DE102012206533B4

DE102012206533B4 - Verfahren zur korrektur eines zylinderdruckparameters

Info

Publication number: DE102012206533B4
Application number: DE102012206533.4A
Authority: DE
Inventors: Allen B. Rayl
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2032-04-21
Also published as: DE102012206533A1; US20120277970A1; CN102758699B; US9115655B2; CN102758699A

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:
ein erwarteter mittlerer effektiver Nettodruck (NMEP) (208) für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders (114) eines Motors (102) basierend auf einem erwarteten Bremsmoment (214), auf erwarteten Reibungs-Drehmomentverlusten (216), auf einem Motorunterdruck (218), auf einer Einlass-Nockenwellenposition (220) und/oder einer Auslass-Nockenwellenposition (222) erzeugt wird;
eine erwartete Änderung (232) in einer Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus basierend auf einer ersten Motordrehzahl (234), einer geschätzten Antriebsstrang-Trägheit (236) und einem erwarteten mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP) (206) erzeugt wird,
eine Differenz zwischen der erwarteten Änderung (232) in der Motordrehzahl und einer gemessenen Änderung (240) in der Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus ermittelt wird, um eine Delta-Motordrehzahlabweichung (252) zu erzeugen;
eine Abweichung für einen mittleren effektiven Nettodruck (NMEP-Abweichung) (282) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem erwarteten NMEP (208) für den Verbrennungszyklus, einem gemessenen NMEP (264) für den Verbrennungszyklus, dem erwarteten BMEP (206) und der Delta-Motordrehzahlabweichung (252) ermittelt wird;
eine Offsetkorrektur (292) und eine Steigungskorrektur (294) basierend auf der NMEP-Abweichung (282) ermittelt werden;
ein korrigierter NMEP (302) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem gemessenen NMEP (264), der Offsetkorrektur (292) und der Steigungskorrektur (294) erzeugt wird; und
ein Motorbetriebsparameter basierend auf dem korrigierten NMEP (302) gesteuert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Steuerung des Zylinderdrucks.
HINTERGRUND
Luft wird durch einen Einlasskrümmer in einen Motor eingelassen. Ein Drosselventil steuert eine Luftströmung in den Motor. Die Luft vermischt sich mit Kraftstoff aus einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, um ein Luft/KraftstoffGemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann beispielsweise durch eine Einspritzung des Kraftstoffs oder durch einen Zündfunken ausgelöst werden, der durch eine Zündkerze geliefert wird.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt ein Drehmoment und Abgas. Das Drehmoment wird mittels der Wärmefreigabe und der Ausdehnung während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt. Der Motor überträgt das Drehmoment mittels einer Kurbelwelle auf ein Getriebe, und das Getriebe überträgt das Drehmoment mittels eines Endantriebs auf ein oder mehrere Räder. Das Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem ausgestoßen.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentausgabe des Motors. Das ECM kann die Drehmomentausgabe des Motors basierend auf Fahrereingaben und/oder basierend auf anderen Eingaben steuern. Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition und/oder eine oder mehrere andere geeignete Eingaben umfassen. Die anderen Eingaben können beispielsweise einen Zylinderdruck, der unter Verwendung eines Zylinderdrucksensors gemessen wird, eine oder mehrere Variablen, die basierend auf dem gemessenen Zylinderdruck ermittelt werden, und/oder einen oder mehrere andere geeignete Werte umfassen.
In der DE 10 2006 053 255 B3 ist ein Verfahren zum Schätzen des Drucks in Zylindern eines Verbrennungsmotors beschrieben, welches ein Zylinderdruckmodell verwendet, in das als Eingangsgrößen die Motorlast, die Motordrehzahl und der Kurbelwinkel eingehen.
Die DE 199 31 985 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln des indizierten mittleren Drucks in einem Verbrennungsmotor, bei welchem die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung an einer Kurbelwelle gemessen und eine Drehmomentsumme an dieser verwendet wird, um ein indiziertes Drehmoment oder den indizierten mittleren Druck zu ermitteln.
In der DE 10 2006 024 956 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors beschrieben, der einen Referenzzylinder mit einem aktiven, kalibrierten Zylinderdrucksensor aufweist, während die übrigen Zylinder des Motors passive Zylinderdrucksensoren aufweisen. Während eines quasi-stationären Betriebs des Verbrennungsmotors erfolgen eine Gleichstellung der Zylinder und eine Konditionierung der Messignale der passiven Zylinderdrucksensoren mittels des Signals des aktiven Zylinderdrucksensors.
Die DE 102 40 492 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren zur Gleichstellung von Zylindern eines Verbrennungsmotors und zum Abgleich bzw. zur Kalibrierung mehrerer Zylinderdrucksensoren.
In der DE 10 2009 020 806 B4 ist ein Verfahren zur Diagnose eines Zylinderdrucksensors und zum Detektieren von Druckmessfehlern beschrieben.
Ferner beschreibt die DE 10 2005 009 914 A1 ein Verfahren zum Bilden einer Druckgröße in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors, bei welchem ein Drucksignal und ein Drehmesssignal in einem Referenzbrennraum erfasst werden und der Druck in wenigstens einem anderen Brennraum anhand des Drucksignals und des Drehmesssignals ermittelt wird, die im Referenzbrennraum erfasst wurden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Druckparameter für Zylinder eines Verbrennungsmotors mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, um die Zylinder anhand der Druckparameter auszugleichen und dadurch das Motorgeräusch und die Motorschwingungen zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst: dass eine Abweichung für einen mittleren effektiven Nettodruck (NMEP-Abweichung) für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders basierend auf einem erwarteten NMEP für den Verbrennungszyklus, basiernd auf einem gemessenen NMEP für den Verbrennungszyklus, basierend auf einem erwarteten mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP) und basierend auf einer Differenz zwischen einer erwarteten Änderung in einer Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus und einer gemessenen Änderung in der Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus ermittelt wird; dass eine Offsetkorrektur und eine Steigungskorrektur basierend auf der NMEP-Abweichung ermittelt werden; dass ein korrigierter NMEP für den Verbrennungszyklus basierend auf dem gemessenen NMEP, der Offsetkorrektur und der Steigungskorrektur erzeugt wird; und dass ein Motorbetriebsparameter basierend auf dem korrigierten NMEP gesteuert wird.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Druckparameter-Korrekturmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Korrigieren verschiedener auf den Zylinderdruck bezogener Parameter gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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.
Ein Zylinderdrucksensor misst einen Druck in einem Zylinder eines Motors und erzeugt ein Zylinderdrucksignal basierend auf dem Druck in dem Zylinder. Ein Motorsteuermodul (ECM) erzeugt verschiedene Zylinderdruckparameter basierend auf dem Zylinderdrucksignal. Lediglich beispielhaft kann das ECM einen oder mehrere mittlere effektive Drücke (MEPs) basierend auf dem Zylinderdrucksignal erzeugen, wie beispielsweise einen indizierten mittleren effektiven Druck (IMEP), einen mittleren effektiven Nettodruck (NMEP), einen mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP), einen Verlust in dem IMEP, der Punktverlusten zugeordnet ist (PMEP), und einen Verlust in dem IMEP, welcher der Reibung zugeordnet ist (FMEP). Das ECM kann einen oder mehrere Motorbetriebsparameter basierend auf einem oder mehreren der Zylinderdruckparameter selektiv steuern oder einstellen.
Unter bestimmten Umständen kann jedoch die relative Abweichung des Zylinderdrucksignals relativ zu dem Betrag des Zylinderdrucksignals zunehmen. Lediglich beispielhaft kann die relative Abweichung in dem Zylinderdrucksignal zunehmen, wenn das Zylinderdrucksignal in Richtung einer unteren Grenze eines Bereichs des Zylinderdrucksignals abnimmt, in dem der Betrag der Abweichung in dem Zylinderdrucksignal zunimmt. Eine Zunahme in der relativen Abweichung des Zylinderdrucksignals kann bewirken, dass eine Abweichung in einem Zylinderdruckparameter zunimmt.
Das ECM der vorliegenden Offenbarung erzeugt eine Offsetkorrektur und eine Steigungskorrektur für einen oder mehrere der Zylinderdruckparameter. Das ECM erzeugt korrigierte Versionen der Zylinderdruckparameter basierend auf der Offsetkorrektur und der Steigungskorrektur. Lediglich beispielhaft erzeugt das ECM einen korrigierten IMEP basierend auf einem gemessenen IMEP, der Offsetkorrektur und der Steigungskorrektur. Das Korrigieren eines oder mehrerer der Zylinderdruckparameter basierend auf der Offset- und der Steigungskorrektur kann ermöglichen, dass das ECM die Zylinder des Motors besser ausgleicht, um ein Motorgeräusch und eine Motorschwingung zu verringern.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Obgleich der Motor 102 als ein Motor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motor) diskutiert wird, kann der Motor 102 einen anderen geeigneten Typ eines Motors umfassen, wie beispielsweise einen Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor). Ein oder mehrere Elektromotoren und/oder Motor-Generatoreinheiten (MGUs) können mit dem Motor 102 verwendet werden.
Luft wird durch ein Drosselventil 108 in einen Einlasskrümmer 106 eingelassen. Das Drosselventil 108 variiert die Luftströmung in den Einlasskrümmer 106. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 108 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 110 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 112 (z.B. einen elektronischen Drosselcontroller oder ETC), und das Drossel-Aktuatormodul 112 steuert die Öffnung des Drosselventils 108.
Die Luft wird aus dem Einlasskrümmer 106 in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehr als einen Zylinder aufweisen kann, ist nur ein einziger repräsentativer Zylinder 114 gezeigt. Die Luft aus dem Einlasskrümmer 106 wird durch ein oder mehrere Einlassventile, wie beispielsweise ein Einlassventil 118, in den Zylinder 114 eingelassen.
Das ECM 110 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 120, und das Kraftstoff-Aktuatormodul 120 steuert die Öffnung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 spritzt Kraftstoff in den Zylinder 114 ein. Der Kraftstoff wird durch eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 geliefert. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an und liefert den Kraftstoff bei niedrigen Drücken an die Hochdruck-Kraftstoffpumpe. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe setzt den Kraftstoff selektiv weiter unter Druck, beispielsweise für eine direkte Einspritzung in die Zylinder des Motors 102.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 114. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 114 komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Basierend auf einem Signal von dem ECM 110 aktiviert ein Zündfunken-Aktuatormodul 122 eine Zündkerze 124 in dem Zylinder 114. Der Zündfunken, der durch die Zündkerze 124 erzeugt wird, zündet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als ein oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben abwärts, und der Kolben treibt die Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) an. Nachdem er eine unterste Position erreicht hat, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird, beginnt der Kolben damit, sich wieder aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein oder mehrere Auslassventile heraus, wie beispielsweise durch ein Auslassventil 126. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 127 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Ein Verbrennungszyklus kann von dem Standpunkt des Zylinders 114 aus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfassen (d.h. 720° der Kurbelwellendrehung). Ein Verbrennungszyklus für den Zylinder 114 umfasst vier Phasen: eine Einlassphase; eine Kompressionsphase; eine Expansionsphase; und eine Auslassphase. Lediglich beispielhaft wird der Kolben während der Einlassphase bis zu der BDC-Position abgesenkt, und es wird Luft in den Zylinder 114 eingelassen. Der Kolben wird während der Kompressionsphase in Richtung der TDC-Position angehoben und komprimiert die Inhalte des Zylinders 114. Der Kraftstoff kann während der Kompressionsphase in den Zylinder 114 eingespritzt werden. Die Kraftstoffeinspritzung kann auch während der Expansionsphase auftreten. Die Verbrennung treibt den Kolben während der Expansionsphase in Richtung der BDC-Position. Der Kolben wird während der Auslassphase in Richtung der TDC-Position angehoben, um das resultierende Abgas aus dem Zylinder 114 auszustoßen. Ein Motorzyklus kann sich auf die Zeitdauer beziehen, die damit verbunden ist, dass jeder der Zylinder einen vollständigen Verbrennungszyklus durchläuft.
Das Einlassventil 118 kann durch eine Einlassnockenwelle 128 gesteuert werden, während das Auslassventil 126 durch eine Auslassnockenwelle 130 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder und/oder die Einlassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder und/oder die Auslassventile für mehrere Reihen von Zylindern steuern. Die Zeit, zu der das Einlassventil 118 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 132 bezogen auf die TDC-Position variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 126 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 134 bezogen auf die TDC-Position variiert werden. Die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung kann ebenso relativ zu der Position des Kolbens spezifiziert werden.
Ein Kurbelwellen-Positionssensor 142 überwacht die Drehung der Kurbelwelle und erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal 146 basierend auf der Drehung der Kurbelwelle. Lediglich beispielhaft kann der Kurbelwellen-Positionssensor 142 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ eines Kurbelwellen-Positionssensors umfassen. Das Kurbelwellen-Positionssignal 146 kann eine Pulsfolge umfassen. Ein Puls kann in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 erzeugt werden, wenn ein Zahn eines Rades mit N Zähnen (nicht gezeigt), das mit der Kurbelwelle rotiert, den Kurbelwellen-Positionssensor 146 passiert. Folglich entspricht jeder Puls einer Winkeldrehung der Kurbelwelle um einen Betrag ungefähr gleich 360° dividiert durch N Zähne. Das Rad mit N Zähnen kann auch eine Lücke von einem oder mehreren fehlenden Zähnen aufweisen, und die Lücke kann als ein Indikator einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle verwendet werden (d.h. für 360° der Kurbelwellendrehung).
Ein Zylinderdrucksensor 150 misst einen Druck in dem Zylinder 114 und erzeugt ein Zylinderdrucksignal 154 basierend auf dem Druck. Ein oder mehrere andere Sensoren 158 können ebenso vorgesehen sein. Die anderen Sensoren 158 können beispielsweise einen Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor), einen Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor), einen Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor), einen Kühlmittel-Temperatursensor, einen oder mehrere Nockenwellen-Positionssensoren und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren umfassen.
Das ECM 110 umfasst ein Druckparameter-Korrekturmodul 180, das verschiedene auf den Zylinderdruck bezogene Parameter erzeugt. Das Druckparameter-Korrekturmodul 180 erzeugt auch eine Offset- und eine Steigungskorrektur für die auf den Zylinderdruck bezogenen Parameter, um eine Abweichung in dem Zylinderdrucksignal 154 zu berücksichtigen. Das Druckparameter-Korrekturmodul 180 erzeugt korrigierte Werte der auf den Zylinderdruck bezogenen Parameter basierend auf den jeweiligen auf den Zylinderdruck bezogenen Parametern sowie basierend auf der Offset- und der Steigungskorrektur. Ein Aktuatorsteuermodul 190 kann einen oder mehrere Motoraktuatoren basierend auf einem oder mehreren der korrigierten Werte steuern. Lediglich beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 190 die Kraftstoffeinspritzung (z.B. die zeitliche Steuerung und die Menge), die Drosselöffnung, den Zündfunkenzeitpunkt, den Hub und/oder die Dauer für die Einlass- und/oder Auslassventile, den Ladedruck einer Ladedruckeinrichtung (z.B. eines Turboladers), die Öffnung einer Abgasrückführung (AGR) und/oder einen oder mehrere andere geeignete Motorbetriebsparameter steuern.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Druckparameter-Korrekturmoduls 180 dargestellt. Ein Modul 202 für einen erwarteten mittleren effektiven Druck (MEP) erzeugt erwartete MEPs für den Zylinder 114 für jeden Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Lediglich beispielhaft können die erwarteten MEPs für einen gegebenen Verbrennungszyklus einen erwarteten indizierten mittleren effektiven Druck (IMEP) 204, einen erwarteten mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP) 206, einen erwarteten mittleren effektiven Nettodruck (NMEP) 208, einen erwarteten mittleren effektiven Pumpdruck (PMEP) 210 und einen erwarteten mittleren effektiven Reibungsdruck (FMEP) 212 umfassen.
Das Modul 202 für den erwarteten MEP kann die erwarteten MEPs für einen gegebenen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 erzeugen basierend auf: einem erwarteten Bremsmoment 214 für den Verbrennungszyklus, erwarteten Reibungs-Drehmomentverlusten 216 für den Verbrennungszyklus, einem Motorunterdruck 218 für den Verbrennungszyklus, einer Einlass-Nockenwellenposition 220 und/oder einer Auslass-Nockenwellenposition 222. Zusätzlich oder alternativ kann das Modul 202 für den erwarteten MEP die erwarteten MEPs für den gegebenen Verbrennungszyklus basierend auf einem oder mehreren anderen der erwarteten MEPs für den gegebenen Verbrennungszyklus erzeugen.
Ein Bremsmoment, wie beispielsweise das erwartete Bremsmoment 214, kann einem Drehmoment um die Kurbelwelle entsprechen, das Verluste und Lasten an dem Motor 102 umfasst. Die Verluste können beispielsweise Reibungsverluste, Motorpumpverluste und/oder eine oder mehrere andere Quellen eines Drehmomentverlustes umfassen. Die Lasten können beispielsweise Lasten, die durch Nebenaggregate auf die Kurbelwelle ausgeübt werden, und/oder eine oder mehrere andere Lasten an der Kurbelwelle umfassen. Die erwarteten Reibungsverluste 216 können basierend auf einem oder mehreren Parametern geschätzt werden, wie beispielsweise der Motoröltemperatur, der Kühlmitteltemperatur und/oder einem oder mehreren anderen geeigneten Parametern. Das erwartete Bremsmoment 214 und die erwarteten Reibungsverluste 216 können verwendet werden, um ein erwartetes indiziertes Drehmoment für den gegebenen Motorzyklus zu erzeugen. Ein indiziertes Drehmoment entspricht einem Drehmoment um die Kurbelwelle, das der Verbrennung zugeordnet werden kann. Im Gegensatz zu einem Bremsmoment berücksichtigt das indizierte Drehmoment nicht die Verluste und die Lasten an dem Motor 102. Der Motorunterdruck 218 kann bei verschiedenen Implementierungen gemessen oder basierend auf dem MAP und dem Umgebungsluftdruck oder dem barometrischen Luftdruck ermittelt werden. Die Einlass- und/oder die Auslass-Nockenwellenposition 220 und 222 können bei verschiedenen Implementierungen gemessen oder basierend auf einem oder mehreren anderen gemessenen Parametern (z.B. der Kurbelwellenposition) ermittelt werden.
Ein IMEP für einen gegebenen Verbrennungszyklus kann ein berechneter Wert des MEP in dem Zylinder 114 sein, welcher der Verbrennung ohne die Verluste und/oder Lasten zugeordnet werden kann. Im Gegensatz zu einem IMEP kann ein BMEP auf einem gemessenen MEP basieren, der mit den Verlusten und Lasten an dem Motor 102 erfasst wird. Lediglich beispielhaft können die gemessenen BMEPs unter verschiedenen Betriebsbedingungen unter Verwendung eines Dynamometers gemessen und verwendet werden, um eine Beziehung (z.B. eine Funktion oder ein Kennfeld) zwischen den Betriebsbedingungen und dem gemessenen BMEP zu erzeugen. Während des Motorbetriebs kann der gemessene BMEP für einen gegebenen Verbrennungszyklus basierend auf den Betriebsbedingungen für den gegebenen Verbrennungszyklus und basierend auf der Beziehung erzeugt werden (z.B. durch das ECM 110). Ein PMEP kann ein Verlust in dem IMEP sein, der den Pumpverlusten des Motors 102 zugeordnet ist. Ein FMEP kann ein Verlust in dem BMEP sein, der den Reibungsverlusten zugeordnet ist. Lediglich beispielhaft kann ein BMEP gleich einem NMEP minus einem FMEP sein, und ein IMEP kann gleich einem NMEP minus einem PMEP sein, wobei der FMEP ein negativer Wert ist und der PMEP im Allgemeinen ein negativer Wert ist.
Ein Modul 230 für eine erwartete Deltadrehzahl erzeugt eine erwartete Änderung in der Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die erwartete Änderung in der Motordrehzahl wird als eine erwartete Delta-Motordrehzahl 232 bezeichnet. Das Modul 230 für die erwartete Deltadrehzahl erzeugt die erwartete Delta-Motordrehzahl 232 für den Verbrennungszyklus basierend auf einer ersten Motordrehzahl 234, einer geschätzten Trägheit 236 für den Verbrennungszyklus und dem erwarteten BMEP 206 für den Verbrennungszyklus. Die geschätzte Trägheit 236 kann einer geschätzten Trägheit des Antriebsstrangs entsprechen. Lediglich beispielhaft kann die erste Motordrehzahl 234 basierend auf einer Zeitdauer zwischen zwei Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 ermittelt werden, wobei die Pulse zwei Zähnen des Rades mit N Zähnen entsprechen, die zumindest um die Rotationsdistanz zwischen Zündungsereignissen in Grad (°) der Kurbelwellendrehung separiert sind.
Ein Modul 238 für eine gemessene Deltadrehzahl erzeugt eine gemessene Änderung in der Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die gemessene Änderung in der Motordrehzahl wird als eine gemessene Delta-Motordrehzahl 240 bezeichnet. Das Modul 238 für die gemessene Deltadrehzahl kann die gemessene Delta-Motordrehzahl 240 basierend auf einer zweiten Motordrehzahl 242 und einer Kurbelwellenposition 244 erzeugen. Die Kurbelwellenposition 244 kann durch Nachverfolgen (z.B. Zählen) der Pulse in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 erzeugt werden. Die zweite Motordrehzahl 242 kann basierend auf einer Zeitdauer zwischen zwei Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 ermittelt werden, wobei die Pulse zwei Zähnen des Rades mit N Zähnen entsprechen, die durch eine kleinere Rotationsdistanz als die erste Motordrehzahl 234 separiert sind.
Ein Abweichungsmodul 250 ermittelt eine Delta-Motordrehzahlabweichung 252 für den Verbrennungszyklus basierend auf der erwarteten Delta-Motordrehzahl 232 und der gemessenen Delta-Motordrehzahl 240. Das Abweichungsmodul 250 kann die Delta-Motordrehzahlabweichung 252 gleich einer Differenz zwischen der erwarteten und der gemessenen Delta-Motordrehzahl 232 und 240 setzen.
Ein Modul 256 für einen gemessenen MEP erzeugt gemessene MEPs für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die gemessenen MEPs können einen gemessenen IMEP 260, einen gemessenen PMEP 262 und einen gemessenen NMEP 264 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Modul 256 für den gemessenen MEP die gemessenen MEPs basierend auf der Kurbelwellenposition 244 und einem Zylinderdruck 266 erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann das Modul 256 für den gemessenen MEP einen gemessenen MEP basierend auf einem oder mehreren der anderen gemessenen MEPs erzeugen. Der Zylinderdruck 266 kann basierend auf dem Zylinderdrucksignal 154 erzeugt werden. Lediglich beispielhaft kann der Zylinderdruck 266 gleich dem Zylinderdrucksignal 154 bei jedem Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 gesetzt werden oder auf diesem basieren. Zwischen aufeinander folgenden Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 kann der Zylinderdruck 266 für jeden vorbestimmten Betrag der Kurbelwellendrehung (z.B. für 1°) geschätzt werden.
Ein NMEP-Abweichungsmodul 280 erzeugt eine NMEP-Abweichung 282 für den Verbrennungszyklus. Das NMEP-Abweichungsmodul 280 erzeugt die NMEP-Abweichung 282 basierend auf dem gemessenen NMEP 264, dem erwarteten NMEP 208, dem erwarteten BMEP 206 und der Delta-Motordrehzahlabweichung 252. Lediglich beispielhaft kann das NMEP-Abweichungsmodul 280 eine anfängliche NMEP-Abweichung basierend auf einer Differenz zwischen dem erwarteten und dem gemessenen NMEP 208 und 264 ermitteln und die anfängliche NMEP-Abweichung basierend auf der Delta-Motordrehzahlabweichung 252 und dem erwarteten BMEP 206 anpassen, um die NMEP-Abweichung 282 zu erzeugen.
Ein erstes Korrekturermittlungsmodul 290 erzeugt eine erste Offsetkorrektur 292 und eine erste Steigungskorrektur 294 für den Verbrennungszyklus basierend auf der NMEP-Abweichung 282 und dem erwarteten NMEP 208. Das erste Korrekturermittlungsmodul 290 erzeugt die erste Offsetkorrektur 292 und die erste Steigungskorrektur 294 ferner basierend auf einem oder mehreren vorhergehenden Werten der NMEP-Abweichung 282 bzw. dem erwarteten NMEP 208 für vorhergehende Verbrennungszyklen. Lediglich beispielhaft kann das erste Korrekturermittlungsmodul 290 die erste Offsetkorrektur 292 und die erste Steigungskorrektur 294 unter Verwendung einer oder mehrerer linearer Voraussagebeziehungen erzeugen, wie beispielsweise eines adaptiven Filters, von rekursiven kleinsten Quadraten (RLS), von mittleren kleinsten Quadraten (LMS), eines neuronalen Netzes und/oder anderer geeigneter Beziehungen.
Ein MEP-Korrekturmodul 300 erzeugt die korrigierten MEPs für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die korrigierten MEPs können einen korrigierten NMEP 302, einen korrigierten IMEP 304 und einen korrigierten PMEP 306 umfassen. Das MEP-Korrekturmodul 300 erzeugt die korrigierten MEPs jeweils basierend auf den gemessenen MEPs und basierend auf der ersten Offset- und der ersten Steigungskorrektur 292 und 294. Lediglich beispielhaft kann das MEP-Korrekturmodul 300 die korrigierten MEPs unter Verwendung der Gleichungen erzeugen: $Korrigierter NMEP = (Gemessener NMEP + Offset) *Steigung;$
$Korrigierter IMEP = (Gemessener IMEP + Offset) *Steigung;$
und $Korrigierter PMEP = (Gemessener PMEP + Offset) *Steigung,$
wobei „Korrigierter NMEP“ der korrigierte NMEP 302 ist, „Korrigierter IMEP“ der korrigierte IMEP 304 ist, „Korrigierter PMEP“ der korrigierte PMEP 306 ist, „Gemessener NMEP“ der gemessene NMEP 264 ist, „Gemessener IMEP“ der gemessene IMEP 260 ist, „Gemessener PMEP“ der gemessene PMEP 262 ist, Offset die erste Offsetkorrektur 292 ist und Steigung die erste Steigungskorrektur 294 ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann die erste Offsetkorrektur 292 eine positive oder eine negative reelle Zahl sein, und die erste Steigungskorrektur 294 kann eine positive reelle Zahl mit einem nominellen Wert von ungefähr 1 sein. Einer oder mehrere Motorbetriebsparameter können basierend auf dem korrigierten NMEP 302, dem korrigierten IMEP 304 und/oder dem korrigierten PMEP 306 gesteuert werden (z.B. durch das Aktuatorsteuermodul 190), wie beispielsweise die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, der Zündfunkenzeitpunkt, die Luftströmung und/oder einer oder mehrere andere geeignete Motorbetriebsparameter.
Ein zweites Korrekturermittlungsmodul 320 erzeugt eine zweite Offsetkorrektur 322 und eine zweite Steigungskorrektur 324 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf dem gemessenen NMEP 264, der NMEP-Abweichung 282 und dem Zylinderdruck 266. Das zweite Korrekturermittlungsmodul 320 erzeugt die zweite Offsetkorrektur 322 und die zweite Steigungskorrektur 324 ferner basierend auf einem oder mehreren vorhergehenden Werten des gemessenen NMEP 264, der NMEP-Abweichung 282 bzw. dem Zylinderdruck 266 für vorhergehende Verbrennungszyklen. Lediglich beispielhaft kann das zweite Korrekturermittlungsmodul 320 die zweite Offsetkorrektur 322 und die zweite Steigungskorrektur 324 unter Verwendung eines oder mehrerer linearer Voraussagebeziehungen erzeugen, wie beispielsweise eines adaptiven Filters, der RLS, der LMS, eines neuronalen Netzes und/oder anderer geeigneter Beziehungen.
Ein Zylinderdruck-Korrekturmodul 325 erzeugt einen korrigierten Zylinderdruck 328 für den Verbrennungszyklus. Das Zylinderdruck-Korrekturmodul 325 erzeugt den korrigierten Zylinderdruck 328 basierend auf dem Zylinderdruck 266 und der zweiten Offset- und der zweiten Steigungskorrektur 322 und 324. Lediglich beispielhaft kann das Zylinderdruck-Korrekturmodul 325 den korrigierten Zylinderdruck 328 unter Verwendung der Gleichung erzeugen: $Korrigierter Cylp = (Cylp + Offset) *Steigung,$
wobei „Korrigierter CylP“ der korrigierte Zylinderdruck 328 ist, CylP der Zylinderdruck 266 ist, Offset die zweite Offsetkorrektur 322 ist und Steigung die zweite Steigungskorrektur 324 ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann die zweite Offsetkorrektur 322 eine positive oder eine negative reelle Zahl sein, und die zweite Steigungskorrektur 324 kann eine positive reelle Zahl mit einem nominellen Wert von ungefähr 1 sein.
Ein Variablenkorrekturmodul 330 erzeugt korrigierte Variablenwerte für den Verbrennungszyklus. Das Variablenkorrekturmodul 330 erzeugt die korrigierten Variablenwerte für den Verbrennungszyklus basierend auf dem korrigierten Zylinderdruck 328 und der Kurbelwellenposition 244. Die korrigierten Variablenwerte können einen zweiten korrigierten NMEP 322, einen zweiten korrigierten IMEP 334 und einen zweiten korrigierten PMEP 336, einen korrigierten Kurbelwinkelwert 340, bei dem 50 Prozent des eingespritzten Kraftstoffs verbrannt sind (CA50), einen korrigierten Klingelindex (RI) 342 und/oder einen oder mehrere andere korrigierte Werte umfassen. Ein oder mehrere Motorbetriebsparameter können basierend auf dem zweiten korrigierten NMEP 332, dem zweiten korrigierten IMEP 334, dem zweiten korrigierten PMEP 336, dem korrigierten CA50 340 und/oder dem korrigierten RI 342 gesteuert werden, wie beispielsweise die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, der Zündfunkenzeitpunkt, die Luftströmung und/oder eine oder mehrere andere geeignete Motorbetriebsparameter.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Erzeugen korrigierter auf den Zylinderdruck bezogener Parameter und zum Steuern des Motorbetriebs zeigt. Die Steuerung beginnt bei 404, wo die Steuerung die erwarteten und die gemessenen MEPs für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 erzeugt. Spezieller erzeugt die Steuerung den erwarteten IMEP 204, den erwarteten BMEP 206, der erwarteten NMEP 208, den erwarteten PMEP 210, den erwarteten FMEP 212, den gemessenen IMEP 260, den gemessenen PMEP 262 und den gemessenen NMEP 264.
Die Steuerung erzeugt bei 408 die erwartete und die gemessene Delta-Motordrehzahl 232 und 240 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die Steuerung kann die erwartete Delta-Motordrehzahl 232 basierend auf der geschätzten Trägheit 236 und der ersten Motordrehzahl 234 erzeugen. Die Steuerung kann die gemessene Delta-Motordrehzahl 240 basierend auf der zweiten Motordrehzahl 242 und der Kurbelwellenposition 244 erzeugen.
Die Steuerung erzeugt bei 412 die Delta-Motordrehzahlabweichung 252 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf der erwarteten und der gemessenen Delta-Motordrehzahl 232 und 240. Die Steuerung erzeugt die Delta-Motordrehzahlabweichung 252 basierend auf einer Differenz zwischen der erwarteten und der gemessenen Delta-Motordrehzahl 232 und 240. Die Steuerung erzeugt bei 416 die NMEP-Abweichung 282 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Die Steuerung kann die NMEP-Abweichung 282 basierend auf dem erwarteten BMEP 206, dem erwarteten NMEP 208, dem gemessenen NMEP 264 und der Delta-Motordrehzahlabweichung 252 erzeugen.
Die Steuerung erzeugt bei 420 die erste Offsetkorrektur 292 und die erste Steigungskorrektur 294. Die Steuerung erzeugt die erste Offsetkorrektur 292 und die erste Steigungskorrektur 294 basierend auf dem gemessenen NMEP 264, der NMEP-Abweichung 282 und dem erwarteten NMEP 208. Die Steuerung erzeugt bei 420 auch die zweite Offsetkorrektur 322 und die zweite Steigungskorrektur 324. Die Steuerung erzeugt die zweite Offsetkorrektur 322 und die zweite Steigungskorrektur 324 basierend auf der NMEP-Abweichung 282 und dem Zylinderdruck 266.
Die Steuerung erzeugt bei 424 die korrigierten MEPs für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Spezieller erzeugt die Steuerung den korrigierten NMEP 302, den korrigierten IMEP 304 und den korrigierten PMEP 306. Die Steuerung erzeugt die korrigierten MEPs jeweils basierend auf den gemessenen MEPs und basierend auf der ersten Offsetkorrektur 292 und der ersten Steigungskorrektur 294.
Die Steuerung erzeugt bei 424 auch den korrigierten Zylinderdruck 328. Die Steuerung erzeugt den korrigierten Zylinderdruck 328 basierend auf dem Zylinderdruck 266 und der zweiten Offset- sowie der zweiten Steigungskorrektur 322 und 324. Die Steuerung erzeugt bei 424 auch die zweiten korrigierten MEPs und die korrigierten Variablenwerte. Spezieller erzeugt die Steuerung bei 424 den zweiten korrigierten NMEP 332, den zweiten korrigierten IMEP 334, den zweiten korrigierten PMEP 336, den korrigierten CA50 340, den korrigierten RI 342 und/oder einen oder mehrere andere Werte. Die Steuerung erzeugt den zweiten korrigierten NMEP 332, den zweiten korrigierten IMEP 334, den zweiten korrigierten PMEP 336, den korrigierten CA50 340 und den korrigierten RI 342 basierend auf dem korrigierten Zylinderdruck 328 und der Kurbelwellenposition 244.
Die Steuerung regelt bei 428 einen oder mehrere Motorbetriebsparameter. Die Steuerung kann einen oder mehrere Motorbetriebsparameter basierend auf dem korrigierten NMEP 302, dem korrigierten IMEP 304, dem korrigierten PMEP 306, dem korrigierten Zylinderdruck 328, dem zweiten korrigierten NMEP 332, dem zweiten korrigierten IMEP 334, dem zweiten korrigierten PMEP 336, dem korrigierten CA50 340 und/oder dem korrigierten Rl 342 regeln oder anpassen. Obgleich die Steuerung derart dargestellt ist, dass sie nach 428 endet, kann das Verfahren 400 eine Veranschaulichung einer Steuerschleife sein, und die Steuerung kann zu 404 zurückkehren.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein erwarteter mittlerer effektiver Nettodruck (NMEP) (208) für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders (114) eines Motors (102) basierend auf einem erwarteten Bremsmoment (214), auf erwarteten Reibungs-Drehmomentverlusten (216), auf einem Motorunterdruck (218), auf einer Einlass-Nockenwellenposition (220) und/oder einer Auslass-Nockenwellenposition (222) erzeugt wird; eine erwartete Änderung (232) in einer Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus basierend auf einer ersten Motordrehzahl (234), einer geschätzten Antriebsstrang-Trägheit (236) und einem erwarteten mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP) (206) erzeugt wird, eine Differenz zwischen der erwarteten Änderung (232) in der Motordrehzahl und einer gemessenen Änderung (240) in der Motordrehzahl für den Verbrennungszyklus ermittelt wird, um eine Delta-Motordrehzahlabweichung (252) zu erzeugen; eine Abweichung für einen mittleren effektiven Nettodruck (NMEP-Abweichung) (282) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem erwarteten NMEP (208) für den Verbrennungszyklus, einem gemessenen NMEP (264) für den Verbrennungszyklus, dem erwarteten BMEP (206) und der Delta-Motordrehzahlabweichung (252) ermittelt wird; eine Offsetkorrektur (292) und eine Steigungskorrektur (294) basierend auf der NMEP-Abweichung (282) ermittelt werden; ein korrigierter NMEP (302) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem gemessenen NMEP (264), der Offsetkorrektur (292) und der Steigungskorrektur (294) erzeugt wird; und ein Motorbetriebsparameter basierend auf dem korrigierten NMEP (302) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der korrigierte NMEP (302) gleich einem Produkt der Steigungskorrektur (294) und einer Summe des gemessenen NMEP (264) und der Offsetkorrektur (292) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein gemessener indizierter mittlerer effektiver Druck (IMEP) (260) für den Verbrennungszyklus und ein Pumpverlust (262) in dem gemessenen IMEP für den Verbrennungszyklus erzeugt werden; ein korrigierter IMEP (304) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem gemessenen IMEP (260), der Offsetkorrektur (292) und der Steigungskorrektur (294) erzeugt wird; und ein korrigierter Pumpverlust (306) in dem gemessenen IMEP für den Verbrennungszyklus basierend auf dem gemessenen IMEP (260), der Offsetkorrektur (292) und der Steigungskorrektur (294) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine zweite Offsetkorrektur (322) und eine zweite Steigungskorrektur (324) basierend auf der NMEP-Abweichung (282) ermittelt werden; und ein korrigierter Zylinderdruck (328) basierend auf einem gemessenen Zylinderdruck (266), der zweiten Offsetkorrektur (322) und der zweiten Steigungskorrektur (324) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass ein korrigierter Wert (340) eines Kurbelwinkels, bei dem ein vorbestimmter Prozentanteil des Kraftstoffs während des Verbrennungszyklus in dem Zylinder (114) verbrannt wurde, basierend auf dem korrigierten Zylinderdruck (328) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass ein korrigierter Klingelindex (RI) (342) für den Verbrennungszyklus basierend auf dem korrigierten Zylinderdruck (328) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass die zweite Offsetkorrektur (322) und die zweite Steigungskorrektur (324) ferner basierend auf dem gemessenen Zylinderdruck (266) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der gemessene NMEP (264) basierend auf einem Zylinderdruck (266) und einer Kurbelwellenposition (244) ermittelt wird.