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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Steuerung von Motoraktuatoren.
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HINTERGRUND
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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.
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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/Kraftstoff-Gemisch 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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein erstes, zweites und drittes Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul, ein Skalierungsmodul und ein Aktuatorsteuermodul. Das erste Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul erzeugt einen ersten Zielwert für einen Verbrennungsparameter eines Motors basierend auf einem vorbestimmten Wert einer Verbrennungsstabilität des Motors. Das zweite Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul erzeugt einen zweiten Zielwert für den Verbrennungsparameter basierend auf einer vorbestimmten Kraftstoffeffizienz. Das Skalierungsmodul erzeugt einen skalierten Wert für den Verbrennungsparameter basierend auf dem ersten und dem zweiten Zielwert und einem skalaren Wert. Das dritte Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul erzeugt einen dritten Zielwert für den Verbrennungsparameter basierend auf dem ersten Zielwert und dem skalierten Wert. Das Aktuatorsteuermodul steuert zumindest einen Motoraktuator, der dem Verbrennungsparameter zugeordnet ist, basierend auf dem dritten Zielwert.
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Ein Verfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass ein erster Zielwert für einen Verbrennungsparameter eines Motors basierend auf einem vorbestimmten Wert einer Verbrennungsstabilität des Motors erzeugt wird; dass ein zweiter Zielwert für den Verbrennungsparameter basierend auf einer vorbestimmten Kraftstoffeffizienz erzeugt wird; dass ein skalierter Wert für den Verbrennungsparameter basierend auf dem ersten und dem zweiten Zielwert und einem skalaren Wert erzeugt wird; dass ein dritter Zielwert für den Verbrennungsparameter basierend auf dem ersten Zielwert und dem skalierten Wert erzeugt wird; und dass zumindest ein Motoraktuator, der dem Verbrennungsparameter zugeordnet ist, basierend auf dem dritten Zielwert gesteuert wird.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Einstellungspunkt-Erzeugungsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern von Motoraktuatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert Motoraktuatoren basierend auf einem Satz von Verbrennungs-Einstellungspunkten oder Zielwerten. Beispielhafte Verbrennungs-Einstellungspunkte umfassen eine Menge und einen Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung für ein Verbrennungsereignis, einen Zündfunkenzeitpunkt für ein Verbrennungsereignis, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis für das Verbrennungsereignis, Mengen von Sauerstoff und Abgas in einem Einlasskrümmer, einen Einlasskrümmerdruck, eine Nockenphasenstellerposition bzw. Nockenphasenstellerpositionen und eine Drosselöffnung, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Das ECM kann den Satz von Einstellungspunkten zu einer gegebenen Zeit unter Verwendung einer ersten vorbestimmten Beziehung oder einer zweiten vorbestimmten Beziehung erzeugen. Die erste vorbestimmte Beziehung (z. B. eine Funktion oder ein Kennfeld) wird basierend auf einem gewünschten Niveau einer Verbrennungsstabilität kalibriert. Die zweite vorbestimmte Beziehung (z. B. eine Funktion oder ein Kennfeld) wird basierend auf einem gewünschten Niveau einer Kraftstoffeffizienz kalibriert. Das ECM kann beispielsweise basierend auf einer Eingabe von einem Benutzer auswählen, welche der vorbestimmten Beziehungen verwendet werden soll.
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Das ECM der vorliegenden Offenbarung erzeugt zwei Sätze von Einstellungspunkten zu einer gegebenen Zeit: einen ersten Satz von Einstellungspunkten, der unter Verwendung der ersten vorbestimmten, Beziehung erzeugt wird, und einen zweiten Satz von Einstellungspunkten, der unter Verwendung der zweiten vorbestimmten Beziehung erzeugt wird. Das ECM erzeugt einen Satz mit Differenzen zwischen den Einstellungspunkten des ersten bzw. des zweiten Satzes und skaliert die Differenzen. Das ECM passt einen oder mehrere der Einstellungspunkte des ersten Satzes jeweils basierend auf den skalierten Differenzen selektiv an, um einen endgültigen Satz von Einstellungspunkten zu erzeugen.
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Der endgültige Satz von Einstellungspunkten schafft ein Gleichgewicht zwischen dem gewünschten Niveau der Verbrennungsstabilität und dem gewünschten Niveau der Kraftstoffeffizienz. Spezieller kann der endgültige Satz eine Verbrennung liefern, die relativ zu dem ersten Satz weniger stabil, aber relativ zu dem zweiten Satz stabiler ist. Zusätzlich liefert der endgültige Satz relativ zu dem ersten Satz eine Zunahme in der Kraftstoffeffizienz und relativ zu dem zweiten Satz eine Abnahme in der Kraftstoffeffizienz. Das ECM steuert die Motoraktuatoren basierend auf den Einstellungspunkten des endgültigen Satzes.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch 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. Bei verschiedenen Typen von Motoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, können die Zündkerze 124 und das Zündfunken-Aktuatormodul 122 weggelassen werden.
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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.
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Ein Verbrennungszyklus kann bei verschiedenen Implementierungen von dem Standpunkt des Zylinders 114 aus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfassen (d. h. 720° der Kurbelwellendrehung). Ein Verbrennungszyklus für den Zylinders 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.
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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. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 136 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 132 und 134 basierend auf Signalen von dem ECM 110 steuern. Die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung kann ebenso relativ zu der Position des Kolbens spezifiziert werden.
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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 Rad mit N Zähnen (nicht gezeigt) rotiert mit der Kurbelwelle. Ein Puls kann in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 erzeugt werden, wenn ein Zahn des Rades mit N Zähnen den Kurbelwellen-Positionssensor 142 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).
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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 Öltemperatursensor, einen oder mehrere Nockenwellen-Positionssensoren, einen oder mehrere Zylinderdrucksensoren und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren umfassen.
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Das ECM 110 umfasst ein Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul 180, das einen ersten Satz von Einstellungspunkten zum Steuern von Motoraktuatoren erzeugt, um unter den Betriebsbedingungen eine gewünschte Verbrennungsstabilität zu erreichen. Das Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul 180 erzeugt auch einen Satz von Einstellungspunkten zum Steuern der Motoraktuatoren, um unter den Betriebsbedingungen eine gewünschte Kraftstoffeffizienz zu erreichen. Das Steuern der Motoraktuatoren basierend auf den ersten Satz von Einstellungspunkten kann eine stabilere Verbrennung relativ zu den zweiten Satz von Einstellungspunkten liefern. Das Steuern der Motoraktuatoren basierend auf dem zweiten Satz von Einstellungspunkten kann eine Zunahme in der Kraftstoffeffizienz relativ zu dem ersten Satz von Einstellungspunkten liefern.
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Das Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul 180 ermittelt einen Satz von Differenzen jeweils zwischen den Einstellungspunkten des ersten und des zweiten Satzes. Das Einstellungspunkt-Erzeugungsmodul 180 skaliert die Differenzen selektiv und passt einen oder mehrere der Einstellungspunkte des ersten Satzes von Einstellungspunkten jeweils basierend auf den skalierten Differenzen selektiv an. Der selektiv angepasste Satz von Einstellungspunkten wird als ein endgültiger Satz von Einstellungspunkten bezeichnet, und der endgültige Satz von Einstellungspunkten kann ein Gleichgewicht zwischen der gewünschten Verbrennungsstabilität und der gewünschten Kraftstoffeffizienz schaffen.
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Ein Aktuatorsteuermodul 190 kann die Motoraktuatoren basierend auf den endgültigen Satz von Einstellungspunkten steuern. Lediglich beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 190 eine Kraftstoffeinspritzung (z. B. den Zeitpunkt, die Menge, die Anzahl der Einspritzungen, die Menge für jede Einspritzung usw.), eine Drosselöffnung, einen Zündfunkenzeitpunkt, einen Hub und/oder eine Dauer für Einlass- und/oder Auslassventile, einen Ladedruck einer Aufladeeinrichtung (z. B. eines Turboladers), eine Öffnung einer Abgasrückführung (AGR) und/oder einen oder mehrere andere geeignete Motoraktuatoren basierend auf den vierten Satz von Einstellungspunkten steuern.
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Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Einstellungspunkt-Erzeugungsmoduls 180 dargestellt. Ein erstes Einstellungspunktesatz-Erzeugungsmodul 204 erzeugt einen ersten Satz von Einstellungspunkten (einen ersten Einstellungspunktesatz) 208 basierend auf einer Motordrehzahl 212, einer Motortemperatur 216 und einer Motorlast 220, um unter den Betriebsbedingungen einen gewünschten (z. B. besten) Wert einer Verbrennungsstabilität 224 zu erreichen. Lediglich beispielhaft kann das erste Einstellungspunktesatz-Erzeugungsmodul 204 den ersten Einstellungspunktesatz 208 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit den Einstellungspunkten des ersten Einstellungspunktesatzes 208 in Beziehung setzt.
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Jeder Satz von Einstellungspunkten, wie beispielsweise der erste Einstellungspunktesatz 208, umfasst einen oder mehrere Zielwerte (oder Einstellungspunktwerte) jeweils für einen oder mehrere Verbrennungsparameter für ein nächstes Verbrennungsereignis des Zylinders 114. Lediglich beispielhaft kann ein Satz von Einstellungspunkten eine erste Kraftstoffmasse, die eingespritzt werden soll, einen ersten Zeitpunkt (z. B. einen Kurbelwellenwinkel) für einen Einspritzungsbeginn der ersten Kraftstoffmasse, eine zweite Kraftstoffmasse, die eingespritzt werden soll, einen zweiten Zeitpunkt für den Einspritzungsbeginn der zweiten Kraftstoffmasse und ein Verhältnis für die Aufteilung einer Kraftstoffmenge in mehrere Pulse umfassen. Der Satz von Einstellungspunkten kann zusätzlich oder alternativ einen dritten und einen vierten Zeitpunkt, zu denen die Zündkerze 124 aktiviert werden sollte, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ein Verhältnis von Sauerstoff zu zurückgeführtem Abgas in dem Einlasskrümmer 106 und/oder Einlass- und/oder Auslass-Nockenwellen-Phasenstellerwinkel umfassen. Der Satz von Einstellungspunkten kann zusätzlich oder alternativ einen Einlasskrümmerdruck oder ein Einlasskrümmervakuum, einen Kurbelwellenwinkel (CA), bei dem 50% des eingespritzten Kraftstoffs in dem Zylinder 114 verbrannt sein sollte (was als CA50 bezeichnet wird) und/oder mehrere andere Zielwerte jeweils für einen oder mehrere andere Verbrennungsparameter umfassen.
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Die Motordrehzahl 212 kann beispielsweise basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 erzeugt werden, das durch den Kurbelwellen-Positionssensor 142 erzeugt wird. Lediglich beispielhaft kann die Motordrehzahl 212 basierend auf einer Zeitdauer zwischen den steigenden Flanken zweier Pulse in dem Kurbelwellen-Positionssignal 146 und basierend auf einer Rotationsdistanz zwischen den steigenden Flanken der zwei Pulse erzeugt werden, wobei die steigenden Flanken zumindest um 90 Grad (der Kurbelwellendrehung) separiert sind. Die Motortemperatur 216 kann beispielsweise basierend auf einer Motorkühlmitteltemperatur, einer Motoröltemperatur, einer Lufttemperatur (z. B. der Umgebungstemperatur oder der IAT) und/oder basierend auf einer oder mehreren anderen geeigneten Temperaturen erzeugt werden. Die Motorlast 220 kann beispielsweise basierend auf einem oder mehreren Motorluftströmungsparametern erzeugt werden, wie beispielsweise einem Verhältnis der MAF zu einer maximalen MAF. Zusätzlich oder alternativ kann die Motorlast 220 beispielsweise basierend auf einem oder mehreren Motordrehmomentparametern erzeugt werden, wie beispielsweise einem Bremsmoment, einem Nettodrehmoment und/oder einem indizierten Drehmoment. Zusätzlich oder alternativ kann die Motorlast 220 beispielsweise basierend auf einem oder mehreren Parametern für einen effektiven Motordruck erzeugt werden, wie beispielsweise einem mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP), einem mittleren effektiven Nettodruck (NMEP) und/oder einem indizierten mittleren effektiven Druck (IMEP). Die Verbrennungsstabilität 224 kann beispielsweise basierend auf einem IMEP-Parameter, wie beispielsweise einem Variationskoeffizienten (COV) des IMEP, einer Änderung in dem IMEP oder einem anderen geeigneten Wert erzeugt werden, der die Verbrennungsstabilität angibt.
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Ein zweites Einstellungspunktesatz-Erzeugungsmodul 228 erzeugt einen zweiten Satz von Einstellungspunkten (einen zweiten Einstellungspunktesatz) 232 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216 und der Motorlast 220, um für die Betriebsbedingungen eine gewünschte (z. B. beste) Kraftstoffeffizienz zu erreichen. Lediglich beispielhaft kann das zweite Einstellungspunktesatz-Erzeugungsmodul 228 den zweiten Einstellungspunktesatz 232 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit den Einstellungspunkten des zweiten Einstellungspunktesatzes 232 in Beziehung setzt. Der zweite Einstellungspunktesatz 232 umfasst einen oder mehrere Zielwerte jeweils für einen oder mehrere Verbrennungsparameter, für die auch Zielwerte in dem ersten Einstellungspunktesatz 208 enthalten sind. Auf diese Weise können der erste und der zweite Einstellungspunktesatz 208 und 232 jeweils einen Zielwert für jeden der gegebenen Verbrennungsparameter umfassen. Einer oder mehrere der Zielwerte in dem zweiten Einstellungspunktesatz 232 können von den entsprechenden Zielwerten in dem ersten Einstellungspunktesatz 208 verschieden sein.
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Jeder Satz von Einstellungspunkten (z. B. der erste Einstellungspunktesatz
208 und der zweite Einstellungspunktesatz
232) kann bei verschiedenen Implementierungen als eine Vektormatrix verkörpert werden (d. h. als eine Matrix mit nur einer Zeile oder Spalte). Eine beispielhafte Vektormatrix, die einen Satz von Einstellungspunkten darstellt, wie beispielsweise den ersten Einstellungspunktesatz
208 oder den zweiten Einstellungspunktesatz
232, ist nachstehend angegeben
Einstellungspunkt für Parameter 1 |
Einstellungspunkt für Parameter 2 |
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Einstellungspunkt für Parameter N |
wobei der Einstellungspunkt für Parameter N der Zielwert für den N-ten Verbrennungsparameter in der Vektormatrix ist und N eine ganze Zahl größer als Null ist.
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Ein Differenzermittlungsmodul
236 erzeugt einen Satz von Differenzen (einen Differenzensatz)
240 basierend auf dem ersten und dem zweiten Einstellungspunktesatz
208 und
232. Spezieller erzeugt das Differenzermittlungsmodul
236 den Differenzensatz
240 basierend auf Differenzen zwischen den entsprechenden Zielwerten des ersten bzw. zweiten Einstellungspunktesatzes
208 und
232. Lediglich beispielhaft kann das Differenzermittlungsmodul
236 den Differenzensatz
240 gleich dem ersten Einstellungspunktesatz
208 (in Matrixform) minus den zweiten Einstellungspunktesatz
232 (in Matrixform) setzen. Eine beispielhafte Vektormatrix, welche die Einträge des Differenzensatzes
240 und die Weise darstellt, wie die Einträge des Differenzensatzes
240 berechnet werden können, ist nachstehend angegeben.
Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz |
Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz |
... |
Einstellungspunkt für Parameter N aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter N aus dem zweiten Einstellungspunktesatz |
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Ein Skalierungsmodul
244 erzeugt einen skalierten Satz von Differenzen (einen skalierten Differenzensatz)
248 basierend auf dem Differenzensatz
240 und einem Einstellungspunkt-Skalar
252. Lediglich beispielhaft kann das Skalierungsmodul
244 den skalierten Einstellungspunktesatz
248 gleich dem Produkt des Differenzensatzes
240 (in Matrixform) und des Einstellungspunkt-Skalars
252 (z. B. einer 1×1-Matrix) setzen. Eine beispielhafte Vektormatrix, welche die Einträge des skalierten Differenzensatzes
248 und die Weise darstellt, wie die Einträge des skalierten Differenzensatzes
248 berechnet werden können, ist nachstehend angegeben.
Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz) |
Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz) |
... |
Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter N aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter N aus dem zweiten Einstellungspunktesatz) |
wobei Skalar der Einstellungspunkt-Skalar
252 ist. Der Einstellungspunkt-Skalar
252 wird nachstehend in weiterem Detail diskutiert.
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Ein Modul
256 zur Erzeugung eines endgültigen Einstellungspunktesatzes erzeugt einen endgültigen Einstellungspunktesatz
260 basierend auf dem ersten Einstellungspunktesatz
208 und dem skalierten Differenzensatz
248. Spezieller erzeugt das Modul
256 zur Erzeugung des endgültigen Einstellungspunktesatzes den endgültigen Einstellungspunktesatz
260 basierend auf Differenzen zwischen den entsprechenden Zielwerten jeweils des ersten Einstellungspunktesatzes
208 und des skalierten Differenzensatzes
248. Lediglich beispielhaft kann das Modul
256 zur Erzeugung des endgültigen Einstellungspunktesatzes den endgültigen Einstellungspunktesatz
260 gleich dem ersten Einstellungspunktesatz
208 (in Matrixform) minus den skalierten Differenzensatz
248 (in Matrixform) setzen. Eine beispielhafte Vektormatrix, welche die Einträge des endgültigen Einstellungspunktesatzes
260 und die Weise darstellt, wie die Einträge des endgültigen Einstellungspunktesatzes
260 berechnet werden können, ist nachstehend angegeben.
Parameter 1 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 1 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz) |
Parameter 2 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter 2 aus dem zweiten Einstellungspunktesatz) |
... |
Parameter N aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Skalar·(Einstellungspunkt für Parameter N aus dem ersten Einstellungspunktesatz-Einstellungspunkt für Parameter N aus dem zweiten Einstellungspunktesatz)-Parameter N aus dem ersten Einstellungspunktesatz |
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Das Aktuatorsteuermodul 190 steuert die Motoraktuatoren basierend auf dem endgültigen Einstellungspunktesatz 260. Lediglich beispielhaft kann das Aktuatorsteuermodul 190 das Kraftstoff-Aktuatormodul 120 basierend auf einem oder mehreren Einstellungspunkten des endgültigen Einstellungspunktesatzes 260 steuern. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Aktuatorsteuermodul 190 das Zündfunken-Aktuatormodul 122 und/oder das Drossel-Aktuatormodul 112 basierend auf einem oder mehreren Einstellungspunkten des endgültigen Einstellungspunktesatzes 260 steuern. Bei verschiedenen Implementierungen können ein oder mehrere Offsets, Skalare und/oder andere Anpassungen auf einen oder mehrere der Einstellungspunkte des endgültigen Einstellungspunktesatzes 260 angewendet werden, bevor diese durch das Aktuatorsteuermodul 190 verwendet werden.
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Ein Einstellungspunkt-Skalarerzeugungsmodul 264 erzeugt den Einstellungspunkt-Skalar 252 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motorlast 220 und der Verbrennungsstabilität 224. Das Skalierungsmodul 244 erzeugt den Einstellungspunkt-Skalar 252 ferner basierend auf einem gelernten Skalar 268. Lediglich beispielhaft kann das Einstellungspunkt-Skalarerzeugungsmodul 264 den Einstellungspunkt-Skalar 252 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motorlast 220, die Verbrennungsstabilität 224 und den gelernten Skalar 268 in Beziehung setzt.
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Ein Skalarlernmodul 272 gezeugt den gelernten Skalar 268. Das Skalarlernmodul 272 kann den gelernten Skalar 268 auf einen vorbestimmten Wert setzen, wenn ein Zündungssystem eingeschaltet wird. Der vorbestimmte Wert kann basierend auf dem gewünschten Wert für die Verbrennungsstabilität 224 oder basierend auf einem anderen geeigneten Wert der Verbrennungsstabilität 224 festgelegt werden.
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Wenn sich ein Lernsignal 276 in einem aktiven Zustand befindet, kann das Skalarlernmodul 272 den gelernten Skalar 268 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216, der Motorlast 220 und/oder der Verbrennungsstabilität 224 selektiv anpassen (d. h. erhöhen und/oder verringern). Lediglich beispielhaft kann das Skalarlernmodul 272 den gelernten Skalar 268 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216, der Motorlast 220 und/oder der Verbrennungsstabilität anpassen, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen. Das Skalarlernmodul 272 kann beginnen, den gelernten Skalar von dem vorbestimmten Wert aus anzupassen, wenn das Lernsignal 276 von einem inaktiven Zustand in den aktiven Zustand übergeleitet wird. Das Skalarlernmodul 272 kann den gelernten Skalar 268 auf einen Skalargrenzwert 280 begrenzen.
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Ein Grenzenerzeugungsmodul 282 kann den Skalargrenzwert 280 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216 und/oder der Motorlast 220 erzeugen. Lediglich beispielhaft kann das Grenzenerzeugungsmodul 282 den Skalargrenzwert 280 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit dem Skalargrenzwert 280 in Beziehung setzt. Der Skalargrenzwert 280 kann auf dem gewünschten Wert der Verbrennungsstabilität 224 oder auf einem anderen geeigneten Wert der Verbrennungsstabilität 224 basieren.
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Wenn sich ein Verlernsignal 284 in einem aktiven Zustand befindet, kann das Skalarlernmodul 272 den gelernten Skalar 268 in Richtung des vorbestimmten Werts anpassen. Das Skalarlernmodul 272 kann den gelernten Skalar 268 mit einer vorbestimmten Rate in Richtung des vorbestimmten Werts anpassen, wenn sich das Verlernsignal 284 in dem aktiven Zustand befindet. Nachdem der vorbestimmte Wert erreicht wurde, kann das Skalarlernmodul 272 den gelernten Skalar auf dem vorbestimmten Wert halten, bis sich das Verlernsignal 284 in dem inaktiven Zustand befindet und sich das Lernsignal 276 in dem aktiven Zustand befindet.
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Ein Auslösungsmodul 288 kann das Lernsignal 276 und das Verlernsignal 284 erzeugen. Das Auslösungsmodul 288 kann das Lernsignal 276 und das Verlernsignal 284 basierend auf einer Motorlaufzeit 292, einem Motorbetriebszustand 294 und einer Zeitdauer 296 für den Motorbetriebszustand erzeugen. Die Motorlaufzeit 292 kann angeben, wie lange (d. h. für welche Zeitdauer) der Motor 102 seit dem letzten Motorstartereignis gelaufen ist oder wann das Zündungssystem zuletzt eingeschaltet wurde. Der Motorbetriebszustand 294 kann beispielsweise einen Betriebsänderungszustand, einen Betriebszustand mit weit offener Drossel (WOT), einen Betriebszustand mit stationärem Fahren (SS-Fahrbetriebszustand), einen Leerlaufbetriebszustand und/oder einen oder mehrere andere geeignete Motorbetriebszustände umfassen. Die Zeitdauer 296 für den Motorbetriebszustand kann angeben, wie lange (d. h. für welche Zeitdauer) der Motorbetriebszustand 294 derselbe gewesen ist.
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Lediglich beispielhaft kann das Auslösungsmodul 288 das Verlernsignal 284 selektiv auf den aktiven Zustand setzen, wenn der Motorbetriebszustand 294 ein vorbestimmter Motorbetriebszustand ist und die Motorlaufzeit 292 größer als eine vorbestimmte Zeitdauer ist. Die vorbestimmte Motorbetriebsbedingung kann beispielsweise die WOT-Betriebsbedingung sein. Der Motor 102, der für die vorbestimmte Zeitdauer in dem WOT-Betriebszustand läuft, kann Einstellungen in dem Motor 102 löschen. Daher kann das Skalarlernmodul 272 den gelernten Skalar 268 für ein erneutes Lernen auf den vorbestimmten Wert zurücksetzen. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Auslösungsmodul 288 das Lernsignal 276, selektiv auf den aktiven Zustand setzen, wenn der Motorbetriebszustand 294 für eine vorbestimmte Zeitdauer der SS-Fahrbetriebszustand oder der Leerlaufzustand ist.
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Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm 300 dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern von Motoraktuatoren zeigt. Die Steuerung kann mit 304 beginnen, wo die Steuerung den ersten und den zweiten Einstellungspunktesatz 208 und 232 erzeugt. Der erste und der zweite Einstellungspunktesatz 208 und 232 umfassen jeweils entsprechende Zielwerte für die Verbrennungsparameter. Die Steuerung erzeugt den ersten und den zweiten Einstellungspunktesatz 208 und 232 basierend auf der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216 und der Motorlast 220. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung den ersten Einstellungspunktesatz 208 unter Verwendung einer ersten Funktion oder eines ersten Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit dem ersten Einstellungspunktesatz 208 in Beziehung setzt. Die Steuerung kann den zweiten Einstellungspunktesatz 232 unter Verwendung einer zweiten, anderen Funktion oder eines zweiten, anderen Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit dem zweiten Einstellungspunktesatz 232 in Beziehung setzt. Die erste Funktion oder das erste Kennfeld kann basierend auf dem gewünschten Wert der Verbrennungsstabilität 224 kalibriert werden, während die zweite Funktion oder das zweite Kennfeld basierend auf dem gewünschten Wert der Kraftstoffeffizienz kalibriert werden kann.
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Bei 308 erzeugt die Steuerung den Differenzensatz 240 basierend auf Differenzen zwischen den jeweiligen entsprechenden Zielwerten des ersten und des zweiten Einstellungspunktesatzes 208 und 232. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung den Differenzensatz 240 (in Matrixform) gleich dem ersten Einstellungspunktesatz 208 (in Matrixform) minus den zweiten Einstellungspunktesatz 232 (in Matrixform) setzen. Die Steuerung erzeugt bei 312 den Skalargrenzwert 280. Die Steuerung kann den Skalargrenzwert 280 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds erzeugen, die bzw. das die Motordrehzahl 212, die Motortemperatur 216 und die Motorlast 220 mit dem Skalargrenzwert 280 in Beziehung setzt.
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Bei 316 erzeugt die Steuerung den gelernten Skalar 268. Die Steuerung kann den gelernten Skalar 268 selektiv mit dem vorbestimmten Wert initialisieren, der basierend auf dem gewünschten Niveau der Verbrennungsstabilität 224 festgelegt werden kann. Die Steuerung kann den gelernten Skalar 268 während des Motorbetriebs basierend auf der Verbrennungsstabilität 224, der Motordrehzahl 212, der Motortemperatur 216 und/oder der Motorlast 220 selektiv anpassen. Die Steuerung begrenzt den gelernten Skalar 268 auf den Skalargrenzwert 280.
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Die Steuerung erzeugt bei 320 den Einstellungspunkt-Skalar 252 basierend auf der Verbrennungsstabilität 224, der Motordrehzahl 212, der Motorlast 220 und dem gelernten Skalar 268. Die Steuerung erzeugt bei 324 den skalierten Differenzensatz 248 basierend auf dem Einstellungspunkt-Skalar 252 und dem Differenzensatz 240. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung den skalierten Differenzensatz 248 (in Matrixform) auf das Produkt des Differenzensatzes 240 (in Matrixform) und des Einstellungspunkt-Skalars 252 setzen.
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Bei 328 erzeugt die Steuerung den endgültigen Einstellungspunktesatz 260. Die Steuerung erzeugt den endgültigen Einstellungspunktesatz 260 basierend auf dem ersten Einstellungspunktesatz 208 und dem skalierten Differenzensatz 248. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung den endgültigen Einstellungspunktesatz 260 (in Matrixform) basierend auf dem ersten Einstellungspunktesatz 208 (in Matrixform) minus den skalierten Differenzensatz 248 (in Matrixform) festlegen. Die Steuerung kann einen oder mehrere der Zielwerte des endgültigen Einstellungspunktesatzes 260 derart gleich den entsprechenden Zielwerten des ersten Einstellungspunktesatzes 208 setzen, dass die Zielwerte des ersten Einstellungspunktesatzes 208 nicht durch die entsprechenden Werte des skalierten Differenzensatzes 248 angepasst werden. Die Steuerung steuert die Motoraktuatoren bei 332 selektiv basierend auf dem endgültigen Einstellungspunktesatz 260.
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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.