzeit kann das ECM 58 die Aktuatorwerte für die schnellen Aktuatoren auf Werte einstellen, die für die gegebenen Werte der langsamen Aktuatoren bewirken, dass das Motorsystem 50 die Momentandrehmomentanforderung anstelle der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Motorsystem 50 die Momentandrehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 58 entscheidet, das Achsendrehmoment von der Momentandrehmomentanforderung zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung überzuleiten, ändert das ECM 58 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Motoraktuatoren auf Werte, die der vorausgesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die langsamen Aktuatorwerte bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt wurden, ist das Motorsystem 50 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 Fahrerdrehmomentanforderurig 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 verbrennen, die beispielsweise Diesel umfassen, indem die Kraftstoffe komprimiert werden.
Wenn der Motor 52 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 52 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 52 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 52 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 52 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/Kraftstoff-Verhältnis 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-Aktuatormodul 172 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 52 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 sowie einer vermittelten Ausgabebegrenzungsanforderung ALO 205. Die vermittelte Ausgabebegrenzungsanforderung ALO 205 gibt ein angefordertes maximales indiziertes Drehmoment (oder eine Grenze für das indizierte Drehmoment) für die Erzeugung durch den Motor 52 an. Die vermittelte Ausgabebegrenzungsanforderung ALO 205 kann durch ein Drehmomentgrenzen-Ermittlungsmodul 207 eines Moduls 209 für Motorkapazitäten und -fähigkeiten erzeugt werden, das nachstehend unter Bezugnahme auf 4 weiter beschrieben ist. Das Drehmomentgrenzen-Ermittlungsmodul 207 kann die maximale Grenze für das indizierte Drehmoment auf eine Brems-, Kurbelwellen- und/oder Schwungradgrenze verändern, bevor sie durch das Vermittlungssystem 206 verwendet wird.
Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 211 und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung 213. 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 308 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 kritischerq 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 52 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 58 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 um 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/Kraftstoff-Verhältnis 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/Kraftstoff-Gemisch 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 Momentandrehmamentanforderung 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 Zündfunkenzeitpunkt 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 52 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/Kraftstoff-Gemisch, 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/Kraftstoff-Verhältnis 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/Kraftstoff-Verhältnis zu ergeben. Zusätzlich kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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 das Motorausgangsdrehmoment basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung einstellen. 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 der relativ langsam ansprechenden Drosselventilöffnung minimiert, indem die schnell ansprechende Zündfunkenvorverstellung so weit wie möglich verringert wird. Dies ermöglicht dem Motor 52, so schnell wie möglich zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zurückzukehren.
Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann die Drehmomentabgabe des Motors 52 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 beispielsweise diejenige verwendet werden, die durch Gleichung 2 geliefert wird, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenvorverstellung (S), der Einlass-Nockenphasenstellerposition (I), der Auslass-Nockenphasenstellerposition (E), des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#) ist. T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #) (2)
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 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-Flächensignal gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruck-Aktuatormodul 164 zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (z. B. den Turbolader 160) 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) basierend auf Gleichung 3 ermittelt werden. S_des = T^–1(T_des, APC, I, E, AF, OT, #) (3)
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) kann das Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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 Bestdrehmoment (MBT) mit minimaler Zündfunkenvorverstellung 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 auch auf 4 Bezug nehmend, ist ein Vermittlungssystem 300 gezeigt. Das Vermittlungssystem 300 umfasst ein Modul 209 für Motorkapazitäten und -fähigkeiten (ECP-Modul) und das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das ECP-Modul 205 ermittelt verschiedene Drehmomentwerte und Drehmomentbegrenzungswerte, wie beispielsweise eine Motordrehmomentabgabe bei weit offener Drossel, eine Motordrehmomentabgabe bei geschlossener Drossel, eine Schmierungs-Drehmomentbegrenzung usw. Das ECP-Modul 205 umfasst das Maximaldrehmomentmodul 207, welches das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 umfasst. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 erzeugt ein Drehmomentgrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302. Das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 wird erzeugt, um das indizierte Drehmoment des Motors 52 zu begrenzen. Das Begrenzen des indizierten Drehmoments des Motors 52 begrenzt die Drehzahl von Systemen und Komponenten des Motors 52 und die Last an diesen, wie beispielsweise die Drehzahlen und Lasten des Turboladers 160. Das Begrenzen des indizierten Drehmoments begrenzt die Luftmassenströmung durch den Turbolader 160.
Das Drehmomentgrenzen-Ermittlungsmodul 207 umfasst ferner ein Maximaldrehmoment-Vermittlungsmodul 304, welches das vermittelte Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal ALO 205 erzeugt. Das vermittelte Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal ALO 205 wird basierend auf dem Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 und anderen Maximaldrehmomentgrenzen 306 erzeugt. Das Maximaldrehmoment-Vermittlungsmodul 304 vermittelt das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 gegenüber den anderen Maximaldrehmomentgrenzen 306, um das vermittelte Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal ALO 205 zu erzeugen. Das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 ist eine Brems- und/oder Kurbelwellen-Drehmomentgrenze, die basierend auf der Grenze für das indizierte Drehmoment erzeugt wird. Eine Umwandlung der Grenze für das indizierte Drehmoment in das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 wird ausgeführt, bevor das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 durch die Vermittlung der Maximalgrenzen 304 empfangen wird. Diese Umwandlung kann beispielsweise durch das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 und/oder durch das Drehmomentgrenzen-Ermittlungsmodul 207 ausgeführt werden.
Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt das vermittelte Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal ALO 205 gegenüber den anderen Antriebsdrehmomentanforderungen 308, um die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 211 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 213 zu erzeugen. Die Steuerung der Luftströmung, des Kraftstoffs, des Zündfunkens, der Phasensteller usw. kann basierend auf der vermittelten vorausgesagten Drehmomentanforderung 211 und der vermittelten Momentandrehmomentanforderung 213 angepasst werden, um das indizierte Drehmoment anzupassen. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann die Drehmomentanforderungen 211, 213 basierend auf dem indizierten Drehmoment und/oder dem Bremsmoment erzeugen, obwohl das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, wie es gezeigt ist, die Drehmomentanforderungen 211, 213 basierend auf dem Bremsmoment erzeugt.
Nun auch auf 5 und 6 Bezug nehmend, sind das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 und ein Verfahren zum Begrenzen des indizierten Drehmoments des Motors 52 gezeigt. Das Schmierungs-Drehmomentmodul 58 umfasst ein Temperaturauswahlmodul 320, ein Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322, ein Zeitbegrenzungsmodul 324 und ein Übergangsanpassungsmodul 326. Obwohl sie als diskrete Module gezeigt sind, können das Zeitbegrenzungsmodul 324 und das Übergangsanpassungsmodul 326 in das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 eingebunden sein. Obwohl die nachfolgenden Verfahrensschritte hauptsächlich bezogen auf die Implementierungen von 1–5 beschrieben sind, können die Verfahrensschritte leicht modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu gelten. Die Verfahrensschritte können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 400 beginnen.
Bei 402 wird die Temperatur des Motors 52 detektiert. Die Temperatur des Motors 52 gibt die Viskosität der Kühlungs-/Schmierungsfluide des Motors indirekt an. Die Viskosität der Kühlungs-/Schmierungsfluide steht mit der Zeitspanne in Beziehung, mit der die Fluide die Komponenten des Motorsystems 50 erreichen (z. B. ein Axiallager des Turboladers 160). Die Viskosität der Kühlungs-/Schmierungsfluide steht auch mit der Zeitspanne in Beziehung, mit der Fluiddrücke an den Motorsystemkomponenten bis zu gewünschten Niveaus aufgebaut werden (z. B. an einem Lager des Turboladers aufgebaut werden).
Das Temperaturauswahlmodul 320 kann das ECT-Signal 183 und/oder das EOT-Signal 187 und/oder ein zusammengesetztes Signal auswählen, das basierend auf dem ECT-Signal 183 und dem EOT-Signal 187 berechnet wird. Die Auswahl kann auf den Fluiden basieren, die dem Turbolader 160 und/oder einer anderen Komponente des Motors 52 zugeführt und von diesen aufgenommen werden. Gemäß einem Beispiel kann das indizierte Drehmoment des Motors 52 basierend auf der Temperatur begrenzt werden, welche die Temperatur des Schmierungsfluids am besten repräsentiert, das dem Turbolader 160 zugeführt wird. Wenn das Motorkühlmittel dem Turbolader 160 zugeführt wird, dann wird das ECT-Signal 183 ausgewählt. Wenn das Motoröl dem Turbolader 160 zugeführt wird, dann wird das EOT-Signal 187 ausgewählt. Diese Auswahl liefert eine bessere Schätzung der Turboladertemperatur. Das Temperaturauswahlmodul 320 erzeugt ein Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 basierend auf den Ausgewählten von dem ECT-Signal 183 und dem EOT-Signal 187.
Bei 404 wird die Drehzahl des Motors 52 ermittelt, und es wird das Motordrehzahlsignal RPM 181 erzeugt. Bei 406 wird das Druckverhältnis RATIO 169 detektiert. Bei 408 wird die Motorausschaltzeit ermittelt, und es wird das Motorausschaltzeitsignal OFFTIME 370 erzeugt. Die Motorausschaltzeit gibt an, wie viel Fluid während der Motorabschaltung beispielsweise zurück in einen Sumpf oder ein Haltereservoir abgelaufen ist. Die zurückgelaufene Ölmenge steht mit der Zeitspanne in Beziehung, in der die Komponenten des Motors 52 die Kühlungs-/Schmierungsfluide aufnehmen, wenn der Motor 52 erneut gestartet wird. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58, ein fest zugeordnetes Ausschaltzeitmodul (nicht gezeigt), das ECM 56 oder ein beliebiges anderes Modul kann die Motorausschaltzeit schätzen.
Gemäß einer Implementierung und bei 410 erzeugt das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 ein Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 basierend auf dem Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und dem Motordrehzahlsignal RPM 181. Das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 gibt eine Grenze (ein Niveau) für das indizierte Drehmoment an, die verwendet wird, um das indizierte Drehmoment des Motors 52 zu begrenzen. Bei anderen Implementierungen kann das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 basierend auf dem Druckverhältnis RATIO 169 und/oder einem Katalysator-Anspringsignal LIGHTOFF 360 erzeugen, zusätzlich dazu, dass dieses auf dem Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und dem Motordrehzahlsignal RPM 181 basiert. Das Katalysator-Anspringsignal LIGHTOFF 360 kann angeben, wann ein Katalysator-Anspringereignis (oder ein Regenerationsereignis) ausgeführt wird.
Das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 kann das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 basierend auf einem Algorithmus, auf Funktionen und/oder auf Tabellen erzeugen, wie beispielsweise einer ausgewählten Maximalgrenzentabelle von mehreren Maximalgrenzentabellen 362, die in einem Speicher 364 gespeichert sind. Die ausgewählten Maximalgrenzentabellen können Grenzwerte für ein maximales Drehmoment basierend auf unabhängigen Variablen liefern, wie beispielsweise einer momentanen Motortemperatur und einer momentanen Motordrehzahl, die durch das Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und das Motordrehzahlsignal RPM 181 angegeben werden.
Um das Anspringen des Katalysators zu berücksichtigen, können die Grenzwerte für das maximale Drehmoment, die in den Maximalgrenzentabellen 362 gespeichert sind, für Motordrehzahlen kleiner als eine vorbestimmte Motordrehzahl oder gleich dieser auf einen vorbestimmten Deaktivierungswert gesetzt werden. Dies berücksichtigt das Anspringen des Katalysators, ohne von dem Katalysator-Anspringsignal LIGHTOFF 360 abhängig zu sein. Die vorbestimmte Motordrehzahl kann beispielsweise 1400 rpm betragen. Die Risiken der Beschädigung aufgrund einer nicht ausreichenden Kühlung und/oder Schmierung von Komponenten nimmt ab, wenn die Motordrehzahl abnimmt. Die Motor- und Turboladerlasten weisen bei Motordrehzahlen gleich oder kleiner als 1400 rpm vernachlässigbare zugeordnete Risiken einer Komponentenbeschädigung aufgrund des Fehlens einer ausreichenden Kühlung/Schmierung auf.
Somit kann die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung deaktiviert werden, um eine Störung des Katalysatoranspringens zu vermeiden. Der vorbestimmte Deaktivierungswert kann auf einen hohen vorbestimmten Wert festgelegt werden, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung zu deaktivieren. Der hohe vorbestimmte Wert kann größer als eine geschätzte maximale Ausgabe des indizierten Drehmoments des Motors 52 oder gleich dieser für Motordrehzahlen sein, die während des Anspringen des Katalysators erfahren werden.
Die Maximalgrenzentabellen 362 können die Grenzwerte für das maximale Drehmoment auch basierend auf dem Druckverhältnis RATIO 169 liefern. Das Druckverhältnis RATIO 169 gibt die Drehzahl und/oder die Lasten an den Turbolader 160 an. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung kann deaktiviert werden, wenn das Ist-Druckverhältnis RATIO 169 kleiner als ein vorbestimmtes Druckverhältnis ist.
Bei 412 ermittelt das Zeitbegrenzungsmodul 324 eine Schmierungs-Drehmomentsbegrenzungsdauer LIMPER 371 basierend auf dem Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und einem Ausschaltzeitsignal (oder Haltezeitsignal) OFFTIME 370 des Motors 52. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsdauer LIMPER 371 kann auch basierend auf bestimmten Bedingungen erzeugt werden, wie beispielsweise der Zeit, bis ein Schmierungs-/Kühlungsfluid durch eine Motorsystemeinrichtung (z. B. einen Turbolader) aufgenommen wird und/oder der Zeit, bis der Druck eines Schmierungs-/Kühlungsfluids der Motorsystemeinrichtung größer als ein vorbestimmter Druck ist. Die Bedingungen können direkt ermittelt und/oder indirekt geschätzt werden. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsdauer LIMPER 371 kann unter Verwendung eines Algorithmus, von Funktionen und/oder von Tabellen ermittelt werden. Das Zeitbegrenzungsmodul 324 kann die Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsdauer LIMPER 371 basierend auf einer Ausgewählten der Dauerbegrenzungstabellen 372 ermitteln und/oder begrenzen, die in dem Speicher 364 gespeichert sind. Die Dauerbegrenzungstabellen 372 geben eine Begrenzungsdauer basierend auf dem Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und dem Haltezeitsignal OFFTIME 370 an. Das Zeitbegrenzungsmodul 324 kann einen Timer 373 umfassen, der mit der Schmierungs-Zeitbegrenzungsdauer LIMPER 371 initialisiert wird, wenn die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung aktiviert wird oder wenn der Motor zu drehen beginnt. Der Timer 373 kann ablaufen, wenn die Schmierungs-Zeitbegrenzungsdauer LIMPER 371 verstrichen ist.
Die Dauerbegrenzungstabellen 372 können auf bestimmten Beziehungen zwischen dem Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 und dem Haltezeitsignal OFFTIME 370 basieren. Beispielsweise können die Begrenzungsdauern der Tabellen zunehmen, wenn das Haltezeitsignal OFFTIME 370 zunimmt. Beispielsweise können die Begrenzungsdauern basierend auf dem Haltezeitsignal OFFTIME 370 von 0 bis zu einer vorbestimmten Begrenzungsdauer (z. B. 10 Sekunden (s)) zunehmen. Die Begrenzungsdauer LIMPER 371 kann nahe bei 0 liegen oder gleich 0 sein, wenn das Haltezeitsignal OFFTIME 370 gleich 0 ist. Die Begrenzungsdauer LIMPER 371 kann gleich der vorbestimmten Zeit sein, wenn das Haltezeitsignal OFFTIME 370 größer als eine vorbestimmte Haltedauer (z. B. 36 s) oder dieser gleich ist. Beispielsweise können mehr als 90% eines Kühlungs-/Schmierungsfluids innerhalb der vorbestimmten Haltezeit zurück zu einem Sumpf oder Reservoir und weg von einer geschmierten Komponente (z. B. einem Lager) ablaufen.
Das Begrenzen des indizierten Drehmoments basierend auf dem Haltezeitsignal OFFTIME 370 verhindert, dass Motorsystemkomponenten eines Hybridsystems stark belastet werden. Der Motor 52 kann beispielsweise basierend auf den angeforderten Lasten aktiviert und deaktiviert werden. Indem das Haltezeitsignal OFFTIME 370 detektiert wird, berücksichtigt das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 Schwankungen der Motorausschaltzeit durch das Begrenzen des indizierten Drehmoments basierend auf dem Haltezeitsignal OFFTIME 370 begrenzt wird. Da der Motor 52 für eine Zeitdauer deaktiviert werden kann, wird die Haltezeit nachverfolgt, um die Menge eines Rücklaufs des Kühlungs-/Schmierungsfluids zu schätzen.
Wenn das Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 zunimmt, können die Begrenzungsdauern abnehmen, bis ein vorbestimmter Schwellenwert erreicht ist. Für Motortemperaturen größer als der vorbestimmte Schwellenwert können die Begrenzungsdauern mit steigender Motortemperatur zunehmen. Wenn beispielsweise die Viskosität (oder die Dickflüssigkeit) des Motorkühlmittels und/oder des Öls bis zu einem Punkt abnimmt, bei dem eine Beschädigung von Motorkomponenten auftreten kann, wird die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung (oder die Begrenzung des indizierten Drehmoments) aktiviert. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung kann aktiviert werden, wenn das Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338 den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Bei 414 erzeugt das Übergangsanpassungsmodul 326 das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 basierend auf dem Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 und der Begrenzungsdauer LIMPER 371. Das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 wird erzeugt, um das indizierte Drehmoment des Motors 52 zu begrenzen. Das Drehmomentbegrenzungs-Ausgangssignal LubTQLim₂ 302 und/oder das Bremsmoment werden an das Maximaldrehmoment-Vermittlungsmodul 304 von 4 geliefert.
Das Übergangsanpassungsmodul 326 passt das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 an, wenn zu einem Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodus oder aus diesem gewechselt wird (oder zu oder aus einem Modus mit begrenztem indiziertem Drehmoment). Das Übergangsanpassungsmodul 326 kann die Drehmomentbegrenzung beispielsweise rampenartig verringern (d. h. die Drehmomentgrenzwerte verringern), wenn der Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodus aktiviert wird. Gemäß einem anderen Bespiel kann das Übergangsanpassungsmodul 326 die Drehmomentbegrenzung rampenartig erhöhen (d. h. die Drehmomentgrenzwerte erhöhen), wenn der Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodus deaktiviert wird. Das rampenartige Erhöhen und rampenartige Verringern von Raten und/oder Dauern kann auf dieselbe oder eine andere Weise erfolgen. Andere Techniken können verwendet werden, wenn zu dem Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodus oder aus diesem gewechselt wird. Die Übergänge können glatte Übergänge sein, oder sie können gestuft sein.
Die Deaktivierung der Schmierungs-Drehmomentbegrenzung kann basieren auf: einer vorbestimmten Verzögerung; der Begrenzungsdauer LIMPER 371 und/oder einer maximalen Begrenzungsdauer, die in einer der Dauerbegrenzungstabellen 372 gespeichert ist. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung kann deaktiviert werden, wenn die Begrenzungsdauer LIMPER 371 abläuft. Dies kann durch den Timer 373 ermittelt werden. Der Timer 373 kann zurückgesetzt werden, nachdem die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung deaktiviert ist und/oder wenn die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung erneut aktiviert wird.
Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsdauer LIMPER 371 kann angepasst werden, und/oder der Timer 373 kann basierend auf der Laufzeit des Motors 52 verhindern, dass die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung deaktiviert wird (durch ein Ablaufen oder Zurücksetzen des Timers 373). Beispielsweise kann ein Motor mittels eines Schlüsselzündungssystems und/oder während einer Motoraktivierung/deaktivierung eines Hybridsystems innerhalb einer kurzen Zeitdauer zyklisch ein- und ausgeschaltet werden. Das Anpassen der Begrenzungsdauer LIMPER 371 und/oder das Verhindern der Deaktivierung der Drehmomentbegrenzung verhindert, dass die Last an dem Motor zunimmt, wenn keine ausreichende Zufuhr von Kühlungs-/Schmierungsfluiden vorhanden ist, die den Komponenten des Motorsystems zugeführt werden.
Obwohl 6 das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 derart darstellt, dass dieses nach dem Ausführen von Verfahrensschritt 414 zu Verfahrensschritt 404 zurückkehrt, kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul während und/oder nach dem Ausführen von Verfahrensschritt 414 zu einem beliebigen der Verfahrensschritte 402–414 zurückkehren. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 kann anstatt zu Verfahrensschritt 402 zu Verfahrensschritt 404 zurückkehren, wenn die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung während eines Schmierungs-Lastbegrenzungsereignisses einmal überprüft wird. Das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsereignis kann auf einer anfänglichen detektierten Motortemperatur basieren. Bei anderen Implementierungen kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 während eines Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsereignisses kontinuierlich zu Verfahrensschritt 402 zurückkehren, um eine aktualisierte Motortemperatur zu erhalten. Das Verfahren kann alternativ nach Verfahrensschritt 414 enden.
In 7 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein anderes Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems darstellt. Das Verfahren von 7 kann mit dem Verfahren von 6 kombiniert oder an dessen Stelle verwendet werden. Obwohl die nachfolgenden Verfahrensschritte hauptsächlich bezogen auf die Implementierungen von 1–5 beschrieben sind, können die Verfahrensschritte leicht modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu gelten. Die Verfahrensschritte können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 500 beginnen.
Bei 502 ermittelt das Temperaturauswahlmodul 320 die Temperatur des Motors 52, und es erzeugt das Motortemperatur-Ausgangssignal TEMP 338, wie vorstehend bei Verfahrensschritt 402 beschrieben ist. Bei 504 wird die Drehzahl des Motors 52 ermittelt, wie vorstehend bei Verfahrensschritt 404 beschrieben ist. Bei 506 kann das Druckverhältnis des Kompressors 161 ermittelt werden, wie vorstehend bei Verfahrensschritt 406 beschrieben ist. Bei 508 wird die Motorausschaltzeit ermittelt, wie vorstehend bei Verfahrensschritt 408 beschrieben ist.
Bei 510 können das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 und/oder das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 ermitteln, ob das Anspringen des Katalysators aktiviert ist und/oder ob die Drehzahl des Motors 52 für das Anspringen des Katalysators kleiner als eine vorbestimmte Motordrehzahl oder dieser gleich ist. Diese Ermittlung kann auf dem Katalysator-Anspringsignal und/oder auf dem Motordrehzahlsignal RPM 181 basieren. Wenn das Anspringen des Katalysators aktiviert ist und/oder die Motordrehzahl kleiner als die vorbestimmte Motordrehzahl ist, kann anschließend Verfahrensschritt 512 ausgeführt werden, ansonsten kann Verfahrensschritt 514 ausgeführt werden.
Bei 512 deaktiviert das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung, wenn diese aktiviert ist. Die Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsdauer LIMPER 371 kann angepasst werden, und/oder der Timer 373 kann basierend auf der Laufzeit des Motors 52 verhindern, dass die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung deaktiviert wird (indem der Timer 373 abläuft oder zurückgesetzt wird). Bei 512A kann das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 erzeugen, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung zu deaktivieren. Dies kann umfassen, dass der Wert des Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignals LubTQLim₁ 340 für eine gegenwärtige Betriebsbedingung und/oder einen gegenwärtigen Betriebsmodus (wie beispielsweise demjenigen, der während des Anspringen des Katalysators erzeugt wird) auf HOCH oder auf einen größeren Wert als die maximalen Niveaus des indizierten Drehmoments erhöht wird. Bei 512B kann das Übergangsanpassungsmodul 326 den Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodus dann, wenn dieser aktiviert ist, basierend auf dem Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 verlassen.
Bei 514 können das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 und/oder das Schmierirngs-Maximalgrenzenmodul 322 ermitteln, ob die Temperatur des Motors 52 kleiner als eine erste vorbestimmte Temperatur T_Low oder größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur T_High ist. Temperaturen kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur T_Low können beispielsweise einem Kaltstart zugeordnet sein. Temperaturen größer als die zweite vorbestimmte Temperatur T_High können damit verbunden sein, dass die Kühlungs-/Schmierungsfluide dünnflüssiger werden.
Eine Kolbenabnutzung kann auftreten, wenn eine hohe Motorlast bei Temperaturen kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur T_Low vorliegt. Die erste vorbestimmte Temperatur T_Low kann von der vorbestimmten Temperatur verschieden sein, die bei Verfahrensschritt 510 verwendet wird, um eine Bedingung für das Anspringen des Katalysators zu detektieren. Der Motor 52 und/oder der Turbolader 160 können hohe Lasten und eine Komponentenbeschädigung erfahren, wenn die Motortemperaturen die zweite vorbestimmte Temperatur T_High überschreiten. Verfahrensschritt 514 ermöglicht, dass die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung sowohl für niedrige als auch für hohe Motortemperaturen aktiviert wird. Verfahrensschritt 516 kann ausgeführt werden, wenn die Temperatur des Motors 52 kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur T_Low oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur T_High ist. Verfahrensschritt 518 kann ausgeführt werden, wenn die Temperatur des Motors 52 größer als die erste vorbestimmte Temperatur T_Low oder dieser gleich ist oder wenn diese kleiner als die zweite vorbestimmte Temperatur T_High oder dieser gleich ist.
Bei 516 können das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 und/oder das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 ermitteln, ob die Motordrehzahl RPM größer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist. Motordrehzahlen größer als die vorbestimmte Motordrehzahl können einer hohen Last, hohen Temperaturen, niedrigen Viskositätsniveaus des Fluids usw. zugeordnet sein. Wenn die Motordrehzahl RPM größer als die vorbestimmte Temperatur ist, kann Verfahrensschritt 518 ausgeführt werden, ansonsten kann Verfahrensschritt 512 ausgeführt werden.
Bei 517 können das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 und/oder das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 ermitteln, ob das Druckverhältnis RATIO 169 größer als ein vorbestimmtes Druckverhältnis ist. Druckverhältnisse größer als das vorbestimmte Druckverhältnis können hohen Kompressorlasten, hohen Kompressortemperaturen, niedrigen Viskositätsniveaus der Kompressorfluide usw. zugeordnet sein. Wenn das Druckverhältnis RATIO 169 größer als das vorbestimmte Druckverhältnis ist, kann Verfahrensschritt 518 ausgeführt werden, ansonsten kann Verfahrensschritt 512 ausgeführt werden.
Bei 518 kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung aktivieren, wenn sie momentan deaktiviert ist. Bei 518A erzeugt das Schmierungs-Maximalgrenzenmodul 322 das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung zu aktivieren. Das Schmierungs-Maximaldrehmomentbegrenzungssignal LubTQLim₁ 340 kann wie vorstehend bei Verfahrensschritt 410 erzeugt werden. Bei 518B kann eine Begrenzungsdauer wie vorstehend bei Verfahrensschritt 412 ermittelt werden.
Bei 518C kann das Übergangsanpassungsmodul 326 ermitteln, ob die Begrenzungsdauer abgelaufen ist. Verfahrensschritt 512 kann ausgeführt werden, wenn die Begrenzungsdauer abgelaufen ist, ansonsten kann Verfahrensschritt 504 ausgeführt werden. Der Timer 373 kann zurückgesetzt werden, nachdem Verfahrensschritt 512 ausgeführt ist und/oder wenn die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung erneut aktiviert wird.
Obwohl 7 darstellt, dass das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul 58 zu Verfahrensschritt 504 zurückkehrt, nachdem Verfahrensschritt 518 ausgeführt ist, kann das Schmierungs-Drehmomentbegrenzungsmodul zu einem beliebigen der Verfahrensschritte 502–510, 514 und 516 zurückkehren, während und/oder nachdem Verfahrensschritt 518 ausgeführt wird. Das Verfahren kann alternativ nach Verfahrensschritt 518 enden.
Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte von 6 und 7 sind als veranschaulichende Beispiele gedacht; die Verfahrensschritte können sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitdauern oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, was von der Anwendung abhängt.
Die Implementierungen der vorstehenden Offenbarung verhindern eine Beschädigung der Hardware eines Motorsystems. Dies umfasst, dass verhindert wird: eine Beschädigung des Lagers eines Turboladers durch hohe Turboladerlasten, während die Kühlmittel- und/oder Öldrücke des Turboladers nach einem Motorstart niedrig sind; eine Beschädigung des Haupt- und des Stangenlagers aufgrund von hohen Motorlasten, während der Öldruck nach einem Motorstart niedrig ist; eine Beschädigung des Haupt- und des Stangenlagers aufgrund einer geringen Dickflüssigkeit des Ölfilms bei hohen Öltemperaturen und hohen Motorlasten; und eine Kolbenabnutzung aufgrund von hohen Motorlasten und geringen Motortemperaturen.
Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: eine Temperatur eines Motors ermittelt wird und ein Motortemperatursignal erzeugt wird; ein erstes Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf dem Temperatursignal und einer Drehzahl des Motors erzeugt wird, wobei das erste Drehmomentbegrenzungssignal ein Niveau für ein indiziertes Drehmoment identifiziert; und das indizierte Drehmoment des Motors basierend auf dem Niveau für das indizierte Drehmoment begrenzt wird, wobei das indizierte Drehmoment des Motors gleich einem ungeregelten Bremsmoment des Motors plus einem Gesamtreibungsdrehmoment des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Öltemperatursignal empfangen wird, das eine Öltemperatur des Motors angibt; ein Kühlmitteltemperatursignal empfangen wird, das eine Kühlmitteltemperatur des Motors angibt; das Öltemperatursignal und/oder das Kühlmitteltemperatursignal basierend darauf ausgewählt werden, dass ein Motoröl und/oder ein Motorkühlmittel durch einen Turbolader aufgenommen werden; und das Motortemperatursignal basierend auf dem Öltemperatursignal und/oder dem Kühlmitteltemperatursignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das erste Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf einem Katalysator-Anspringsignal erzeugt wird; und das erste Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf einem Kompressordruckverhältnis erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Begrenzungsdauersignal basierend auf einer Ausschaltzeit des Motors und dem Motortemperatursignal erzeugt wird; das indizierte Drehmoment des Motors basierend auf dem Begrenzungsdauersignal begrenzt wird; das erste Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf einer ersten Tabelle erzeugt wird, die das indizierte Drehmoment mit der Temperatur des Motors und der Drehzahl des Motors in Beziehung setzt; und das Begrenzungsdauersignal basierend auf einer zweiten Tabelle erzeugt wird, die eine Begrenzungsdauer für das indizierte Drehmoment mit der Ausschaltzeit und dem Motortemperatursignal in Beziehung setzt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das erste Drehmomentbegrenzungssignal erzeugt wird, um eine Schmierungs-Drehmomentbegrenzung des indizierten Drehmoments des Motors zu deaktivieren, wenn das Motortemperatursignal größer als eine erste vorbestimmte Temperatur und kleiner als eine vorbestimmte zweite Temperatur ist, wobei die zweite vorbestimmte Temperatur größer als die erste vorbestimmte Temperatur ist; und das erste Drehmomentbegrenzungssignal erzeugt wird, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung des indizierten Drehmoments des Motors zu aktivieren, wenn das Motortemperatursignal kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur und größer als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das erste Drehmomentbegrenzungssignal erzeugt wird, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung des indizierten Drehmoments des Motors zu deaktivieren, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist; und das erste Drehmomentbegrenzungssignal erzeugt wird, um die Schmierungs-Drehmomentbegrenzung des indizierten Drehmoments des Motors zu aktivieren, wenn die Drehzahl des Motors größer als die vorbestimmte Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein zweites Drehmomentbegrenzungssignal basierend auf dem ersten Drehmomentbegrenzungssignal und einem Begrenzungsdauersignal erzeugt wird; ein Maximaldrehmoment-Vermittlungsmodul Maximaldrehmoment-Begrenzungsanforderungen empfängt, die das zweite Drehmomentbegrenzungssignal umfassen, und zwischen den Maximaldrehmoment-Begrenzungsanforderungen vermittelt, um eine vermittelte Ausgabebegrenzungsanforderung zu erzeugen; Drehmomentanforderungen empfangen werden, die eine Fahrerdrehmomentanforderung und die vermittelte Ausgabebegrenzungsanforderung umfassen; zwischen den Drehmomentanforderungen vermittelt wird, um ein Antriebsdrehmoment-Ausgabesignal zu erzeugen; und ein Zündfunkenzeitpunkt, ein Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, und/oder eine Drosselposition basierend auf dem Antriebsdrehmoment-Ausgabesignal eingestellt werden.