DE102012205533A1

DE102012205533A1 - Steuersystem und -verfahren für einen motor mit homogener kompressionszündung (hcci-motor)

Info

Publication number: DE102012205533A1
Application number: DE102012205533A
Authority: DE
Inventors: Gregory P. Matthews
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: US9151240B2; DE102012205533B4; US20120259529A1; CN102733978B; CN102733978A

Abstract

Ein System umfasst ein Massenermittlungsmodul und ein Drehmomentschätzmodul. Das Massenermittlungsmodul ermittelt eine Kraftstoffmasse, die in einen Zylinder eines Motors mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motors) eingespritzt wird, für ein Verbrennungsereignis in dem Zylinder. Das Drehmomentschätzmodul schätzt eine Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Kraftstoffmasse.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuersysteme und -verfahren für Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren).
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.
Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren) kombinieren Aspekte von Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) und Motoren mit geschichteter Ladung und Kompressionszündung (SCCI-Motoren), um Emissionen ähnlich den SI-Motoren und eine Kraftstoffeffizienz ähnlich den SCCI-Motoren zu erreichen. In SI-Motoren werden Luft und Kraftstoff miteinander vermischt, und ein Zündfunken zündet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Bei SCCI-Motoren werden Luft und Kraftstoff miteinander vermischt, und die Verbrennung tritt an dem Rand des Luft/Kraftstoff-Gemischs aufgrund der Kompression auf. Bei HCCI-Motoren tritt die Zündung an verschiedenen Orten zur gleichen Zeit auf, wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch schneller als bei SI- oder SCCI-Motoren verbrannt wird.
Es wurden Antriebsstrang-Steuersysteme und -Verfahren entwickelt, um Antriebsstrangkomponenten, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, in der Drehmomentdomäne zu steuern, um die Drehmomentausgabe jeder Komponente abzustimmen. Diese Steuersysteme und -verfahren können das Drehmoment schätzen, das durch die SI- oder die SCCI-Motoren erzeugt wird. Diese Steuersysteme und -verfahren schätzen jedoch nicht das Drehmoment, das durch HCCI-Motoren erzeugt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System umfasst ein Massenermittlungsmodul und ein Drehmomentschätzmodul. Das Massenermittlungsmodul ermittelt eine Kraftstoffmasse, die in einem Zylinder eines Motors mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motors) eingespritzt wird, für ein Verbrennungsereignis in dem Zylinder. Das Drehmomentschätzmodul schätzt eine Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Kraftstoffmasse.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrang-Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Antriebsstrang-Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
4 und 5 Graphiken sind, die beispielhafte geschätzte Motordrehmomente gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellen.
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, kann 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 von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. 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.
Die Verbrennung in Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren) unterscheidet sich von der Verbrennung in Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) oder in Motoren mit geschichteter Ladung und Kompressionszündung (SCCI-Motoren). HCCI-Motoren können unter Verwendung mehrerer Kraftstoffeinspritzungspulse für jedes Zylinderverbrennungsereignis arbeiten, und die Verbrennungsdauer in HCCI-Motoren ist relativ zu SI-Motoren kürzer. Da HCCI-Motoren anders als SI- oder SCCI-Motoren arbeiten, muss ein anderes Modell verwendet werden, um die Drehmomentausgabe von HCCI-Motoren zu schätzen.
Ein Steuersystem und -verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung schätzt eine Drehmomentausgabe eines HCCI-Motors basierend auf einer eingespritzten Kraftstoffmasse für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis des HCCI-Motors. Die Drehmomentausgabe kann basierend auf einer Motordrehzahl, einer Massenströmungsrate durch ein Abgasrückführungsventil, einem Sauerstoffniveau in einem Einlasskrümmer, einer Ventilüberlappung und/oder einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis geschätzt werden. Die Ventilüberlappung ist eine Differenz zwischen einem ersten Kurbelwinkel, bei dem ein Auslassventil schließt, und einem zweiten Kurbelwinkel, bei dem ein Einlassventil öffnet. Die Drehmomentausgabe kann basierend auf einem Winkel geschätzt werden, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung gestartet oder gestoppt wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, und die Drehmomentausgabe kann basierend auf einer Zündfunkenvorverstellung geschätzt werden, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist.
Ein Steuersystem und -verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung kann die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors unter Verwendung eines Drehmomentschätzmodells schätzen. Das Drehmomentschätzmodell kann Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen umfassen, die verwendet werden können, um die Drehmomentausgabe basierend auf einem oder mehreren der vorstehenden Faktoren zu ermitteln. Das Drehmomentschätzmodell kann invertiert werden, um ein Massenermittlungsmodell zu erhalten, und das Massenermittlungsmodell kann verwendet werden, um die Kraftstoffmasse basierend auf einem oder mehreren der vorstehenden Faktoren und einer Soll-Drehmomentanforderung zu ermitteln.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangsystems 100 dargestellt. Das Antriebsstrangsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Einlasssystem 108 einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehr als einen Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis und/oder ein Soll-Drehmoment zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor) sein, und die Kompression in dem Zylinder 118 kann das Luft/Kraftstoffgemisch zünden. Alternativ kann ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktivieren, welche das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehnung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis zu variieren, wenn das Zündfunkenzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Ein Sauerstoffniveau in dem Auslasssystem 134 kann unter Verwendung eines Auslass-Sauerstoffsensors (EO2-Sensors) 135 gemessen werden.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktiviert wird. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Einrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch elektromagnetische Aktuatoren.
Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub (nicht gezeigt) ebenso durch das Ventil-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das Antriebsstrangsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert haben. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
Das Antriebsstrangsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden. Der Druck des Abgases, das in das AGR-Ventil 170 eintritt, kann unter Verwendung eines stromaufwärts gelegenen Abgassdrucksensors (UEP-Sensors) 174 gemessen werden, während der Druck des Abgases, das aus dem AGR-Ventil 170 austritt, unter Verwendung eines stromabwärts gelegenen Abgasdrucksensors (DEP-Sensors) 176 gemessen werden kann.
Das Antriebsstrangsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CPS) 180 messen. Die Kurbelwellenposition kann als der Kurbelwinkel bezeichnet werden. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z. B. einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Ein Sauerstoffniveau in dem Einlasskrümmer kann unter Verwendung eines Einlass-Sauerstoffsensors (IO2-Sensors) 185 gemessen werden. Die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Antriebsstrangsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen.
Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein 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 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Soll-Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
Das ECM 114 schätzt die Drehmomentausgabe des Motors 102 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Das ECM 114 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 unter Verwendung eines Drehmomentschätzmodells schätzen, das Motorbetriebsbedingungen mit einem geschätzten Drehmoment in Beziehung setzt. Das Drehmomentschätzmodell kann für HCCI-Motoren spezifisch sein. Das ECM 114 kann eine eingespritzte Kraftstoffmasse für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis basierend auf einer Inversen des Drehmomentschätzmodells oder basierend auf einem Massenermittlungsmodell ermitteln, das die Motorbetriebsbedingungen mit einer geschätzten Masse in Beziehung setzt.
Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst das ECM 114 ein Massenermittlungsmodul 202 und ein Drehmomentschätzmodul 204. Das Drehmomentschätzmodul 204 schätzt die Drehmomentausgabe des Motors 102 basierend auf Motorbetriebsbedingungen. Das Drehmomentschätzmodul 204 kann die Drehmomentausgabe unter Verwendung eines Drehmomentschätzmodells schätzen, beispielsweise einer Gleichung und/oder einer Nachschlagetabelle, welche die Motorbetriebsbedingungen mit einem geschätzten Drehmoment in Beziehung setzen. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung wie etwa T_e = f(N_g, NVO, m_f, θ_spark, SOI, EGR, AFR) (1) definiert werden, wobei das geschätzte Drehmoment (T_e) eine Funktion einer Motordrehzahl (N_g), einer negativen Ventilüberlappung (NVO), einer Kraftstoffmasse (m_f), einer Zündfunkenvorverstellung (θ_spark), eines Kurbelwinkels des Starts der Einspritzung (SOI), einer Massenströmungsrate durch das AGR-Ventil 170 (EGR) und eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AFR) ist.
Das Drehmomentschätzmodul 204 kann verschiedene Drehmomentschätzmodelle für verschiedene Motorbetriebsbedingungen verwenden, wie beispielsweise für verschiedene Luft/Kraftstoff-Verhältnisse und/oder für verschiedene Kraftstoffeinspritzungsmodi. Das ECM 114 kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 einstellen und/oder zwischen verschiedenen Kraftstoffeinspritzungsmodi umschalten, um die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, während eine Fahrerdrehmomentanforderung erfüllt wird. Der ausgewählte Kraftstoffeinspritzungsmodus kann die Anzahl der Kraftstoffpulse, die pro Zylinder-Verbrennungsereignis eingespritzt werden, den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und/oder die Kraftstoffeinspritzungsmenge beeinflussen. Eine weitere Diskussion des Umschaltbetriebs eines HCCI-Motors zwischen Kraftstoffeinspritzungsmodi kann in der US-Patentanmeldung Nr. 12/634,082 gefunden werden, die dem gleichen Rechtsinhaber gehört wie die vorliegende Anmeldung und den Titel trägt ”HCCI Mode Switching Control System and Method”.
Das Drehmomentschätzmodul 204 kann verschiedene Drehmomentschätzmodelle für verschiedene Motorbetriebsbedingungen verwenden, um die Verwendung eines Speichers zu minimieren. Wenn das Drehmomentschätzmodell beispielsweise unter Verwendung einer einzigen Nachschlagetabelle repräsentiert werden würde, dann kann jeder Einspritzungsmodus die Anzahl der erforderlichen Speicherpositionen exponentiell erhöhen. Wenn das Drehmomentschätzmodell im Gegensatz dazu unter Verwendung von mehreren Gleichungen und/oder mehreren Nachschlagetabellen repräsentiert werden würde, dann kann die Anzahl der Speicherpositionen verringert werden. Das Drehmomentschätzmodul 204 kann sechs Drehmomentschätzmodelle für sechs unterschiedliche Kraftstoffeinspritzungsmodi verwenden, um das Drehmomentschätzmodul 204 kann Nachschlagetabellen verwenden, um eine oder mehrere Variablen zu ermitteln, die in sechs Gleichungen eingebunden ist bzw. sind.
Wenn das ECM 114 einen einzigen Einspritzungspuls für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis anweist und das ECM 114 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis derart einstellt, dass dieses stöchiometrisch ist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden wie beispielsweise T_e = α₀ + α₁·F₁(m 2 / f) + α₂·F₂(m_f) + α₃·F₃(SPK²) + α₄·F₄(SPK) + α₅·F₅(m_f·SPK) + α₆·F₆(m_f·SPK²) + α₇·F₇(m_f·EGR²) + α₈·F₈(EGR) + α₉·F9(m_f·EGR) (2) , wobei α, β, γ, δ und ε Funktionen der Motordrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder der negativen Ventilüberlappung sind und wobei α, β, γ, δ und ε unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermittelt werden können.
Wenn das ECM 114 einen einzigen Einspritzungspuls für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis anweist und das ECM 114 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis derart einstellt, dass dieses mager ist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden wie beispielsweise T_e = β₀ + β₁·F₁(m 2 / f) + β₂·F₂(m_f) + β₃·F₃(SOI²) + β₄·F₄(SOI) + β₅·F₅(m_f·SOI) + β₆·F₆(m_f·SOI²) + β₇·F₇(EGR²) + β₈·F₈(EGR) + β₉·F₉(m_f·EGR) (3).
Wenn das ECM 114 in einen Einspritzungsmodus umschaltet, der mehrere Einspritzungspulse pro Zylinder-Verbrennungsereignis umfasst, kann das ECM 114 die zeitliche Steuerung der Einspritzung und/oder die Einspritzungsmenge einstellen, um eine Reformierung zu bewirken. Die Reformierung ist eine exotherme Reaktion anstelle eines Kompressionszündungsereignisses, und sie wird durch einen Zündfunken ausgelöst. Das ECM 114 kann einen anfänglichen Einspritzungspuls für die Reformierung verwenden, um Zylinderwände derart aufzuheizen, dass ein nachfolgender Einspritzungspuls zu einer Kompressionszündung führt. Das ECM 114 eine erste Kraftstoffmenge bei einem ersten Kurbelwinkel einspritzen, um eine Reformierung zu bewirken, und eine zweite Kraftstoffmenge bei einem zweiten Kurbelwinkel, um die Verbrennung zu bewirken. Die zweite Menge kann größer als die erste Menge sein, und der zweite Kurbelwinkel kann größer als der erste Kurbelwinkel sein.
Wenn das ECM 114 einen doppelten Einspritzungspuls mit Reformierung für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis anweist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden wie beispielsweise T_e = γ₀ + γ₁·F₁(m 2 / f) + γ₂·F₂(m_f) + γ₃·F₃(SOI) + γ₄·F₄(SOI₁) + γ₅·F₅(m_f·SOI₁) + γ₅ ·F₆(m_f·SOI₁ ²) + γ₇·F₇(EGR²) + γ₈·F₈(EGR) + γ₉·F₉(m_f·EGR) + γ₁₀·F₁₀(m_f·EGR²) + γ₁₁·F₁₁(SOI 2 / 2) + γ₁₂·F₁₂(SOI₂) + γ₁₃·F₁₃(m_f·SOI₂) + γ₁₄·F₁₄(m_f·SOI₂ ²) (4).
Wenn das ECM 114 einen doppelten Einspritzungspuls ohne Reformierung für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis anweist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden wie beispielsweise T_e = δ₀ + δ₁·F₁(m 2 / f) + δ₂·F₂(m_f) + δ₃·F₃((SOI) 2 / 1) + δ₄·F₄(SOI₁) + δ₅·F₅(m_f·SOI₁) + δ₅ ·F₆(m_f·SOI₁ ²) + δ₇·F₇(EGR²) + δ₈·F₈(EGR) + δ₉·F₉(m_f·EGR) + δ₁₀·F₁₀(m_f·EGR²) + δ₁₁·F₁₁(SOI 2 / 2) + δ₁₂·F₁₂(SOI₂) + δ₁₃·F₁₃(m_f·SOI₂) + δ₁₄·F₁₄(m_f·SOI₂ ²) (5).
Wenn das ECM 114 einen dreifachen Einspritzungspuls für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis mit oder ohne Reformierung anweist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden, wie beispielsweise T_e = ε₀ + ε₁·F₁(m 2 / f) + ε₂·F₂(m_f) + ε₃·F₃((SOI) 2 / 1) + ε₄·F₄(SOI₁) + ε₅·F₅(m_f·SOI₁) + ε₅ ·F₆(m_f·SOI₁2) + ε₇·F₇(EGR²) + ε₈·F₈(EGR) + ε₉·F₉(m_f·EGR) + ε₁₀·F₁₀(m_f·EGR²) + ε₁₁·F₁₁(SOI 2 / 3) + ε₁₂·F₁₂(SOI₃) + ε₁₃·F₁₃(m_f·SOI₃) + ε₁₄·F₁₄(m_f·SOI₃ ²) (6).
Wenn das ECM 114 einen vierfachen Einspritzungspuls für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis mit oder ohne Reformierung anweist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 eine Drehmomentbeziehung verwenden wie beispielsweise T_e = ε₀ + ε₁·F₁(m 2 / f) + ε₂·F₂(m_f) + ε₃·F₃((SOI) 2 / 1) + ε₄·F₄(SOI₁) + ε₅·F₅(m_f·SOI₁) + ε₅ ·F₆(m_f·SOI₁2) + ε₇·F₇(EGR²) + ε₈·F₈(EGR) + ε₉·F₉(m_f·EGR) + ε₁₀·F₁₀(m_f·EGR²) +ε₁₁·F₁₁(SOI 2 / 4) + ε₁₂·F₁₂(SOI₄) + ε₁₃·F₁₃(m_f·SOI₄) + ε₁₄·F₁₄(m_f·SOI₄ ²) (7).
Das Massenermittlungsmodul 202 ermittelt die eingespritzte Kraftstoffmasse für jedes Zylinder-Verbrennungsereignis in dem Motor 102. Das Massenermittlungsmodul 202 kann die Kraftstoffmasse unter Verwendung eines Massenermittlungsmodells ermitteln, wie beispielsweise einer Gleichung und/oder einer Nachschlagetabelle, welche die Motorbetriebsbedingungen mit einer geschätzten Masse in Beziehung setzen. Das Drehmomentschätzmodell kann invertiert werden, um das Massenermittlungsmodell zu erhalten. Dadurch kann das Massenermittlungsmodell 202 unterschiedliche Massenermittlungsmodelle für verschiedene Kraftstoffeinspritzungsmodi verwenden. Bei einem Beispiel kann die Kraftstoffmasse (m_f) für eine Soll-Drehmomentanforderung (T_des), wie beispielsweise eine Fahrerdrehmomentanforderung, ermittelt werden basierend auf m_f = T –1 / e(m_f) = f(N_g, NVO, T_des, θ_spark, SOI, EGR, AFR) (8).
Ein Drehzahlermittlungsmodul 206 ermittelt die Motordrehzahl. Das Drehzahlermittlungsmodul 206 kann die Motordrehzahl basierend auf dem Kurbelwinkel ermitteln, der durch den Kurbelwellen-Positionssensor 180 detektiert wird. Das Drehzahlermittlungsmodul 206 kann die Motordrehzahl ermitteln, indem eine Ableitung des Kurbelwinkels bezüglich der Zeit berechnet wird.
Ein Überlappungsermittlungsmodul 208 ermittelt eine negative Ventilüberlappung. Die Ventilüberlappung ist eine Differenz zwischen einem Kurbelwinkel, bei dem ein Auslassventil schlieft, und einem Kurbelwinkel, bei dem ein Einlassventil öffnet. Bei HCCI-Motoren gibt es typischerweise eine Verzögerung zwischen einem Schliefen des Auslassventils und einem Öffnen des Einlassventils. Daher ist die Ventilüberlappung typischerweise negativ, und sie kann als eine negative Ventilüberlappung bezeichnet werden.
Das Überlappungsermittlungsmodul 208 kann die negative Ventilüberlappung basierend auf dem Kurbelwinkel, der durch den Kurbelwellen-Positionssensor 180 detektiert wird, und einer Ventilposition ermitteln, die von einem Ventilsteuermodul 210 empfangen wird. Das Ventilsteuermodul 210 kann die Ventilposition an das Ventil-Aktuatormodul 158 ausgeben, um eine Betätigung des Einlassventils 122 und des Auslassventils 130 zu steuern, die in 1 gezeigt sind.
Ein Fahrerdrehmomentmodul 212 ermittelt die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 212 kann eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein Soll-Drehmoment speichern, und es kann die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer Ausgewählten der Abbildungen ermitteln.
Ein Zündfunkenermittlungsmodul 214 ermittelt eine Zündfunkenvorverstellung des Motors 102. Das Zündfunkenermittlungsmodul 214 kann die Zündfunkenvorverstellung basierend auf der Soll-Drehmomentanforderung und einer Inversen des Drehmomentschätzmodells ermitteln. Dementsprechend kann das Zündfunkenermittlungsmodul 214 die Zündfunkenvorverstellung basierend auf dem Kraftstoffeinspritzungsmodus ermitteln. Die Zündfunkenvorverstellung für eine Reformierung kann beispielsweise auf einem größeren Wert als die Zündfunkenvorverstellung für eine Funkenzündung festgelegt werden. Das Zündfunkenermittlungsmodul 214 kann die Zündfunkenvorverstellung an ein Zündfunkensteuermodul 216 ausgeben. Das Zündfunkensteuermodul 216 kann die Zündfunkenvorverstellung an das Zünfunken-Aktuatormodul 126 ausgeben.
Ein Einspritzungsermittlungsmodul 218 ermittelt den Kurbelwinkel bei dem Start einer Einspritzung. Das Einspritzungsermittlungsmodul 218 kann den Kurbelwinkel an dem Ende der Einspritzung ermitteln, der in den Beziehungen für das Ausgangsdrehmoment und in den Beziehungen für die Kraftstoffmasse, die vorstehend diskutiert wurden, anstelle des Kurbelwinkels bei dem Start der Einspritzung verwendet werden kann. Das Einspritzungsermittlungsmodul 218 kann den Kurbelwinkel bei dem Start oder an dem Ende der Einspritzung basierend auf dem Kurbelwinkel, der durch den Kurbelwellen-Positionssensor 180 ermittelt wird, und einer zeitlichen Steuerung der Einspritzung ermitteln, die durch ein Kraftstoffsteuermodul 220 ausgegeben wird. Das Kraftstoffsteuermodul 220 kann die zeitliche Steuerung der Einspritzung an das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 ausgeben.
Ein Drosselsteuermodul 222 kann den Motor 102 in einem kraftstoffgeführten Modus betreiben, indem eine Luftströmung basierend auf einer Kraftstoffströmung gesteuert wird. Im Gegensatz dazu können Motoren mit Funkenzündung in einem luftgeführten Modus betrieben werden, um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrecht zu erhalten, indem eine Kraftstoffströmung basierend auf einer Luftströmung gesteuert wird. Der Motor 102 kann in dem kraftstoffgeführten Modus betrieben werden, da die Kraftstoffströmung in HCCI-Motoren eine größere Auswirkung auf die Verbrennung aufweist als eine Luftströmung oder ein Zündfunken. Das Drosselsteuermodul 222 kann eine Drosselposition basierend auf der Kraftstoffmasse und einer Inversen des Drehmomentschätzmodells an das Drossel-Aktuatormodul 172 ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann die Drosselposition eingestellt werden, um einen Soll-Krümmerluftdruck und eine negative Soll-Ventilüberlappung zu erreichen.
Ein Strömungsermittlungsmodul 224 ermittelt die Massenströmungsrate des Abgases, das durch das AGR-Ventil 170 strömt. Das Strömungsermittlungsmodul 224 kann die Massenströmungsrate basierend auf dem Betrag, um den das AGR-Ventil 170 geöffnet ist, und einer Druckdifferenz über das AGR-Ventil 170 ermitteln. Das Strömungsermittlungsmodul 224 kann die Druckdifferenz basierend auf Drücken ermitteln, die von dem stromaufwärts gelegenen Abgasdrucksensor 174 und dem stromabwärts gelegenen Drucksensor 176 empfangen werden. Das Strömungsermittlungsmodul 224 kann den Betrag der AGR-Öffnung basierend auf einer Ventilposition ermitteln, die von einem AGR-Steuermodul 226 empfangen wird. Das AGR-Steuermodul 226 kann die Ventilposition an das AGR-Aktuatormodul 172 ausgeben, um das AGR-Ventil 170 zu steuern.
Ein Sauerstoffermittlungsmodul 228 ermittelt ein Sauerstoffniveau in dem Einlasskrümmer 110. Das Steuerermittlungsmodul 228 kann das Sauerstoffniveau basierend auf dem Sauerstoffniveau ermitteln, das durch den Einlass-Sauerstoffsensor 185 ermittelt wird. Das Sauerstoffermittlungsmodul 228 kann eine Sauerstoffströmungsrate basierend auf dem Sauerstoffniveau und der Luftmassenströmung ermitteln, die durch den Luftmassenströmungssensor 186 ermittelt wird. Das Sauerstoffniveau oder die Strömungsrate können in den vorstehenden Beziehungen anstelle der AGR-Strömungsrate verwendet werden.
Ein Ermittlungsmodul 230 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102. Das Ermittlungsmodul 230 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem Sauerstoffniveau ermitteln, das durch den Auslass-Sauerstoffsensor 135 detektiert wird. Das Drehmomentschätzmodul 204 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 basierend auf der Kraftstoffmasse, der Motordrehzahl, der AGR-Strömungsrate, dem Einlass-Sauerstoffniveau, der negativen Ventilüberlappung und/oder dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis schätzen. Das Drehmomentschätzmodul 204 kann die Drehmomentausgabe auch basierend auf zusätzlichen Faktoren schätzen. Die Auswahl der zusätzlichen Faktoren kann davon abhängen, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager oder stöchiometrisch ist.
Bei HCCI-Motoren beeinflusst die Zündfunkenvorverstellung das Drehmoment, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist, aber in einem geringeren Ausmaß als bei SI-Motoren. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, weist die Zündfunkenvorverstellung einen noch geringeren Einfluss auf das Drehmoment auf, aber die zeitliche Steuerung der Einspritzung beeinflusst das Drehmoment. Daher kann das Drehmomentschätzmodul 204 dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, die Drehmomentausgabe basierend auf dem Kurbelwinkel bei dem Start oder an dem Ende der Kraftstoffeinspritzung schätzen, die als ein Einspritzungswinkel bezeichnet werden können. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist, kann das Drehmomentschätzmodul 204 die Drehmomentausgabe basierend auf der Zündfunkenvorverstellung schätzen.
Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren zum Schätzen einer Drehmomentausgabe eines HCCI-Motors und zum Ermitteln einer eingespritzten Kraftstoffmasse pro Zylinder-Verbrennungsereignis in dem HCCI-Motor bei 302. Bei 304 ermittelt das Verfahren einer Fahrerdrehmomentanforderung, die dem HCCI-Motor zugeordnet ist. Das Verfahren kann die Fahrerdrehmomentanforderung, wie vorstehend diskutiert wurde, bezogen auf das Fahrerdrehmomentmodul 212 ermitteln. Bei 306 ermittelt das Verfahren eine Motordrehzahl des HCCI-Motors. Das Verfahren kann die Motordrehzahl basierend auf einer Kurbelwellenposition ermitteln, die durch einen Kurbelwellen-Positionssensor detektiert wird.
Bei 308 ermittelt das Verfahren eine eingespritzte Kraftstoffmasse pro Zylinder-Verbrennungsereignis in dem HCCI-Motor. Das Verfahren kann die Kraftstoffmasse basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung und der Motordrehzahl unter Verwendung eines Massenermittlungsmodells ermitteln. Das Massenermittlungsmodell kann erhalten werden, indem ein Drehmomentschätzmodell invertiert wird. Es können verschiedene Massenermittlungsmodelle und verschiedene Drehmomentschätzmodelle für unterschiedliche Betriebsbedingungen des HCCI-Motors verwendet werden.
Bei 310 ermittelt das Verfahren eine Massenströmungsrate durch ein AGR-Ventil des HCCI-Motors. Das Verfahren kann die Massenströmungsrate basierend auf einer Druckdifferenz über das AGR-Ventil und einer Position des AGR-Ventils ermitteln.
Bei 312 ermittelt das Verfahren eine Ventilüberlappung des HCCI-Motors. Die Ventilüberlappung ist eine Differenz zwischen einem Kurbelwinkel, bei dem ein Auslassventil schließt, und einem Kurbelwinkel, bei dem das Einlassventil öffnet. Bei HCCI-Motoren kann die Differenz negativ sein, und die Ventilüberlappung kann als eine negative Ventilüberlappung bezeichnet werden.
Bei 314 ermittelt das Verfahren ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des HCCI-Motors. Das Verfahren kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einem Sauerstoffniveau in dem Abgas aus dem HCCI-Motor ermitteln. Bei 316 ermittelt das Verfahren, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Wenn 316 wahr ist, fährt das Verfahren bei 318 fort und ermittelt einen Einspritzungswinkel des HCCI-Motors. Der Einspritzungswinkel ist der Kurbelwinkel, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung gestartet oder gestoppt wird.
Wenn 316 falsch ist, fährt das Verfahren bei 320 fort und ermittelt eine Zündfunkenvorverstellung des HCCI-Motors. Das Verfahren kann die Zündfunkenvorverstellung basierend auf den Betriebsbedingungen des HCCI-Motors ermitteln. Beispielsweise kann das Verfahren eine erste Zündfunkenvorverstellung dann, wenn eine Reformierung gewünscht ist, und eine zweite Zündfunkenvorverstellung dann auswählen, wenn eine Funkenzündung gewünscht ist. Die erste Zündfunkenvorverstellung kann größer als die zweite Zündfunkenvorverstellung sein. Es kann kein Zündfunken erzeugt werden, wenn eine Kompressionszündung gewünscht ist.
Bei 322 ermittelt das Verfahren die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Kraftstoffmasse, der Motordrehzahl, der AGR-Massenströmungsrate, der Ventilüberlappung und/oder dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, kann das Verfahren die Drehmomentausgabe basierend auf dem Einspritzungswinkel schätzen. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist, kann das Verfahren die Drehmomentausgabe basierend auf der Zündfunkenvorverstellung schätzen. Zusätzlich kann das Verfahren die Drehmomentausgabe basierend auf einem Sauerstoffniveau in einem Einlasskrümmer anstatt basierend auf der AGR-Massenströmungsrate schätzen.
Nun auf 4 Bezug nehmend, stellen Datenpunkte 402 die Genauigkeit eines HCCI-Motordrehmoment-Schätzmodells gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung dar. Die Datenpunkte 402 entsprechen einem Betrieb des HCCI-Motors bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Jeder der Datenpunkte 402 gibt ein geschätztes Drehmoment 404, das durch die y-Achse in Newtonmetern (Nm) repräsentiert wird, und ein gemessenes Drehmoment 406 an, das durch die x-Achse in Nm repräsentiert wird. Eine Nullabweichungslinie 408 repräsentiert die Position der Datenpunkte 402, bei der es keine Abweichung zwischen dem geschätzten Drehmoment 404 und dem gemessenen Drehmoment 406 gibt. Wie in 4 gezeigt ist, befinden sich die Datenpunkte 402 bei oder in der Nähe der Nullabweichungslinie 408.
Nun auf 5 Bezug nehmend, stellen Datenpunkte 502 die Genauigkeit eines HCCI-Motordrehmoment-Schätzmodells gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung dar. Die Datenpunkte 502 entsprechen einem Betrieb des HCCI-Motors bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Jeder der Datenpunkte 502 gibt ein geschätztes Drehmoment 504, das durch die y-Achse in Newtonmetern (Nm) repräsentiert wird, und ein gemessenes Drehmoment 506 an, das durch die x-Achse in Nm repräsentiert wird. Eine Nullabweichungslinie 508 repräsentiert die Position der Datenpunkte 502, bei der es keine Abweichung zwischen dem geschätzten Drehmoment 504 und dem gemessenen Drehmoment 506 gibt. Wie in 5 gezeigt ist, befinden sich die Datenpunkte 502 bei oder in der Nähe der Nullabweichungslinie 508.
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 Kraftstoffmasse, die in einen Zylinder eines Motors mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motors) eingespritzt wird, für ein Verbrennungsereignis in dem Zylinder ermittelt wird; und eine Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Kraftstoffmasse geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Motordrehzahl des HCCI-Motors ermittelt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Motordrehzahl geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine Massenströmungsrate durch ein Abgasrückführungsventil ermittelt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Massenströmungsrate geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine Ventilüberlappung basierend auf einer Differenz zwischen einem ersten Kurbelwinkel, bei dem ein Auslassventil schließt, und einem zweiten Kurbelwinkel, bei dem ein Einlassventil öffnet, ermittelt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Ventilüberlappung geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die Kraftstoffmasse basierend auf einer Soll-Drehmomentanforderung und der Motordrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des HCCI-Motors ermittelt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: ein Einspritzungswinkel ermittelt wird, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung gestartet oder gestoppt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors selektiv basierend auf dem Einspritzungswinkel geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf dem Einspritzungswinkel geschätzt wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: eine Zündfunkenvorverstellung des HCCI-Motors ermittelt wird; und die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors selektiv basierend auf der Zündfunkenvorverstellung geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass die Drehmomentausgabe des HCCI-Motors basierend auf der Zündfunkenvorverstellung geschätzt wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist.