DE102011116969A1

DE102011116969A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen von Motorbetriebsparametern

Info

Publication number: DE102011116969A1
Application number: DE102011116969A
Authority: DE
Inventors: Hossein Javaherian; Michael P. Nolan; Alan W. Brown
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: US20120103307A1; US8695567B2; CN102454503B; DE102011116969B4; CN102454503A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors umfasst, dass eine Signalausgabe von einem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung überwacht wird, der ausgebildet ist, um ein Motordrehmoment während des laufenden Betriebs zu überwachen, dass Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die Motoreingangsparametern zugeordnet sind, und dass eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis geschätzt wird, die der Signalausgabe von dem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung und den Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter des Motors entspricht, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Steuerung von Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
Ein bekannter Motorbetrieb umfasst, dass Kraftstoff und Luft an Verbrennungskammern geliefert wird, dass das entsprechende Gemisch gezündet wird und dass der Druck, der durch das gezündete Gemisch erzeugt wird, mittels eines bewegbaren Kolbens auf eine Kurbelwelle übertragen wird. Motorsteuerparameter umfassen eine Kraftstoffmasse und einen Einspritzungszeitpunkt, einen Funkenzündungszeitpunkt bei Motoren mit Funkenzündung, eine Phaseneinstellung, eine Größe und eine Dauer des Öffnens und Schließens von Motorventilen, einen Restgasanteil und andere. Bekannte Motorsteuerschemata umfassen, dass der Motorbetrieb überwacht wird und dass Motorsteuerparameter gesteuert werden, um bevorzugte Zielwerte für den Zylinderinnendruck, das Motordrehmoment, den spezifischen Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu erreichen, während auf Anforderungen eines Bedieners angesprochen wird. Ein bekanntes Motorsteuerschema umfasst, dass der Motorbetrieb überwacht wird, um eine Masse der in einen Zylinder eingelassenen Luft zu ermitteln, die als eine Zylinderluftladung bezeichnet wird, und dass Motorbetriebsparameter gesteuert werden, welche die Kraftstoffzufuhr und den Zündfunkenzeitpunkt in Ansprechen auf diese umfassen, um bevorzugte Zielwerte für die Motorbetriebsparameter zu erreichen.
Das Überwachen des Motorbetriebs umfasst, dass Motorbetriebszustände überwacht werden, die verwendet werden können, um Zustände von Motorbetriebsparametern zu berechnen, zu schätzen oder auf andere Weise zu ermitteln, welche beispielsweise den Zylinderinnendruck, das Motordrehmoment, den spezifischen Kraftstoffverbrauch und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfassen.
Sensoren für den Zylinderinnendruck, die mit Signalverarbeitungseinrichtungen gekoppelt sind, werden während des laufenden Motorbetriebs verwendet, um Zylinderinnendrücke für einzelne Zylinder zu überwachen. Bekannte Motorsteuerschemata verwenden die überwachten Zylinderinnendrücke für einzelne Zylinder, um Motorsteuerparameter zu steuern, welche beispielsweise den Zündfunkenzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und die AGR-Massenströmungsrate umfassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors umfasst, dass eine Signalausgabe von einem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung überwacht wird, der ausgebildet ist, um ein Motordrehmoment während des laufenden Betriebs zu überwachen, dass Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die Motoreingangsparametern zugeordnet sind, und dass eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis geschätzt wird, die der Signalausgabe von dem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung und den Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter des Motors entspricht, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 ein schematisches Diagramm eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, der ein Motorausgangselement aufweist, das mit einem Zahnradkasten eines Getriebes gekoppelt ist, und der einen Drehmomentsensor aufweist;
2 ein schematisches Blockdiagramm zum Schätzen einer Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Schätzen eines Motordrehmoments gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, wenn eine Größe der Zylinderluftladung bekannt ist; und
4 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum gleichzeitigen Schätzen eines Motordrehmoments und einer Größe der Zylinderluftladung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, stellt 1 einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor 10 schematisch dar, der gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert ist. Der beispielhafte Motor 10 weist Hubkolben auf, die in Zylindern bewegbar sind, die Verbrennungskammern 11 mit variablem Volumen definieren. Die Hubkolben sind mit einer Kurbelwelle 12 gekoppelt. Die Kurbelwelle 12 ist mit einem Motorausgangselement 14 gekoppelt, das vorzugsweise mittels einer Flexplate 16 mit einem Zahnradkasten 30 eines Getriebes und mit einem Endantrieb gekoppelt ist, um das Motordrehmoment in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung eines Bedieners auf diesen zu übertragen. Das Motordrehmoment wird mittels der Flexplate 16 auf den Zahnradkasten 30 des Getriebes übertragen. Bei einer Ausführungsform ist die Flexplate 16 mit einem Eingangselement eines Automatikgetriebes gekoppelt, z. B. mit einem Drehmomentwandler. Alternativ kann die Flexplate 16 bei einem Handschaltgetriebe mit einer Kupplungskomponente gekoppelt sein oder ein Element von dieser sein, oder sie kann mit einem Eingangselement eines Hybridgetriebes gekoppelt sein.
Der Motor 10 weist Detektionseinrichtungen, die ausgebildet sind, um Zustände von Motorbetriebsparametern zu überwachen, die dem Motorbetrieb zugeordnet sind, und Aktuatoren auf, die ausgebildet sind, um Steuerzustände von Motorsteuerparametern für unterschiedliche Bereiche des Motorbetriebs zu steuern. Die Detektionseinrichtungen und die Aktuatoren sind signaltechnisch und funktional mit einem Steuermodul 50 verbunden. Es ist einzusehen, dass der Motor 10 einen Viertaktbetrieb verwenden kann, bei dem jeder Motorverbrennungszyklus 720 Grad einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 12 umfasst, welche in wiederholt auftretende Verbrennungszyklen unterteilt sind, die Einlassen-Kompression-Expansion-Auslassen umfassen. Es ist einzusehen, dass der Motor 10 in einem von verschiedenen Verbrennungszyklen arbeiten kann, die Viertakt-Verbrennungszyklen, Zweitakt-Verbrennungszyklen und Sechstakt-Verbrennungszyklen umfassen. Es ist einzusehen, dass der Motor 10 einen Motor umfassen kann, der ausgebildet ist, um in einem oder mehreren Motorverbrennungsmodi zu arbeiten, die beispielsweise eine Funkenzündung, eine Kompressionszündung, eine gesteuerte Selbstzündung (d. h. eine homogene Kompressionszündung) und einen Kompressionszündung mit vorgemischter Ladung umfassen. Es ist einzusehen, dass das Getriebe ein Hinterrad-Antriebsgetriebe, ein Transxaxle-Getriebe oder andere Drehmoment übertragende Einrichtungen umfassen kann, die dem Betrieb eines Antriebsstrangs und eines Fahrzeugs zugeordnet sind. Es ist einzusehen, dass der Motor ausgebildet sein kann, um ein variables Öffnen und Schließen von Motorventilen zu bewirken, was entweder ein System zur variablen Nockenphaseneinstellung oder ein System für einen variablen Ventilhub oder beides sowie andere Systeme umfasst, einschließlich von Motoren mit Turbolader oder ohne Nocken.
Die Detektionseinrichtungen umfassen einen Kurbelwellen-Positionssensor 18 und ein zugeordnetes Kurbelrad 19, die ausgebildet sind, um einen Drehwinkel Θ der Kurbelwelle 12 zu überwachen, anhand dessen das Steuermodul 50 den Kurbelwinkel und die Drehzahl (N) der Kurbelwelle 12 sowie die Position jedes Kolbens und den zugeordneten Verbrennungstakt ermittelt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Kurbelrad 19 ein 360X-Rad, das 360° der Drehung der Kurbelwelle 12 entspricht, die durch den Kurbelwellen-Positionssensor 18 überwacht werden kann. Es ist einzusehen, dass Kurbelwellen-Decodiereinrichtungen und andere Drehpositions-Detektionseinrichtungen verwendet werden können, um ähnliche Messergebnisse zu erreichen. Wenn das Kurbelrad 19 ein 360X-Rad umfasst, kann die Verbrennungsdetektion, welche die Detektion des Motordrehmoments umfasst, auf eine diskretisierte Weise jedem Grad der Kurbelwellendrehung zugeordnet werden. Es ist einzusehen, dass ein Kurbelwellen-Positionssensor mit niedriger Auflösung auf ähnliche Weise mit verbesserten Drehmoment-Auflösungstechniken verwendet werden kann.
Der Motor 10 ist ausgebildet, um eine Motorlast zu überwachen. Es ist einzusehen, dass die Motorlast ein Motorbetriebsparameter ist, der direkt unter Verwendung von Detektionseinrichtungen gemessen werden kann oder anhand von verwandten Eingaben abgeleitet werden kann. Bei einer Ausführungsform kann die Motorlast unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) ermittelt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Motorlast unter Verwendung eines Gaspedalsensors ermittelt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Motorlast unter Verwendung eines Motor-Luftströmungssensors ermittelt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Motorlast basierend auf einer Motorkraftstoffströmung abgeleitet werden. Es kann ein Motorbetriebspunkt ermittelt werden, welcher der Drehzahl (N) der Kurbelwelle 12 und der Motorlast entspricht. Andere Motordetektionseinrichtungen umfassen vorzugsweise einen Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Der Motor 10 weist einen Drehmomentsensor 20 auf, der ausgebildet ist, um ein Motordrehmoment zu messen, das zwischen dem Motor 10 und dem Zahnradkasten 30 des Getriebes mittels der Flexplate 16 übertragen wird, indem eine Verformung in der Flexplate 16 überwacht wird. Alternativ kann der Drehmomentsensor 20 an einem anderen Ort installiert werden, z. B. direkt an der Kurbelwelle 12 angebracht werden. Es kann ein einzelner Drehmomentsensor 20 verwendet werden. Alternativ können mehrere Drehmomentsensoren 20 verwendet werden. Die Kurbelwelle 12 ist vorzugsweise mit der Flexplate 16 koaxial und mit dieser starr gekoppelt, um sich mit dieser zu drehen. Die Flexplate 16 ist vorzugsweise mit dem Zahnradkasten 30 in der Nähe eines äußeren Randes unter Verwendung von mehreren Befestigungselementen 32 gekoppelt, was ermöglicht, dass der Motor 10 das Motordrehmoment zum Antreiben des Zahnradkastens 30 durch die Flexplate 16 überträgt. Der Ausdruck ”Motordrehmoment”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein beliebiges Drehmoment, das auf die Kurbelwelle 12 des Motors 10 wirkt. Der Ausdruck ”Flexplate” umfasst ein beliebiges Element, das zum Übertragen des Motordrehmoments in einem Antriebsstrang verwendet wird, einschließlich beispielsweise einer Flexplate und eines Schwungrades. Bei einer Ausführungsform wird die Motorlast unter Verwendung des Drehmomentsensors 20 direkt gemessen.
Der Drehmomentsensor 20 misst das Motordrehmoment, das zwischen dem Motor 10 und dem Zahnradkasten 30 durch die Flexplate übertragen wird, indem Verformungen (z. B. eine negative und eine positive Dehnung) in der Flexplate 16 quantifiziert werden. Dies umfasst, dass ein Dehnungsfeld der Flexplate 16 quantifiziert wird, wie beispielsweise als eine Änderung in einer Umfangs-Referenzlänge, in der Spannung und der Dehnung oder als eine Geschwindigkeit einer Wellenausbreitung, die unter Verwendung eines Drehmomentsensor gemessen werden kann, der auf akustischen Oberflächenwellen (SAW) basiert. Es versteht sich, dass die wahre Dehnung, welche die Flexplate 16 zeigt, direkt proportional zu den erfahrenen Spannungen, der Einheits-Querschnittsfläche und dem Elastizitätsmodul des Materials der Flexplate 16 ist, was erfordert, dass der Drehmomentsensor 20 und die zugeordnete Signalverarbeitungshardware sowie die zugeordneten Algorithmen für die speziellen Parameter der Flexplate 16 ausgebildet sind. Bei einer Ausführungsform wird eine Spannungsanalyse mit finiten Elementen für die Flexplate 16 unter vorausgesagten Motordrehmomentbedingungen ausgeführt, um einen optimalen Spannungspunkt auf der Flexplate 16 zu identifizieren, der einen oder mehrere bevorzugte Orte zum Befestigen eines oder mehrerer Detektionselemente des Drehmomentsensors 20 angibt.
Der Drehmomentsensor 20 ist an der Flexplate 16 fest angebracht und weist vorzugsweise eine Signalausgabe auf, die sich in einer Beziehung zu der Dehnung in der Flexplate 16 ändert. Die Detektionselemente des Drehmomentsensors 20 sind vorzugsweise an der dem Motor zugewandten Seite der Flexplate 16 befestigt, und sie können an der Flexplate 16 angeschweißt, angeschraubt und/oder unter Verwendung eines geeigneten Hochtemperatur-Epoxidharzes angeklebt sein. Die Detektionselemente des Drehmomentsensors 20 verwenden vorzugsweise eine von mehreren geeigneten Technologien, wie beispielsweise eine optische, magnetische, piezoelektrische, magnetoelastische oder eine auf dem Widerstand basierende Technologie, um eine Dehnung, eine Verschiebung, eine Spannung oder eine Geschwindigkeit einer Wellenausbreitung zu messen. Beispielsweise können die Detektionselemente zumindest eine Einrichtung mit Dehnungsmessstreifen umfassen, die verwendet wird, um die Dehnung durch eine Änderung des Widerstands in Ansprechen auf eine lineare Verformung zu messen, die der Dehnung in der Flexplate 16 zugeordnet ist. Noch bevorzugter ist der Dehnungsmessstreifen auch thermisch kompensiert, um die Auswirkung von Temperaturschwankungen zu minimieren, angesichts des breiten Bereichs von erwarteten Temperaturen, welchen die Flexplate 16 ausgesetzt ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Drehmomentsensor 20 einen quarzbasierten Drahtlossensor mit hoher Auflösung, der eine Technologie mit Resonator für akustische Oberflächenwellen (SAW) verwendet, welche ein Feld umfasst, das mehrere reflektierende Metallstreifen aufweist, die an der Flexplate 16 fest angebracht sind. Ein Abfragepuls wird von einer stationären Quelle 21 übertragen, die mit dem Drehmomentsensor 20 signaltechnisch gekoppelt ist, um dessen Anregung zu bewirken. Die reflektierenden Metallstreifen treten in Ansprechen auf die durch den Abfragepuls bewirkte Anregung in Resonanz, wobei die Resonanzantwort durch die stationäre Quelle 21 überwacht wird. Eine Dehnung, die in der Flexplate 16 an dem Ort des Drehmomentsensors 20 vorhanden ist, beeinflusst einen Ausbreitungsweg und eine Oberflächenwellengeschwindigkeit der Anregung, wodurch die Resonanzfrequenz der Resonanzantwort beeinflusst wird. Vorzugsweise weist der quarzbasierte Drahtlossensor mit hoher Auflösung eine Betriebsbandbreite von 3 bis 50 kHz auf.
Die stationäre Quelle 21 für den Drehmomentsensor 20 und der Kurbelwellen-Positionssensor 18 sind signaltechnisch mit einer digitalen Signalverarbeitungsschaltung 40 verbunden, die einen Mikrocontroller, eine digitale Signalverarbeitungsschaltung (DSP-Schaltung) und/oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) umfassen kann. Die stationäre Quelle 21 überträgt die Resonanzantwort, die von dem Drehmomentsensor 20 ausgegeben wird, an die digitale Signalverarbeitungsschaltung 40. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 40 ist ausgebildet, um spezifische Parameter der Flexplate 16 zu berücksichtigen, welche die zuvor erwähnten erwarteten Spannungen, die Einheits-Querschnittsfläche und den Elastizitätsmodul des Materials der Flexplate 16 umfassen. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 40 erzeugt eine Signalausgabe, die der wahren Dehnung vorzugsweise direkt proportional ist, welcher die Flexplate 16 ausgesetzt ist. Es ist einzusehen, dass die digitale Signalverarbeitungsschaltung 40 ausgebildet ist, um Signale zu überwachen, die durch den Drehmomentsensor 20 und den Kurbelwellen-Positionssensor 18 erzeugt werden, und um Ausgangssignale zu erzeugen, die dem Motordrehmoment entsprechen und für spezielle Drehwinkel der Kurbelwelle 12 diskretisiert sind.
Eine repräsentative Version des Motors 10 kann während der Durchführung einer Kalibrierung mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet sein, um während der Fahrzeugentwicklung oder Vorproduktion Koeffizienten für eine erste lineare Funktion F₁ zum Schätzen einer Größe einer Zylinderluftladung M_ac abzuleiten und Koeffizienten für eine zweite lineare Funktion G₁ zum Schätzen einer Größe des Motordrehmoments (T_E) abzuleiten. Bei einer Ausführungsform werden die abgeleiteten Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ und G₁ für die Produktion von Kopien des Motors 10, die nicht mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet sind, in die Steuermodule vervielfältigt und verwendet, um eine Größe der Zylinderluftladung M_ac und eine Größe des Motordrehmoments T_E während des laufenden Betriebs aller Produktionskopien des Motors 10 zu schätzen. Bei einer alternativen Ausführungsform können repräsentative Produktionskopien des Motors 10 mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet werden, wobei die Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ und G₁ während des laufenden Betriebs jeder einzelnen Produktionskopie des Motors 10 abgeleitet werden. Die erste und die zweite lineare Funktion F₁ und G₁ werden verwendet, um eine Größe einer Zylinderluftladung M_ac und eine Größe des Motordrehmoments T_E an den einzelnen Produktionskopien des Motors 10 zu schätzen, die mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet sind.
Es ist einzusehen, dass Zustände von Steuer- und Betriebsparametern des Motors 10 überwacht, geschätzt oder auf andere Weise ermittelt werden, welche beispielsweise einen Drosselwinkel, Positionen von Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellern, Drücke und Temperaturen eines Einlass- und eines Auslasskrümmers, eine Zündfunkenvorverstellung, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und eine Drossel-Luftmassenströmungsrate umfassen, anhand derer das Steuermodul 50 die Zustände von Motorbetriebsparametern berechnen, schätzen oder auf andere Weise ermitteln kann.
Der Motor 10 weist mehrere Aktuatoren auf, von denen jeder zu einem Betriebszustand steuerbar ist, um den Motor 10 in Ansprechen auf Anweisungen eines Bedieners, Umgebungsbedingungen und Systembeschränkungen zu betreiben. Steuerbare Motoraktuatoren können beispielsweise Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, AGR-Ventile, Drosselventile, Einrichtungen zur variablen Nockenphaseneinstellung, Einrichtungen für einen variablen Motorventilhub, nockenlose Ventilaktuatoren, Turbolader und Funkenzündungssysteme an derart ausgestatteten Motoren umfassen.
Der Motorbetrieb umfasst eine Motordrehmomentüberwachung unter Verwendung des Drehmomentsensors 20, wobei Messwerte erfasst werden, die jedem Zahn entsprechen, der das Kurbelrad 19 passiert. Das Steuermodul 50 führt Anweisungssätze aus, um Zustände der Motorsteuerparameter anzuweisen. Dies umfasst, dass Zustände der zuvor erwähnten Aktuatoren gesteuert werden, welche die Drosselposition, die Kraftstoffeinspritzungsmasse und den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, die AGR-Ventilposition zum Steuern der Strömung von zugeführten Abgasen, den Funkenzündungszeitpunkt oder den Betrieb einer Glühkerze sowie die Steuerung des Zeitpunkts, der Phaseneinstellung und des Hubs von Einlass- und/oder Auslassventilen an derart ausgestatteten Systemen umfassen.
Das Steuermodul 50 ist ausgebildet, um Motorbetriebszustände zu überwachen und um den Motorbetrieb zu steuern, indem Zustände von Motorsteuerparametern während des laufenden Motorbetriebs angewiesen werden. Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bedeuten eine beliebige geeignete oder verschiedene Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Steuermodul 50 weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Software-Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden beispielsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Die Schleifenzyklen können während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 0,1, 1,0, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen Zuständen von Steuer- und Betriebsparametern des Motors zeigt, die eine Luftmassenladung für ein Zylinderereignis M_ac (80) und das Motordrehmoment T_E (90) während des Betriebs eines Verbrennungsmotors umfassen, z. B. des Verbrennungsmotors 10, der wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ausgebildet ist. Die Beziehung kann anhand der ersten linearen Funktion F₁ (60) und der zweiten linearen Funktion G₁ (70) beschrieben werden.
Die erste lineare Funktion F₁ (60) ist eine lineare Gleichung, die verwendet wird, um eine Größe einer Zylinderluftladung M_ac (80) unter Verwendung von mehreren Motoreingangsparametern (65) wie folgt zu schätzen.
Die Motoreingangsparameter (65) werden unter Verwendung von Zuständen ausgewählter Steuer- und Betriebsparameter des Motors berechnet, die überwacht, geschätzt oder auf andere Weise ermittelt werden Die Motoreingangsparameter umfassen die folgenden.

α_th: Drosselwinkel
α_ci, α_co: Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerposition
P_e: Abgasdruck
T_e: Abgastemperatur
P_m: Einlasskrümmerdruck
T_m: Einlasskrümmertemperatur
M_af: Luftmassenströmung (an der Drossel)
cr: Kompressionsverhältnis
N: Motordrehzahl

Die erste lineare Funktion F₁ (60) kann vereinfacht werden, um die Zylinderluftmassen zu schätzen, was algebraisch wie folgt dargestellt werden kann:
wobei die Terme a₁–a₁₂ Koeffizienten sind, die für eine spezielle Antriebsstranganwendung abgeleitet werden. Die Koeffizienten a₁–a₁₂ können an einer repräsentativen Kopie des Motors 10 während einer Kalibrierung abgeleitet und über die Produktionskopien des Motors 10 vervielfältigt werden. Alternativ können die Koeffizienten a₁–a₁₂ an jeder Produktionskopie des Motors 12 abgeleitet werden.
Die zweite lineare Funktion G₁ (70) ist eine lineare Gleichung, die verwendet wird, um eine Größe des Motordrehmoments T_E (90) unter Verwendung der Zylinderluftladung M_ac (80) und mehrerer überwachter und geschätzter Zustände für die Motorbetriebsparameter (75) wie folgt zu schätzen: T_E = G₁(M_ac, AF, δ, N) [3] wobei AF das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, δ der Zündfunkenwinkel ist (oder der Start der Einspritzung bei einem Motor mit Kompressionszündung) und N die Motordrehzahl ist.
Die zweite lineare Funktion G₁ (70) kann algebraisch wie folgt geschrieben werden: T_E(k) = θ ^₀ + θ ^₁M_ac(k – d_ac) + θ ^₂AF(k + d_af) + θ ^₃AF²(k + d_af) + θ ^₄δ(k – d_sa) + θ ^₅δ²(k – d_sa) + θ ^₆δ(k – d_sa)N(k) + θ ^₇δ(k – d_sa)N²(k) + θ ^₈N(k)+ θ ^₉N²(k) [4] wobei k ein einzelnes Zylinderereignis repräsentiert und mit fortschreitenden Zylinderereignissen stufenweise erhöht wird. Die Größe des Motordrehmoments T_E ist ein mittleres oder ein maximales Motordrehmoment für das einzelne Zylinderereignis k. Die Terme d_ac, d_sa und d_af sind Zeitverzögerungsparameter, wobei d_ac eine Verzögerung zwischen einer Messung der Luftmassenladung und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment ist, d_sa eine Zeitverzögerung zwischen einer Änderung bezüglich des Zeitpunkts eines Zündfunkenereignisses und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment ist und d_af eine Verzögerung zwischen einer Drehmomentmessung und einem gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei jeder der Zeitverzögerungsparameter vorzugsweise in Einheiten von diskreten Zylinderereignissen gemessen wird. Die Terme θ ^₀–θ ^₉ sind Koeffizienten, die für eine spezielle Antriebsstranganwendung abgeleitet werden. Die Koeffizienten θ ^₀–θ ^₉ und die Zeitverzögerungsparameter d_ac, d_sa und d_af können an einer repräsentativen Kopie des Motors 10 während einer Kalibrierung abgeleitet und über die Produktionskopien des Motors 10 vervielfältigt werden. Alternativ können die Koeffizienten θ ^₀–θ ^₉ und die Zeitverzögerungsparameter d_ac,d_sa und d_af an jeder Produktionskopie des Motors 10 abgeleitet werden. Nominelle Werte für die Zeitverzögerungsparameter umfassen d_ac gleich 4 Zylinderereignisse, d_sa gleich 1 Zylinderereignis und d_af gleich 12 Zylinderereignisse.
Ein Prozess, der unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben ist, wird verwendet, um eine Zylinderluftladung M_ac für ein Zeitereignis k zu schätzen und um ein zugeordnetes Motordrehmomentmodell für einen beispielhaften Motor, der wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ausgestattet ist, unter Verwendung der ersten und der zweiten linearen Funktion F₁ (60) und G₁ (70) und der zugeordneten vorstehenden Gleichungen abzuleiten. Die Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ (60) und G₁ (70), d. h. a₁–a₁₂ und θ ^₀–θ ^₉, werden anhand von experimentellen Daten abgeleitet.
Wenn die Koeffizienten a₁–a₁₂ und θ ^₀–θ ^₉ bekannt sind, kann die Zylinderluftladung für das Zylinderereignis k, die als M_ac(k) dargestellt wird, unter Verwendung der ersten und der zweiten linearen Funktion F₁ (60) und G₁ (70) wie folgt geschätzt werden:
wobei θ ^₀–θ ^₉ Koeffizienten sind, die unter Verwendung der zweiten linearen Funktion G₁ (70) und der zugeordneten Koeffizienten a₁–a₁₂ für eine spezielle Motoranwendung abgeleitet werden. Der Prozess zum Schätzen einer Zylinderluftladung M_ac umfasst, dass ein Motor betrieben wird, z. B. der unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Motor 10, und dass Zustände der Betriebs- und Steuerparameter überwacht werden, die unter Bezugnahme auf die erste lineare Funktion F₁ beschrieben werden. Die überwachten Zustäde der Steuerparameter umfassen vorzugsweise Steuerzustände für die Motoraktuatoren, z. B. den Drosselwinkel, die Einlass- und die Auslass-Nockenphasenstellerposition, die Zündfunkenvorverstellung und den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, neben anderen. Die überwachten Zustände der Betriebsparameter umfassen die Motordrehzahl, die Drossel-Luftmassenströmungsrate, das Motordrehmoment, Drücke d Temperaturen des Einlass- und des Auslasskrümmers sowie das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, neben anderen.
Die überwachten Zustände für die Betriebs- und Steuerparameter werden verwendet, um am besten angepasste Zustände für die Zeitverzögerungsparameter d_ac, d_sa und d_af unter Verwendung von Standardkorrelationstechniken oder einer direkten Optimierung zu ermitteln. Auf ähnliche Weise werden die überwachten Zustände für die Betriebs- und Steuerparameter unter Verwendung von Standard- oder modifizierten Identifikationstechniken der kleinsten Quadraten analysiert, um die Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ (60) und G₁ (70) abzuleiten, d. h. a₁–a₁₂ und θ ^₀-θ ^₉.
Daher kann die erste lineare Funktion F₁ (60) mit den abgeleiteten Koeffizienten a₁–a₁₂ ausgeführt werden, um eine Zylinderluftladung M_ac für jedes Zylinderereignis in Echtzeit zu berechnen, d. h. während des laufenden Motorbetriebs, wobei die berechnete Zylinderluftladung M_ac den Zuständen der überwachten Eingangs- und Ausgangsparameter entspricht. Auf ähnliche Weise können die überwachten Zustände der Eingangs- und der Ausgangsparameter verwendet werden, um das Motordrehmoment T_E zu berechnen. Es ist einzusehen, dass Annahmen für den Abgasdruck und die Abgastemperatur gemacht werden können, wenn solche Sensoren nicht verfügbar sind. Es ist ebenso einzusehen, dass dann, wenn ein Motor ausgebildet ist, um unter Verwendung eines Regelungsschemas mit einem Sensor für ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch den stöchiometrischen Wert von 14,65:1 angenähert werden kann.
Wenn die Koeffizienten θ ^₀–θ ^₉ für die zweite lineare Funktion G₁ abgeleitet wurden, kann die unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Beziehung verwendet werden, um eine Größe der Zylinderluftladung M_ac in Echtzeit zu ermitteln, wenn der Drehmomentsensor 20 verfügbar ist. Die Größe der Zylinderluftladung M_ac entspricht einer Größe des Motordrehmoments, wie es mit dem Drehmomentsensor 20 für den beispielhaften Motor 10 gemessen wird, wenn die überwachten Zustände für die Parameter bekannt sind, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF), den Zündfunkenwinkel (δ) (oder den Start der Kraftstoffeinspritzung bei einem Motor mit Kompressionszündung) und die Motordrehzahl (N) umfassen.
Folglich ist einzusehen, dass ein beispielhafter Motor mit mehreren Sensoren und anderen überwachenden Einrichtungen ausgebildet sein kann, die den Drehmomentsensor 20 mit hoher Auflösung umfassen, der unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Der Motor kann einem Bereich von Drehzahl/Last-Betriebspunkten mit Zuständen von ausgewählten Steuer- und Betriebsparametern des Motors ausgesetzt sein, die überwacht, geschätzt oder auf andere Weise ermittelt werden. Die Zustände für die Parameter, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF, den Zündfunkenwinkel δ (oder den Start der Kraftstoffeinspritzung bei einem Motor mit Kompressionszündung) und die Motordrehzahl N umfassen, werden gleichzeitig überwacht. Zustände der Zeitverzögerungsparameter d_ac, d_sa und d_af werden ermittelt. Die Motoreingangsparameter für die erste lineare Funktion F₁ (60), die unter Bezugnahme auf Gleichung 1 und 2 beschrieben ist, können ermittelt werden. Auf ähnliche Weise kann das Motordrehmoment T_E unter Verwendung der zweiten linearen Funktion G₁ (70) geschätzt werden, die in Gleichung 3 und 4 beschrieben ist, wobei das gemessene Drehmoment für ein Zylinderereignis T(k) verwendet wird, um die Koeffizienten a₁–a₁₂ für die erste lineare Funktion F₁ (60) und die Koeffizienten θ ^₀–θ ^₉ für die zweite lineare Funktion G₁ (70) zu schätzen. Die Gleichungen 2 und 4 mit den zugeordneten Koeffizienten können zu einem ausführbaren Code oder zu ausführbaren Anweisungen in einem Steuermodul für ein Motorsystem vereinfacht werden, um eine Luftmassenströmung für ein Zylinderereignis M_ac und das Motordrehmoment T_E während des laufenden Motorbetriebs gleichzeitig zu schätzen, ohne einen fahrzeugeigenen Drehmomentsensor zu verwenden.
Auf ähnliche Weise kann die unter Bezugnahme auf Gleichung 5 beschriebene Beziehung ausgeführt werden, um die Luftmassenladung für ein Zylinderereignis M_ac(k) an einem beispielhaften Motor, der mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet ist, unter Verwendung der zuvor erwähnten überwachten Motorparameter zu ermitteln.
3 ist ein Flussdiagramm 300, das einen Prozess zum Schätzen des Motordrehmoments zeigt, wenn eine Größe der Zylinderluftladung M_ac bekannt ist. Während des Betriebs einer repräsentativen Kopie des Motors 10 werden die Betriebs- und Steuerparameter des Motors überwacht, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind, was umfasst, dass die Motordrehzahl N, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF und der Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses δ für ein Zylinderereignis überwacht werden (302). Die Zeitverzögerungsparameter d_ac, d_sa und d_af werden unter Verwendung von Korrelationen und Optimierungen ermittelt, wie es hierin beschrieben ist (304). Eine Größe einer Zylinderluftladung M_ac wird geschätzt und bei verschiedenen Betriebszuständen aufgezeichnet (306), wobei solche Betriebszustände durch die Betriebs- und Steuerparameter des Motors repräsentiert werden, die der ersten linearen Funktion F₁ (60) zugeordnet sind und die folgenden umfassen.

Eine Größe des Drehmoments für die Betriebszustände, die einem einzelnen Zylinderereignis k zugeordnet sind, wird unter Verwendung der zweiten linearen Funktion G₁ geschätzt, die unter Bezugnahme auf die vorstehende Gleichung 4 beschrieben ist, wobei die Betriebs- und Steuerparameter des Motors, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind, und die Betriebs- und Steuerparameter des Motors verwendet werden, die der ersten linearen Funktion F₁ (60) zugeordnet sind (308).
4 ist ein Flussdiagramm 400, das einen Prozess zum gleichzeitigen Schätzen des Motordrehmoments für ein Zylinderereignis T(k) und einer Größe der Zylinderluftladung M_ac für das Zylinderereignis zeigt. Während des Betriebs einer repräsentativen Kopie des Motors 10 werden Betriebs- und Steuerparameter des Motors überwacht, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind, was umfasst, dass die Motordrehzahl N, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF und der Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses δ für ein Zylinderereignis überwacht werden (402). Die Zeitverzögerungsparameter d_ac, d_sa und d_af werden unter Verwendung von Korrelationen und Optimierungen ermittelt, wie es hierin beschrieben ist (404). Die Betriebszustände, die durch die Betriebs- und Steuerparameter des Motors, die der ersten linearen Funktion F₁ (60) zugeordnet sind, zum Ermitteln einer Größe der Zylinderluftladung M_ac repräsentiert werden, werden geschätzt oder auf andere Weise ermittelt und für die verschiedenen Betriebszustände aufgezeichnet (406), und sie umfassen die folgenden.

Die erste lineare Funktion F₁ (60) kann ausgeführt werden, um die Größe der Zylinderluftladung M_ac unter speziellen Betriebsbedingungen zu schätzen (408). Das Drehmoment für das Zylinderereignis k, d. h. T(k), kann unter Verwendung der zweiten linearen Funktion G₁ (70) ermittelt werden.
Dies umfasst, dass der Motorbetrieb unter stationären Bedingungen überwacht wird, d. h. einem Motorleerlaufzustand oder einem Tempomatzustand, um eine Größe der Zylinderluftladung M_ac wie folgt zu schätzen.
Diese Beziehung kann verwendet werden, um θ₁ für die zweite lineare Funktion G₁ (70) zu schätzen. Anschließend kann das überwachte Drehmoment T(k) für das Zylinderereignis unter allgemeineren Betriebsbedingungen verwendet werden, um die Koeffizienten a₁–a₁₂ für die erste lineare Funktion F₁ (60) sowie die Koeffizienten θ ^₀–θ ^₉ für die zweite lineare Funktion G₁ (70) zu schätzen (410). Die erste und die zweite lineare Funktion F₁ (60) und G₁ (70), wie sie unter Verwendung der Gleichungen 2 und 4 beschrieben werden, können für jedes Zylinderereignis ausgeführt werden, um eine Größe des Motordrehmoments T(k) und eine Größe der Zylinderluftladung M_ac(k) für das Zylinderereignis zu ermitteln (412).
Daher kann in einer Betriebsumgebung, in der eine repräsentative Kopie des Motors 10 während einer Durchführung einer Kalibrierung mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet ist, um die Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ (60) und G₁ (70) abzuleiten, eine Größe des Motordrehmoments T(k) und eine Größe der Zylinderluftladung M_ac(k) für ein Zylinderereignis geschätzt und zur Motorsteuerung während des laufenden Betriebs verwendet werden.
Darüber hinaus können in einer Betriebsumgebung, in der Produktionskopien des Motors 10 während des laufenden Betriebs mit dem Drehmomentsensor 20 ausgestattet sind, Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktion F₁ (60) und G₁ (70) abgeleitet werden, und es kann eine Größe des Motordrehmoments T(k) für ein Zylinderereignis, das unter Verwendung des Drehmomentsensors 20 gemessen wird, verwendet werden, um eine Größe der Zylinderluftladung M_ac(k) für das Zylinderereignis während des laufenden Betriebs zu schätzen.
Die Größe des Motordrehmoments T(k) und die Größe der Zylinderluftladung M_ac(k) für ein Zylinderereignis können für die Motorsteuerung verwendet werden, um Emissionen zu regulieren, um drehmomentbasierte Motordiagnoseroutinen auszuführen und um bei einzelnen Motorsystemen eine fortlaufende Echtzeitanpassung während der Motorlebensdauer zu liefern. Die Verwendung des Drehmomentsensors 20 vereinfacht die fahrzeugeigene Motorkalibrierung repräsentativer Motoren. Die Verwendung des Drehmomentsensors 20 zum Ermitteln der Größe des Motordrehmoments T(k) für ein Zylinderereignis vereinfacht drehmomentbasierte Steuerschemata des Motors und des Antriebsstrangs, die auf Drehmomentanforderungen des Bedieners ansprechen, einschließlich bei Hybridantriebsstrangsystemen, bei denen Drehmomentanforderungen unter Verwendung des durch den Motor erzeugten Drehmoments und eines Drehmoments erfüllt werden, das von anderen Quellen erzeugt wird, z. B. von Elektromotoren. Die Verwendung des Drehmomentsensors 20 kann in Motoren mit Kompressionszündung eingesetzt werden, die Motoren, die unter Verwendung von auf Dieselkraftstoff basierenden Motorsteuerschemata arbeiten, und Motoren mit Funkenzündung umfassen, die unter Steuerschemata mit homogener Kompressionszündung oder Steuerschemata für ein mageres Brennen arbeiten.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, das umfasst, dass: eine Signalausgabe von einem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung überwacht wird, der ausgebildet ist, um ein Motordrehmoment während eines laufenden Betriebs zu überwachen; Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die Motoreingangsparametern zugeordnet sind; und eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis geschätzt wird, die der Signalausgabe von dem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung und den Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter des Motors entspricht, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass eine Masse eines Motorkraftstoffs für jedes Zylinderereignis in Ansprechen auf die geschätzte Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Zustände der Betriebs- und Steuerparameter des Motors, die den Motoreingangsparametern zugeordnet sind, umfasst, dass eine Motordrehzahl, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis und ein Zeitpunkt einer Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für das Zylinderereignis überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass: mehrere Zeitverzögerungen geschätzt werden, die eine Zeitverzögerung zwischen der geschätzten Luftmassenladung für ein Zylinderereignis und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment, eine Zeitverzögerung zwischen einer Änderung in der Auslösung des Funkenzündungsereignisses und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment sowie eine Zeitverzögerung zwischen einem gemessenen Drehmoment und einer entsprechenden Auswirkung auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfassen; und eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis geschätzt wird, die der Signalausgabe von dem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung, der Motordrehzahl, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, dem Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für das Zylinderereignis und den geschätzten Zeitverzögerungen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst, dass: Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die den Motoreingangsparametern und Motorausgangsparametern zugeordnet sind; Koeffizienten einer ersten linearen Funktion unter Verwendung der Zustände der Betriebs- und Steuerparameter des Motors abgeleitet werden, die den Motoreingangsparametern und den Motorausgangsparametern zugeordnet sind; und die erste lineare Funktion ausgeführt wird, um die Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis zu schätzen.
Verfahren nach Anspruch 5, das umfasst, dass Zustände von Motorbetriebsparametern überwacht werden, die einer Motordrehzahl, einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem Zeitpunkt einer Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für ein Zylinderereignis zugeordnet sind; Koeffizienten für eine zweite lineare Funktion unter Verwendung der überwachten Zustände der Motorbetriebsparameter abgeleitet werden, die der Motordrehzahl, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für ein Zylinderereignis zugeordnet sind; und die erste lineare Funktion ausgeführt wird, um die Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis zu schätzen.
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, das umfasst, dass: Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die Motoreingangsparametern und Motorausgangsparametern sowie einem entsprechenden Motordrehmoment zugeordnet sind; und Koeffizienten für eine erste und eine zweite lineare Funktionsgleichung basierend auf den überwachten Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter des Motors abgeleitet werden, die den Motoreingangsparametern und den Motorausgangsparametern sowie dem entsprechenden Motordrehmoment zugeordnet sind; und anschließend die Zustände der Betriebs- und Steuerparameter des Motors überwacht werden, die den Motoreingangsparametern und den Motorausgangsparametern zugeordnet sind; die erste lineare Funktion unter Verwendung der abgeleiteten Koeffizienten Kir die erste lineare Funktionsgleichung ausgeführt wird, um eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis zu schätzen; und die zweite lineare Funktion unter Verwendung der abgeleiteten Koeffizienten für die zweite lineare Funktionsgleichung ausgeführt wird, um das Motordrehmoment zu schätzen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass: eine Signalausgabe von einem Drehmomentsensor mit hoher Auflösung überwacht wird, der ausgebildet ist, um das Motordrehmoment während des laufenden Motorbetriebs zu überwachen; und die erste lineare Funktion unter Verwendung der abgeleiteten Koeffizienten für die erste lineare Funktionsgleichung und des Motordrehmoments ausgeführt wird, um eine Luftmassenladung für jedes Zylinderereignis zu schätzen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ableiten der Koeffizienten für die erste und die zweite lineare Funktionsgleichung basierend auf den überwachten Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter des Motors, die den Motoreingangsparametern und den Motorausgangsparametern sowie dem entsprechenden Motordrehmoment zugeordnet sind, umfasst, dass mehrere Zeitverzögerungen geschätzt werden, wobei die mehreren Zeitverzögerungen eine Zeitverzögerung zwischen der geschätzten Luftmassenladung für ein Zylinderereignis und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment, eine Zeitverzögerung zwischen einer Änderung in der Auslösung des Funkenzündungsereignisses und einer entsprechenden Auswirkung auf das Motordrehmoment sowie eine Zeitverzögerung zwischen dem gemessenen Drehmoment und einer entsprechenden Auswirkung auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfassen.
Verfahren zum Bereiben eines Verbrennungsmotors, das umfasst, dass: Zustände von Betriebs- und Steuerparametern des Motors überwacht werden, die Motoreingangsparametern und Motorausgangsparametern sowie einem entsprechenden Motordrehmoment zugeordnet sind; Koeffizienten für eine erste und eine zweite lineare Funktionsgleichung basierend auf den überwachten Zuständen der Betriebs- und Steuerparameter der Motors abgeleitet werden, die den Motoreingangsparametern und den Motorausgangsparametern sowie dem entsprechenden Motordrehmoment zugeordnet sind; und anschließend Zustände einer Motordrehzahl, eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eines Zeitpunkts einer Auslösung eines Funkenzündungsereignisses überwacht werden, die einem Zylinderereignis zugeordnet sind; die erste lineare Funktion unter Verwendung der abgeleiteten Koeffizienten für die erste lineare Funktionsgleichung und der überwachten Zustände für die Motordrehzahl, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und den Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für das Zylinderereignis ausgeführt wird, um eine Zylinderluftladung für das Zylinderereignis zu schätzen; und die zweite lineare Funktion unter Verwendung der abgeleiteten Koeffizienten für die zweite lineare Funktionsgleichung und der überwachten Zustände für die Motordrehzahl, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und den Zeitpunkt der Auslösung eines Funkenzündungsereignisses für das Zylinderereignis ausgeführt wird, um das Motordrehmoment für das Zylinderereignis zu schätzen.