DE102013113749B4

DE102013113749B4 - Verfahren zum Steuern einer Drehmomentausgabe eines Motors beim Einschalten oder Ausschalten einer mit dem Motor gekoppelten Wasserpumpe

Info

Publication number: DE102013113749B4
Application number: DE102013113749.0A
Authority: DE
Inventors: Stephen Paul Levijoki; Christopher Harold Knieper
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: DE102013113749A1; CN103867315A; US9086026B2; US20140172273A1; CN103867315B

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:
eine Wasserpumpe (140) zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, wobei die Wasserpumpe (140) ein Kühlmittel durch einen Motor (102) zirkuliert, wenn die Wasserpumpe (140) eingeschaltet ist;
ein erster Aktuator des Motors (102) basierend auf einer ersten Drehmomentanforderung gesteuert wird und ein zweiter Aktuator des Motors (102) basierend auf einer zweiten Drehmomentanforderung gesteuert wird;
eine Drehmomentreserve, bevor die Wasserpumpe (140) ein- oder ausgeschaltet wird, basierend auf einer Änderung in der Motorlast eingestellt wird, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe (140) ein- oder ausgeschaltet wird, wobei die Drehmomentreserve eine Differenz zwischen der ersten Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung ist;
die Drehmomentreserve verringert wird, nachdem die Wasserpumpe (140) eingeschaltet wird;
die Drehmomentreserve weiter verringert wird, bevor die Wasserpumpe (140) ausgeschaltet wird, und
der zweite Aktuator eingestellt wird, um eine Zunahme in einer Motordrehzahl (516) zu verhindern, wenn die Wasserpumpe (140) abgeschaltet wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zum Steuern einer Drehmomentausgabe eines Motors, wenn eine mit dem Motor gekoppelte Wasserpumpe eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
HINTERGRUND
Motor-Wasserpumpen sind typischerweise riemengetriebene Zentrifugalpumpen, die ein Kühlmittel durch einen Motor zirkulieren, um den Motor zu kühlen. Das Kühlmittel wird durch einen Einlass aufgenommen, der in der Nähe des Zentrums einer Pumpe angeordnet ist, und ein Laufrad in der Pumpe drängt das Kühlmittel zu der Außenseite der Pumpe. Das Kühlmittel wird aus einem Kühler aufgenommen, und das Kühlmittel, das die Pumpe verlässt, strömt durch einen Motorblock und einen Zylinderkopf, bevor es zu dem Kühler zurückkehrt.
Bei einer herkömmlichen Wasserpumpe steht das Laufrad stets mit einer riemengetriebenen Scheibe in Eingriff. Daher zirkuliert die Pumpe das Kühlmittel durch den Motor, wann immer der Motor läuft. Im Gegensatz dazu umfasst eine umschaltbare Wasserpumpe eine Kupplung, die das Laufrad in Eingriff und außer Eingriff bringt, um die Pumpe ein- bzw. auszuschalten. Die Pumpe kann ausgeschaltet werden, um die Zeit zu verringern, die zum Aufwärmen des Motors bei einem Start erforderlich ist, und/oder um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, und die Pumpe kann eingeschaltet werden, um den Motor zu kühlen.
In der DE 10 2009 033 429 A1 ist ein Verfahren zur Drehmomentkompensation in einen Motor beschrieben, wobei ein erster Aktuator des Motors basierend auf einer ersten Drehmomentanforderung gesteuert wird und ein zweiter Aktuator des Motors basierend auf einer zweiten Drehmomentanforderung gesteuert wird. Bevor ein Klimaanlagenkompressor oder ein anderes Nebenaggregat des Motors ein- oder ausgeschaltet wird, wird eine Drehmomentreserve basierend auf einer Änderung in der Motorlast eingestellt, die erwartet wird, wenn der Klimaanlagenkompressor oder ein anderes Nebenaggregat ein- oder ausgeschaltet wird, wobei die Drehmomentreserve eine Differenz zwischen der ersten Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung ist. Ferner wird die Drehmomentreserve verringert, bevor der Klimaanlagenkompressor oder ein anderes Nebenaggregat ausgeschaltet wird, und der zweite Aktuator wird eingestellt, um eine Zunahme in der Motordrehzahl zu verhindern, wenn der Klimaanlagenkompressor oder ein anderes Nebenaggregat ausgeschaltet wird.
Die US 2010 / 0 268 436 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren.
In der DE 102 41 885 A1 ist ebenfalls ein ähnliches Verfahren beschrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Abnahme oder Zunahme der Drehzahl eines Motors beim Ein- oder Ausschalten einer mit dem Motor gekoppelten Wasserpumpe verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst, dass eine Wasserpumpe zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird. Die Wasserpumpe zirkuliert ein Kühlmittel durch den Motor, wenn die Wasserpumpe eingeschaltet ist. Ein erster Aktuator des Motors wird basierend auf einer ersten Drehmomentanforderung gesteuert, und ein zweiter Aktuator des Motors wird basierend auf einer zweiten Drehmomentanforderung gesteuert. Bevor die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird, wird eine Drehmomentreserve basierend auf einer Änderung in der Motorlast eingestellt, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird. Die Drehmomentreserve ist eine Differenz zwischen der ersten Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 und 3 Funktionsblockdiagramme eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind;
4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
5 eine Graphik ist, die beispielhafte Steuersignale und beispielhafte Sensorsignale gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Steuersystem und ein Steuerverfahren können eine Wasserpumpe basierend auf Kühlungsanforderungen eines Motors ein- oder ausschalten. Die Wasserpumpe kann eingeschaltet werden, um den Motor zu kühlen. Die Wasserpumpe kann ausgeschaltet werden, um die Zeit zu verringern, die zum Aufwärmen des Motors bei einem Start erforderlich ist, und/oder um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Wenn die Wasserpumpe eingeschaltet wird, kann die Drehzahl des Motors aufgrund einer Zunahme in der Motorlast abnehmen. Wenn die Wasserpumpe ausgeschaltet wird, kann die Motordrehzahl aufgrund einer Abnahme in der Motorlast zunehmen.
Ein Steuersystem und ein Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung stellen die Drehmomentausgabe eines Motors unter Verwendung eines schnellen Aktuators ein, wenn eine Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird, um eine resultierende Änderung in der Motorlast zu kompensieren. Dies verhindert eine abrupte Änderung in der Motordrehzahl, wenn die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird. Das Einstellen der Drehmomentausgabe des Motors unter Verwendung eines schnellen Motoraktuators anstelle eines langsamen Motoraktuators vermeidet Verzögerungen, die mit dem Einstellen langsamer Motoraktuatoren verbunden sind.
Langsame Motoraktuatoren können basierend auf einer vorausgesagten Drehmomentanforderung gesteuert werden, und schnelle Motoraktuatoren können basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung gesteuert werden. Bei einem Motor mit Funkenzündung kann eine Zündkerze ein schneller Motoraktuator sein, und ein Drosselventil kann ein langsamer Motoraktuator sein. Bei einem Motor mit Kompressionszündung kann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ein schneller Motoraktuator sein, und Aktuatoren, welche die Einlassluftströmung beeinflussen, wie beispielsweise eine Laddruckeinrichtung und ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil), können langsame Motoraktuatoren sein.
Eine Drehmomentreserve wird derart eingestellt, bevor die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird, dass die Drehmomentausgabe des Motors unter Verwendung des schnellen Motoraktuators eingestellt werden kann. Die Drehmomentreserve ist eine Differenz zwischen der vorausgesagten Drehmomentanforderung und der Momentandrehmomentanforderung. Die Drehmomentreserve kann erhöht werden, bevor die Wasserpumpe eingeschaltet wird. Anschließend, wenn die Wasserpumpe eingeschaltet wird, kann der schnelle Motoraktuator angepasst werden, um eine Abnahme in der Motordrehzahl aufgrund des Einschaltens der Wasserpumpe zu verhindern. Die Drehmomentreserve kann verringert werden, bevor die Wasserpumpe ausgeschaltet wird. Anschließend, wenn die Wasserpumpe ausgeschaltet wird, kann der schnelle Motoraktuator angepasst werden, um eine Zunahme in der Motordrehzahl aufgrund des Ausschaltens der Wasserpumpe zu verhindern.
Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung eines Motorsystems 100 einen Motor 102. Der Motor 102 verbrennt ein Luft/Kraftstoffgemisch, 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. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Gemäß einem Beispiel umfasst das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt. 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 mehrere 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 einige der Zylinder selektiv 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 Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis 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. Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann der Motor 102 ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert. Die Zündkerze 128 erzeugt wiederum einen Zündfunken, der 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 ein Zündfunkenzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
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 zum 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 Kühlungssystem 136 für den Motor 102 umfasst einen Kühler 138 und eine Wasserpumpe 140. Der Kühler 138 kühlt ein Kühlmittel, das durch den Kühler 138 strömt. Die Wasserpumpe 140 ist eine umschaltbare Wasserpumpe, die das Kühlmittel durch den Motor 102 und den Kühler 138 zirkuliert, wenn die Wasserpumpe140 eingeschaltet ist. Das Kühlmittel strömt aus dem Kühler 138 zu der Wasserpumpe 140 und aus der Wasserpumpe 140 über einen Einlassschlauch 142 zu dem Motor 102. Das Kühlmittel strömt aus dem Motor 102 über einen Auslassschlauch 144 zu dem Kühler 120. Ein Pumpen-Aktuatormodul 146 schaltet die Wasserpumpe 140 basierend auf Anweisungen ein oder aus, die von dem ECM 114 empfangen werden.
Gemäß einem Beispiel ist die Wasserpumpe 140 eine elektrische Pumpe. Gemäß einem anderen Beispiel ist die Wasserpumpe 140 eine Zentrifugalpumpe, die ein Laufrad und eine Kupplung umfasst, welche das Laufrad selektiv mit einer Riemenscheibe in Eingriff bringt, die durch einen Riemen angetrieben wird, der mit der Kurbelwelle verbunden ist. Die Kupplung bringt das Laufrad mit der Riemenscheibe in Eingriff, und sie bringt das Laufrad außer Eingriff der Riemenscheibe, wenn die Wasserpumpe 140 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Das Kühlmittel kann durch einen Einlass in die Wasserpumpe 140 eintreten, der in der Nähe des Zentrums der Wasserpumpe 140 angeordnet ist, und das Laufrad kann das Kühlmittel radial nach außen zu einem Auslass drängen, der an der Außenseite der Wasserpumpe 140 angeordnet ist.
Das Motorsystem 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 die 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 Motorsystem 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.
Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. 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. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 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 Motorsystem 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 Ziel-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 eine Zündfunkenvorverstellung bezogen auf einen Kolben-TDC sein kann. Andere Aktuatoren können das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte einer Kraftstoffzufuhrrate, einem Ladedruck bzw. einer AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Soll-Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Fahrerdrehmomentmodul 202. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 ermitteln. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einer Eingabe von einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 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 Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung von dem Fahrerdrehmomentmodul 202 und anderen Achsendrehmomentanforderungen. Ein Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Die Drehmomentanforderungen können absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und Rampenanforderungen umfassen. Lediglich beispielhaft können die Rampenanforderungen eine Anforderung umfassen, dass das Drehmoment bis zu einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig abnimmt oder dass das Drehmoment von einem minimalen Motorabschaltdrehmoment rampenartig zunimmt. Relative Drehmomentanforderungen können vorübergehende oder dauerhafte Drehmomentverringerungen oder -zunahmen umfassen.
Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsendrehmoment die Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche in einer anderen Richtung rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
Die Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Achsendrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Die Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit können das Achsendrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Achsendrehmomentanforderungen können auch von Fahrzeugstabilitätskontrollsystemen hervorgerufen werden.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Wie nachstehend beschrieben ist, können die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 durch andere Module des ECM 114 selektiv angepasst werden, bevor sie verwendet werden, um Aktuatoren des Motorsystems 100 zu steuern.
Allgemein ausgedrückt ist die Momentandrehmomentanforderung der Betrag des derzeitigen Soll-Achsendrehmoments, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung der Betrag des Achsendrehmoments ist, der kurzfristig benötigt werden kann. Das ECM 114 steuert daher das Motorsystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das der Momentandrehmomentanforderung gleich ist. Verschiedene Kombinationen von Aktuatorwerten können jedoch zu demselben Achsendrehmoment führen. Das ECM 114 kann daher die Aktuatorwerte steuern, um einen schnelleren Übergang zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung zu ermöglichen, während das Achsendrehmoment weiterhin bei der Momentdrehmomentanforderung gehalten wird.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf der Fahrerdrehmomentanforderung basieren. Die Momentandrehmomentanforderung kann kleiner als die vorausgesagte Drehmomentanforderung sein, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung auf einer vereisten Oberfläche einen Radschlupf verursacht. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Verringerung mittels der Momentandrehmomentanforderung anfordern, und das ECM 114 verringert das Drehmoment, das durch das Motorsystem 100 erzeugt wird, auf die Momentandrehmomentanforderung. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100 jedoch derart, dass das Motorsystem 100 das Erzeugen der vorausgesagten Drehmomentanforderung schnell wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf aufhört.
Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung und der höheren vorausgesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve repräsentiert den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments, den das Motorsystem 100 mit einer minimalen Verzögerung zu produzieren beginnen kann. Schnelle Motoraktuatoren werden verwendet, um das momentane Achsendrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Nachstehend ist detaillierter beschrieben, wie die schnellen Motoraktuatoren im Gegensatz zu den langsamen Motoraktuatoren definiert sind.
Bei verschiedenen Implementierungen können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment in einem Bereich variieren, wobei der Bereich durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt wird. Bei solchen Implementierungen ist die obere Grenze des Bereichs die vorausgesagte Drehmomentanforderung, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Motoraktuatoren begrenzt ist. Lediglich beispielhaft können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment nur um einen ersten Betrag verringern, wobei der erste Betrag ein Maß der Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren ist. Der erste Betrag kann basierend auf Motorbetriebsbedingungen variieren, die durch die langsamen Motoraktuatoren festgelegt werden. Wenn sich die Momentandrehmomentanforderung in dem Bereich befindet, können die schnellen Motoraktuatoren eingestellt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der Momentandrehmomentanforderung ist. Wenn das ECM 114 anfordert, dass die vorausgesagte Drehmomentanforderung ausgegeben wird, können die schnellen Motoraktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment auf die obere Grenze des Bereichs zu verändern, welche die vorausgesagte Drehmomentanforderung ist.
Allgemein ausgedrückt können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment schneller verändern, als dies die langsamen Motoraktuatoren können. Die langsamen Aktuatoren können langsamer als die schnellen Motoraktuatoren auf Änderungen ihrer jeweiligen Aktuatorwerte ansprechen. Ein langsamer Aktuator kann beispielsweise mechanische Komponenten umfassen, die Zeit erfordern, um sich in Ansprechen auf eine Änderung des Aktuatorwerts von einer Position in eine andere zu bewegen. Ein langsamer Aktuator kann auch durch die Zeitspanne charakterisiert werden, die er benötigt, um damit zu beginnen, das Achsendrehmoment zu verändern, sobald der langsame Motoraktuator den veränderten Aktuatorwert zu implementieren beginnt. Allgemein wird diese Zeitspanne für langsame Motoraktuatoren länger als für schnelle Motoraktuatoren sein. Sogar nachdem sich das Achsendrehmoment zu verändern beginnt, kann das Achsendrehmoment zusätzlich länger benötigen, um auf eine Änderung in einem langsamen Aktuator anzusprechen.
Lediglich beispielhaft kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die langsamen Aktuatoren auf Werte festlegen, die dem Motorsystem 100 ermöglichen würden, die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wenn die schnellen Motoraktuatoren auf geeignete Werte eingestellt werden würden. In der Zwischenzeit kann das ECM 114 die Aktuatorwerte für die schnellen Aktuatoren auf Werte einstellen, die für die gegebenen Werte der langsamen Aktuatoren bewirken, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung anstelle der vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Motorsystem 100 die Momentandrehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 114 entscheidet, das Achsendrehmoment von der Momentandrehmomentanforderung zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung überzuleiten, ändert das ECM 114 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Motoraktuatoren auf Werte, die der vorausgesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die Aktuatorwerte der langsamen Aktuatoren bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt wurden, ist das Motorsystem 100 in der Lage, die vorausgesagte Drehmomentanforderung nach nur einer solchen Verzögerung zu erzeugen, die den schnellen Motoraktuatoren zuzuschreiben ist. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung vermieden, die ansonsten aus einem Verändern des Achsendrehmoments unter Verwendung der langsamen Motoraktuatoren resultieren würde.
Lediglich beispielhaft kann dann, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die Momentandrehmomentanforderung aufgrund einer vorübergehenden Drehmoment-Verringerungsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung ist. Alternativ kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die vorausgesagte Drehmomentanforderung über die Fahrerdrehmomentanforderung hinaus erhöht wird, während die Momentandrehmomentanforderung bei der Fahrerdrehmomentanforderung gehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen in dem erforderlichen Achsendrehmoment ausgleichen. Lediglich beispielhaft können plötzliche Lasten von einer Klimaanlage oder einer Servolenkungspumpe ausgeglichen werden, indem die Momentandrehmomentanforderung erhöht wird. Wenn die Zunahme der Momentandrehmomentanforderung kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell erzeugt werden, indem die schnellen Aktuatoren verwendet werden. Die vorausgesagte Drehmomentanforderung kann anschließend ebenso erhöht werden, um die vorhergehende Drehmomentreserve wieder herzustellen.
Eine andere beispielhafte Verwendung einer Drehmomentreserve ist es, Schwankungen in den Werten für die langsamen Aktuatoren zu verringern. Aufgrund ihrer relativ langsamen Geschwindigkeit kann ein Variieren von langsamen Aktuatorwerten eine Steuerinstabilität erzeugen. Zusätzlich können die langsamen Aktuatoren mechanische Teile aufweisen, die mehr Leistung benötigen und/oder schneller abgenutzt werden können, wenn sie häufig bewegt werden. Das Erzeugen einer ausreichenden Drehmomentreserve ermöglicht, dass Änderungen in dem Soll-Drehmoment ausgeführt werden können, indem die schnellen Aktuatoren mittels der Momentandrehmomentanforderung variiert werden, während die Werte der langsamen Aktuatoren beibehalten werden. Um beispielsweise eine gegebene Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, kann die Momentandrehmomentanforderung in einem Bereich variiert werden. Wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung auf ein Niveau oberhalb dieses Bereichs festgelegt wird, können Veränderungen in der Momentandrehmomentanforderung, welche die Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten, unter Verwendung der schnellen Aktuatoren ohne die Notwendigkeit ausgeführt werden, die langsamen Aktuatoren anzupassen.
Lediglich beispielhaft kann der Zündfunkenzeitpunkt in einem Motor mit Funkenzündung ein schneller Aktuatorwert sein, während die Drosselöffnungsfläche ein langsamer Aktuatorwert sein kann. Motoren mit Funkenzündung können Kraftstoffe, die beispielsweise Benzin und Ethanol umfassen, unter Verwendung eines Zündfunkens verbrennen. Im Gegensatz dazu kann bei einem Motor mit Kompressionszündung die Kraftstoffströmung ein schneller Aktuatorwert sein, während der Ladedruck und die AGR-Ventilöffnungsfläche langsame Aktuatorwerte sein können.
Wenn der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung ist, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 kann ein langsamer Aktuator sein. Nachdem ein neuer Aktuatorwert empfangen wurde, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für das nachfolgende Zündungsereignis zu verändern. Wenn der Zündfunkenzeitpunkt (auch Zündfunkenvorverstellung genannt) für ein Zündungsereignis auf einen kalibrierten Wert eingestellt wird, wird ein maximales Drehmoment in dem Verbrennungstakt unmittelbar nach dem Zündungsereignis erzeugt. Eine Zündfunkenvorverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, kann jedoch den Drehmomentbetrag verringern, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird. Daher kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 in der Lage sein, das Motorausgangsdrehmoment durch ein Variieren der Zündfunkenvorverstellung zu verändern, sobald das nächste Zündungsereignis auftritt. Lediglich beispielhaft kann eine Tabelle von Zündfunkenvorverstellungen, die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugausgestaltung ermittelt werden, und der kalibrierte Wert wird basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen aus der Tabelle ausgewählt.
Im Gegensatz dazu benötigen Änderungen in der Drosselöffnungsfläche länger, um das Motorausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drosselaktuatormodul 116 verändert die Drosselöffnungsfläche, indem der Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird. Sobald ein neuer Aktuatorwert empfangen wird, gibt es daher eine mechanische Verzögerung, wenn sich das Drosselventil 112 basierend auf dem neuen Aktuatorwert von seiner vorhergehenden Position in eine neue Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen basierend auf der Drosselventilöffnung Lufttransportverzögerungen in dem Einlasskrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in dem Einlasskrümmer 110 nicht als eine Erhöhung des Motorausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 in dem nächsten Einlasstakt zusätzliche Luft aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
Unter Verwendung dieser Aktuatoren als ein Beispiel kann eine Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die Drosselöffnungsfläche auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglichen würde, eine vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen. In der Zwischenzeit kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung eingestellt werden, die kleiner als die vorgesagte Drehmomentanforderung ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche eine ausreichende Luftströmung für den Motor 102 erzeugt, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erzeugen, wird der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der Momentandrehmomentanforderung nach spät verstellt (was das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein.
Wenn ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, beispielsweise wenn der Klimaanlagenkompressor gestartet wird oder wenn die Traktionssteuerung ermittelt, dass ein Radschlupf aufgehört hat, kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Zündungsereignis kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Zündfunkenvorverstellung auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der dem Motor 102 ermöglicht, das volle Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das Motorausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöht werden, ohne dass Verzögerungen aufgrund des Änderns der Drosselöffnungsfläche wahrgenommen werden.
Wenn der Motor 102 ein Motor mit Kompressionszündung ist, kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 ein schneller Aktuator sein, und das Drossel-Aktuatormodul 116 und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 können Emissionsaktuatoren sein. Auf diese Weise kann die Kraftstoffmasse basierend auf der Momentdrehmomentanforderung festgelegt werden, und die Drosselöffnungsfläche und der Ladedruck können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung festgelegt werden. Die Drosselöffnungsfläche kann mehr Luftströmung erzeugen, als notwendig ist, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung zu erfüllen. Umgekehrt kann die erzeugte Luftströmung größer sein, als für eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erforderlich ist, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis üblicherweise mager ist und Änderungen in der Luftströmung das Motorausgangsdrehmoment nicht beeinflussen. Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung sein, und es kann durch das Einstellen der Kraftstoffströmung erhöht oder verringert werden.
Das Drossel-Aktuatormodul 116, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 können basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch zu minimieren. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann einen Unterdruck erzeugen, um Abgase durch das AGR-Ventil 170 und in den Einlasskrümmer 110 anzusaugen.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung an ein Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul 208 kann ermitteln, wie viel Drehmoment durch den Motor 102 erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Elektromotor 198 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann eine modifizierte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine modifizierte Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem Hybridsteuermodul 196 implementiert werden.
Die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Antriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor oder nach dem Hybridoptimierungsmodul 208, als Teil von diesem oder an dessen Stelle auftreten.
Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der umgewandelten Momentandrehmomentanforderung. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung. Die vermittelten Drehmomente können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomente erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Anforderungen modifiziert wird.
Die anderen Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung resultieren, die das Motorausgangsdrehmoment dann verringert, wenn der Fahrer bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal niederdrückt, um ein Aufbrausen (einen schnellen Anstieg) der Motordrehzahl zu verhindern.
Die Antriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Motorabschaltanforderung umfassen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können die kritischen Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen blockierten Anlasser, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt die Vermittlung die Motorabschaltanforderung als die gewinnende Anforderung aus, wenn eine Motorabschaltanforderung vorliegt. Wenn die Motorabschaltanforderung vorliegt, kann das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 Null als die vermittelten Drehmomente ausgeben.
Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Motorabschaltanforderung den Motor 102 separat von dem Vermittlungsprozess einfach abschalten. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann die Motorabschaltanforderung weiterhin empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu den anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben.
Ein RPM-Steuermodul 210 kann ebenfalls eine vorausgesagte Drehmomentanforderung und eine Momentandrehmomentanforderung an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuermodul 210 können bei der Vermittlung vorherrschen, wenn sich das ECM 114 in einem RPM-Modus befindet. Der RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet oder von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann der RPM-Modus ausgewählt werden, wenn die vorausgesagte Drehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kleiner als ein vorbestimmter Drehmomentwert ist.
Das RPM-Steuermodul 210 empfängt eine Soll-RPM von einem RPM-Trajektorienmodul 212 und steuert die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, um die Differenz zwischen der Soll-RPM und der gegenwärtigen RPM zu verringern. Lediglich beispielhaft kann das RPM-Trajektorienmodul 212 eine linear abnehmende Soll-RPM für ein Ausrollen des Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlauf-RPM erreicht ist. Das RPM-Trajektorienmodul 212 kann dann damit fortfahren, die Leerlauf-RPM als Soll-RPM auszugeben.
Ein Drehmomentreservemodul 220 empfängt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das Drehmomentreservemodul 220 kann die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung anpassen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Drehmomentreservemodul 220 gibt anschließend die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung an ein Aktuatorsteuermodul 224 aus.
Lediglich beispielhaft kann ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen erfordern, dass die Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt wird. Das Drehmomentreservemodul 220 kann daher die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung über die angepasste Momentandrehmomentanforderung hinaus erhöhen, um einen nach spät verstellten Zündfunken für den Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, wie z.B. durch ein Testen des Äquivalenzverhältnisses mittels einer eingreifenden Diagnostik und/oder durch ein Spülen eines neuen Motors. Bevor diese Prozesse beginnen, kann eine Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Verringerungen in dem Motorausgangsdrehmoment schnell auszugleichen, die während dieser Prozesse daraus resultieren, dass das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird.
Das Drehmomentreservemodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen oder erhöhen, wie z.B. des Betriebs der Servolenkungspumpe oder des Einrückens einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung (A/C-Kompressorkupplung). Die Reserve für das Einrücken der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zum ersten Mal anfordert. Das Drehmomentreservemodul 220 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöhen, während die angepasste Momentandrehmomentanforderung unverändert belassen wird, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Drehmomentreservemodul 220 die Momentandrehmomentanforderung um die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
Das Aktuatorsteuermodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung von dem Drehmomentreservemodul 220. Das Aktuatorsteuermodul 224 ermittelt, wie die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung und die angepasste Momentandrehmomentanforderung erreicht werden. Das Aktuatorsteuermodul 224 kann die langsamen Motoraktuatoren basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung und die schnellen Aktuatoren basierend auf der angepassten Momentandrehmomentanforderung steuern. Das Aktuatorsteuermodul 224 kann für den Motortyp spezifisch sein. Beispielsweise kann das Aktuatorsteuermodul 224 für Motoren mit Funkenzündung gegenüber Motoren mit Kompressionszündung unterschiedlich implementiert werden oder unterschiedliche Steuerschemata verwenden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Aktuatorsteuermodul 224 die Grenze zwischen den Modulen, die bei allen Motortypen üblich sind, und den Modulen definieren, die für den Motortyp spezifisch sind. Lediglich beispielhaft können die Motortypen solche mit Funkenzündung und mit Kompressionszündung umfassen. Die Module vor dem Aktuatorsteuermodul 224, wie beispielsweise das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, können bei allen Motortypen üblich sein, während das Aktuatorsteuermodul 224 und die nachfolgenden Module für den Motortyp spezifisch sein können.
Beispielsweise kann das Aktuatorsteuermodul 224 in einem Motor mit Funkenzündung das Öffnen des Drosselventils 112 als einen langsamen Aktuator variieren, was einen weiten Bereich für die Drehmomentsteuerung ermöglicht. Zusätzlich kann das Aktuatorsteuermodul 224 den Zündfunkenzeitpunkt als einen schnellen Aktuator verwenden. Der Zündfunkenzeitpunkt kann jedoch keinen so großen Bereich für die Drehmomentsteuerung liefern. Zusätzlich kann sich der Betrag der Drehmomentsteuerung ändern, der mit Änderungen in dem Zündfunkenzeitpunkt möglich ist (als Zündfunkenreservekapazität bezeichnet), wenn sich die Luftströmung ändert.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Aktuatorsteuermodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung gleich sein und die Luftströmung derart einstellen, dass die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen der anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte basierend auf der Luftdrehmomentanforderung ermitteln. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 den Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), die Soll-Drosselfläche und/oder die Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC) steuern. Der Soll-MAP kann verwendet werden, um einen Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC kann verwendet werden, um einen Soll-Betrag des Öffnens des AGR-Ventils 170 zu ermitteln.
Das Aktuatorsteuermodul 224 kann auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung und eine Kraftstoff-Drehmomentanforderung erzeugen. Die Zündfunken-Drehmomentanforderung kann von einem Zündfunkensteuermodul 232 verwendet werden, um zu ermitteln, um wie viel der Zündfunken bezogen auf eine kalibrierte Zündfunkenvorverstellung nach spät verstellt werden soll (was das Motorausgangsdrehmoment verringert).
Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung von dem Aktuatorsteuermodul 224 die Kraftstoffmenge variieren, die an jeden Zylinder geliefert wird. Während des normalen Betriebs eines Motors mit Funkenzündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem luftgeführten Modus arbeiten, in dem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten, indem die Kraftstoffströmung basierend auf der Luftströmung gesteuert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergeben wird, wenn sie mit der momentanen Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 mittels der Kraftstoffzufuhrrate anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen.
Bei Systemen mit Kompressionszündung kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem kraftstoffgeführten Modus arbeiten, bei dem das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder ermittelt, welche die Kraftstoff-Drehmomentanforderung erfüllt, während die Emissionen, das Geräusch und der Kraftstoffverbrauch minimiert werden. In dem kraftstoffgeführten Modus wird die Luftströmung basierend auf der Kraftstoffströmung gesteuert, und sie kann gesteuert werden, um ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu ergeben. Zusätzlich kann das Luft/Kraftstoffverhältnis oberhalb eines vorbestimmten Niveaus gehalten werden, das bei dynamischen Motorbetriebsbedingungen die Erzeugung von schwarzem Rauch verhindern kann.
Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung der Motorluftströmungsparameter, wie z.B. der Drosselfläche, des MAP und der AGR-Ventilöffnungsfläche, auszuführen. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung wie z.B. $T = f (APC, S, EGR, AF, OT, #)$
definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC), der Zündfunkenvorverstellung (S), der AGR-Ventilöffnungsfläche (EGR) des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AF), der Öltemperatur (OT) und der Anzahl der aktivierten Zylinder (#) ist.
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert und/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die APC basierend auf der gemessenen MAF und der gegenwärtigen RPM ermitteln, wodurch eine Luftregelung basierend auf der Ist-Luftströmung ermöglicht wird.
Die Ist-Zündfunkenvorverstellung kann verwendet werden, um das Ist-Motorausgangsdrehmoment zu schätzen. Wenn ein kalibrierter Zündfunkenvorverstellungswert verwendet wird, um das Drehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment oder einfach als Luftdrehmoment bezeichnet werden. Das Luftdrehmoment ist eine Schätzung, wie viel Drehmoment der Motor bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen könnte, wenn die Zündfunkenverstellung nach spät aufgehoben werden würde (d.h. der Zündfunkenzeitpunkt auf den kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswert eingestellt werden würde) und allen Zylindern Kraftstoff zugeführt werden würde.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Flächensignal an das Drossel-Aktuatormodul 116 ausgeben. Das Drossel-Aktuatormodul 116 regelt dann das Drosselventil 112, um die Soll-Fläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das Soll-Flächensignal basierend auf einem inversen Drehmomentmodell und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung auszuführen. Beispielsweise kann das Soll-Flächensignal gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 ausgegeben. Das Ladedruck-Zeitplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruck-Aktuatormodul 164 zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (z.B. den Turbolader, der die Turbine 160-1 und den Kompressor 160-2 umfasst) und/oder Turbokompressoren.
Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Soll-Luft-pro-Zylinder-Signal (Soll-APC-Signal) an ein AGR-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben. Basierend auf dem Soll-APC-Signal und dem RPM-Signal kann das AGR-Zeitplanungsmodul 252 die Position des AGR-Ventils 170 unter Verwendung des AGR-Aktuatormoduls 172 steuern.
Wieder auf das Zündfunkensteuermodul 232 Bezug nehmend, können die kalibrierten Zündfunkenvorverstellungswerte basierend auf verschiedenen Motorbetriebsbedingungen variieren. Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um diese nach der Soll-Zündfunkenvorverstellung aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des) kann die Soll-Zündfunkenvorverstellung (S_des) ermittelt werden basierend auf $S_{d e s} = T^{- 1} (T_{d e s}, A P C, I, E, A F, O T, #) .$
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
Wenn die Zündfunkenvorverstellung auf die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei einem mittleren Bestdrehmoment (MBT) liegen. Das MBT bezieht sich auf das maximale Motorausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn die Zündfunkenvorverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer Oktanzahl größer als ein vorbestimmter Schwellenwert und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Die Zündfunkenvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunken bezeichnet. Die kalibrierte Zündfunkenvorverstellung kann sich beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren von dem MBT-Zündfunken leicht unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündfunkenvorverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
Ein Pumpensteuermodul 254 sendet ein Signal an das Pumpen-Aktuatormodul 146, um die Wasserpumpe 140 ein- oder auszuschalten. Das Pumpensteuermodul 254 kann die Wasserpumpe 140 einschalten, um den Motor 102 zu kühlen. Das Pumpensteuermodul 254 kann die Wasserpumpe 140 ausschalten, um die Zeit zu verringern, die zum Aufwärmen des Motors 102 bei einem Start erforderlich ist, und/oder um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Das Drehmomentreservemodul 220 kann den Betrag einer Last an dem Motor 102 ermitteln und die Motorlast an das Pumpensteuermodul 254 ausgeben. Das Pumpensteuermodul 254 kann die Wasserpumpe 140 basierend auf dem Betrag der Motorlast und/oder der Dauer der Motorlast ein- oder ausschalten.
Das Pumpensteuermodul 254 sendet ein Signal an das Drehmomentreservemodul 220, das angibt, wann die Wasserpumpe 140 im Begriff steht, ein- oder ausgeschaltet zu werden. In Ansprechen darauf stellt das Drehmomentreservemodul 220 die Drehmomentreserve, bevor die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird, basierend auf einer Änderung in der Motorlast ein, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass das Aktuatorsteuermodul 224 die schnellen Motoraktuatoren anpasst, wenn die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird, um die resultierende Änderung in der Motorlast zu kompensieren und um dadurch eine abrupte Änderung in der Motordrehzahl zu verhindern.
Nun auf 3 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des Drehmomentreservemoduls 220 ein Lastermittlungsmodul 302 und ein Reserveermittlungsmodul 304. Das Lastermittlungsmodul 302 ermittelt den Betrag der Last an dem Motor 102. Die Motorlast kann eine Getriebelast, eine Generatorlast und/oder eine Nebenaggregats-Riemenlast (z. B. eine Lichtmaschinenlast, eine Pumpenlast) umfassen. Das Lastermittlungsmodul 302 kann die Getriebelast basierend auf einer Eingabe ermitteln, die von dem Getriebesteuermodul 194 empfangen wird. Das Lastermittlungsmodul 302 kann die Generatorlast basierend auf einer Eingabe ermitteln, die von dem Hybridsteuermodul 196 empfangen wird. Das Lastermittlungsmodul 302 kann die Nebenaggregats-Riemenlast basierend auf einer Eingabe ermitteln, die von dem Pumpensteuermodul 254 empfangen wird.
Das Lastermittlungsmodul 302 kann eine Änderung in der Motorlast ermitteln, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Lastermittlungsmodul 302 kann eine Zunahme in der Motorlast ermitteln, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird. Die Zunahme der Motorlast kann durch eine Pumpenlast, die mit dem Einrücken der Kupplung der Wasserpumpe 140 verbunden ist, und durch eine Lichtmaschinenlast bedingt sein, die mit dem Aktivieren der Kupplung verbunden ist. Das Lastermittlungsmodul 302 kann eine Abnahme in der Motorlast ermitteln, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 ausgeschaltet wird. Die Abnahme der Motorlast kann durch einen Verlust der Pumpenlast bedingt sein, die mit dem Ausrücken der Wasserpumpenkupplung verbunden ist.
Das Reserveermittlungsmodul 304 ermittelt den Betrag der Drehmomentreserve, die, falls erforderlich, durch das Einstellen der vorausgesagten Drehmomentanforderung und der Momentandrehmomentanforderung erzeugt werden soll. Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die Drehmomentreserve einstellen, bevor die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die Drehmomentreserve erhöhen, bevor die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird. Anschließend, wenn die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird, kann das Reserveermittlungsmodul 304 die Momentandrehmomentanforderung auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung erhöhen. Da die langsamen Motoraktuatoren bereits basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung eingestellt sind, wirkt sich das Erhöhen der Momentandrehmomentanforderung bis auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung lediglich auf die schnellen Motoraktuatoren aus. Daher kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 mit einer minimalen Verzögerung erhöht werden, sodass diese zu der Zunahme der Motorlast aufgrund des Einschaltens der Wasserpumpe 140 passt.
Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die Drehmomentreserve verringern, bevor die Wasserpumpe 140 ausgeschaltet wird. Anschließend, wenn die Wasserpumpe 140 ausgeschaltet wird, kann das Reserveermittlungsmodul 304 die Momentandrehmomentanforderung verringern, um die resultierende Abnahme in der Motorlast unter Verwendung der schnellen Motoraktuatoren zu kompensieren.
Das Reserveermittlungsmodul 304 kann den Betrag, um den die Drehmomentreserve angepasst wird, basierend auf der Motordrehzahl und/oder der Änderung der Motorlast ermitteln, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird. Bevor die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird, kann das Reserveermittlungsmodul 304 die Drehmomentreserve um einen Betrag erhöhen, der größer als die erwartete Zunahme in der Motorlast oder gleich dieser ist. Bevor die Wasserpumpe 140 ausgeschaltet wird, kann das Reserveermittlungsmodul 304 die Drehmomentreserve verringern, während ein ausreichender Betrag der Drehmomentreserve aufrechterhalten wird, um die erwartete Abnahme in der Motorlast zu kompensieren.
Wenn die Motordrehzahl zunimmt, kann das ECM 114 Änderungen in der Motorlast unter Verwendung der langsamen Motoraktuatoren kompensieren, ohne dass eine Verzögerung in dem Drehmomentansprechen des Motors 102 bewirkt wird. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, kann das Reserveermittlungsmodul 304 daher die Drehmomentreserve um einen geringeren Betrag erhöhen, bevor die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird. Wenn die Motordrehzahl abnimmt, kann das Reserveermittlungsmodul 304 umgekehrt den Betrag um einen größeren Betrag erhöhen, bevor die Wasserpumpe 140 eingeschaltet wird.
Das Reserveermittlungsmodul 304 kann den Zeitpunkt der Anpassung der Drehmomentreserve basierend auf der Motordrehzahl und dem Zeitpunkt der Änderung der Motorlast ermitteln, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe 140 ein- oder ausgeschaltet wird. Die Drehmomentreserve kann zu einer ersten Zeit angepasst werden, und die Motorlast kann sich zu einer zweiten Zeit ändern. Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die erste Zeit anpassen, um eine Zeitdauer zwischen der ersten Zeit und der zweiten Zeit einzustellen. Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die Zeitdauer verringern, wenn die Motordrehzahl zunimmt. Das Reserveermittlungsmodul 304 kann die Zeitdauer erhöhen, wenn die Motordrehzahl abnimmt. Lediglich beispielhaft kann die Zeitdauer innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zwischen 0 Millisekunden (ms) und 750 ms liegen.
Nun auf 4 Bezug nehmend, beginnt bei 402 ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Drehmomentausgabe eines Motors, um Änderungen in der Motorlast zu kompensieren, wenn eine Wasserpumpe, die mit dem Motor gekoppelt ist, ein- oder ausgeschaltet wird. Bei 404 ermittelt das Verfahren, ob die Wasserpumpe im Begriff steht, von Aus nach Ein umgeschaltet zu werden. Wenn die Wasserpumpe im Begriff steht, von Aus nach Ein umgeschaltet zu werden, fährt das Verfahren bei 406 fort.
Bei 406 ermittelt das Verfahren einen Betrag, von dem erwartet wird, dass die Motorlast um diesen zunimmt, wenn die Wasserpumpe von Aus nach Ein umgeschaltet wird. Das Verfahren kann diesen Betrag basierend auf einer Pumpenlast, die mit dem Einrücken einer Kupplung der Wasserpumpe verbunden ist, und einer Lichtmaschinenlast ermitteln, die mit dem Aktivieren der Kupplung verbunden ist. Die Pumpenlast kann eine stationäre Last und eine Übergangslast umfassen. Die Übergangslast ist eine vorübergehende Lastspitze, die auftritt, wenn die Kupplung anfänglich einrückt. Die stationäre Last ist die Last, die bleibt, nachdem die Kupplung eingerückt ist und die Übergangslast auf null abnimmt.
Bei 408 erhöht das Verfahren die Drehmomentreserve um einen ersten Betrag. Das Verfahren kann den ersten Betrag basierend auf der erwarteten Zunahme der Motorlast und der Motordrehzahl ermitteln. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, kann das Verfahren langsame Motoraktuatoren verwenden, um Änderungen in der Motorlast zu kompensieren, und zwar anstelle von oder zusätzlich zu der Verwendung der schnellen Motoraktuatoren, ohne eine Verzögerung in dem Drehmomentansprechen des Motors zu bewirken. Somit kann der erste Betrag in einer inversen Beziehung zu der Motordrehzahl stehen.
Bei 410 schaltet das Verfahren die Wasserpumpe ein, und es stellt die schnellen Motoraktuatoren ein, um die resultierende Zunahme in der Motorlast zu kompensieren. Bei 412 verringert das Verfahren die Drehmomentreserve, um den Anteil der Drehmomentreserve zu entfernen, der zum Ausgleichen der Übergangslast hinzugefügt wurde, welche mit dem Einrücken der Kupplung der Wasserpumpe verbunden ist. Das Verfahren kann die Drehmomentreserve auf eine Leerlaufreserve verringern, die ausreicht, um die Verwendung der schnellen Motoraktuatoren zu ermöglichen, um Schwankungen in der Pumpenlast und auch Schwankungen in anderen Motorleerlauflasten, wie beispielsweise Klimaanlagen-Pumpenlasten (A/C-Pumpenlasten), entgegenzuwirken.
Bei 414 stellt das Verfahren die schnellen Motoraktuatoren ein, um Schwankungen in der Pumpenlast zu kompensieren, während sich der Motor im Leerlauf befindet. Bei 416 ermittelt das Verfahren, ob die Wasserpumpe im Begriff steht, von Ein nach Aus umgeschaltet zu werden. Wenn die Wasserpumpe im Begriff steht, von Ein nach Aus umgeschaltet zu werden, fährt das Verfahren bei 418 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 414 fort.
Bei 418 ermittelt das Verfahren einen Betrag, von dem erwartet wird, dass die Motorlast um diesen zunimmt, wenn die Wasserpumpe von Ein nach Aus umgeschaltet wird. Das Verfahren kann annehmen, dass der Übergangsanteil der Pumpenlast bereits entfernt ist, wenn die Wasserpumpe von Ein nach Aus umgeschaltet wird. Daher kann das Verfahren die erwartete Abnahme in der Motorlast basierend auf dem stationären Anteil der Pumpenlast ermitteln.
Bei 420 beginnt das Verfahren, die Drehmomentreserve zu verringern. Das Verfahren kann die Drehmomentreserve verringern, während ein ausreichender Betrag der Drehmomentreserve aufrechterhalten wird, um die Abnahme in der Motorlast zu kompensieren, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe ausgeschaltet wird. Bei 422 schaltet das Verfahren die Wasserpumpe aus, und es stellt die schnellen Motoraktuatoren ein, um die resultierende Abnahme in der Motorlast zu kompensieren.
Bei 424 verringert das Verfahren die Drehmomentreserve, um den Anteil der Drehmomentreserve zu entfernen, der zum Ausgleichen von Schwankungen in der Pumpenlast hinzugefügt wurde. Das Verfahren kann die Drehmomentreserve auf eine Leerlaufreserve verringern, die ausreichend ist, um die Verwendung der schnellen Motoraktuatoren zu ermöglichen, um Schwankungen in anderen Motorleerlauflasten als der Pumpenlast entgegenzuwirken.
Nun auf 5 Bezug nehmend, sind beispielhafte Steuersignale und beispielhafte Sensorsignale gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Steuersignale und die Sensorsignale sind bezogen auf eine x-Achse 502 aufgetragen. Die x-Achse 502 repräsentiert die Zeit.
Die Steuersignale umfassen ein Pumpenaktivierungssignal 504, ein Aktivierungsindikatorsignal 506, ein Drosselsteuerungssignal 508 und ein Zündfunkensteuerungssignal 510. Das Pumpenaktivierungssignal 504 aktiviert und deaktiviert die Wasserpumpe. Das Aktivierungsindikatorsignal 506 gibt an, ob die Wasserpumpe im Begriff steht, eingeschaltet oder ausgeschaltet zu werden.
Das Drosselsteuersignal 508 steuert eine Öffnungsfläche eines Drosselventils des Motors. Das Zündfunkensteuersignal 510 steuert einen Zündfunkenzeitpunkt des Motors. Die Drosselfläche kann ein langsamer Aktuatorwert sein, und der Zündfunkenzeitpunkt kann ein schneller Aktuatorwert sein.
Die Sensorsignale umfassen ein Signal 512 für ein angegebenes Drehmoment, ein Schwungrad-Drehmomentsignal 514 und ein RPM-Signal 516. Das Signal 512 für das angegebene Drehmoment gibt den Betrag des Drehmoments an, der von dem Motor ausgegeben wird. Das Schwungrad-Drehmomentsignal 514 gibt den Betrag des Drehmoments an, der durch den Motor beispielsweise an einem Schwungrad des Motors ausgegeben wird, nachdem der Betrag der Last an dem Motor subtrahiert ist. Das RPM-Signal 516 gibt die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute an. Obwohl sie als Sensorsignale bezeichnet werden, können eines oder mehrere der Sensorsignale basierend auf Schätzungen anstatt basierend auf Messungen erzeugt werden.
Bei 518 nimmt das Aktivierungsindikatorsignal 506 zu, was angibt, dass die Wasserpumpe im Begriff steht, von Aus nach Ein umgeschaltet zu werden. In Ansprechen darauf wird zwischen 518 und 520 eine Drehmomentreserve erhöht oder rampenartig vergrößert, indem das Drosselsteuerungssignal 508 erhöht wird, um die Drosselfläche zu vergrößern, und indem das Zündfunkensteuerungssignal 510 verringert wird, um den Zündfunkenzeitpunkt nach spät zu verstellen. Der Betrag der erzeugten Drehmomentreserve kann gleich einer Übergangslast sein, die eine Pumpenlast, die mit dem Einrücken einer Kupplung der Wasserpumpe verbunden ist, und eine Lichtmaschinenlast umfasst, die mit dem Aktivieren der Kupplung verbunden ist. Der Zeitpunkt der Zunahme der Drehmomentreserve kann auf Aktuator-Ansprechzeiten basieren. Gemäß einem Beispiel kann die Zeitdauer zwischen 518 und 520 zwischen 0 ms und 750 ms liegen.
Bei 520 wird das Pumpenaktivierungssignal 504 erhöht, um die Wasserpumpe einzuschalten. Zwischen 520 und 522 wird das Zündfunkensteuerungssignal 510 erhöht, um den Zündfunkenzeitpunkt nach früh zu verstellen und um dadurch die Drehmomentausgabe des Motors zu erhöhen. Die Drehmomentausgabe des Motors wird erhöht, sodass diese zu dem Betrag und dem Zeitpunkt der Zunahme der Motorlast passt, die mit dem Einschalten der Wasserpumpe verbunden ist. Dies verhindert eine abrupte Abnahme oder ein Abfallen in der Motordrehzahl, wie es durch das RPM-Signal 516 angegeben ist.
Zwischen 522 und 524 wird die Drehmomentreserve auf eine Leerlaufreserve verringert, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Die Drehmomentreserve kann ausreichend sein, um Schwankungen in der Pumpenlast und auch Schwankungen in anderen Motorleerlauflasten entgegenzuwirken, wie beispielsweise einer A/C-Pumpenlast. Wenn die Drehmomentreserve auf die Leerlaufreserve verringert wird, kann der Anteil der Drehmomentreserve entfernt werden, der hinzugefügt wurde, um der Übergangslast entgegenzuwirken, die mit dem Einschalten der Wasserpumpe verbunden ist. Die Zeitdauer zwischen 520 und 524 kann zwischen 0 ms und 750 ms liegen.
Zwischen 526 und 528 nimmt das Aktivierungsindikatorsignal 506 ab, was angibt, dass die Wasserpumpe im Begriff steht, von Ein nach Aus umgeschaltet zu werden. In Ansprechen darauf wird eine Abnahme oder rampenartige Verringerung der Drehmomentreserve begonnen, indem das Drosselsteuerungssignal 508 verringert wird, um die Drosselfläche zu verkleinern. Ein ausreichender Betrag der Drehmomentreserve kann aufrechterhalten werden, um die Verringerung in der Motorlast zu kompensieren, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe ausgeschaltet wird. Die Zeitdauer zwischen 526 und 528 kann zwischen 0 ms und 750 ms liegen.
Bei 528 wird das Pumpenaktivierungssignal 504 erhöht, um die Wasserpumpe auszuschalten. Zwischen 528 und 530 wird das Zündfunkensteuerungssignal 510 verringert, um den Zündfunkenzeitpunkt nach spät zu verstellen und um dadurch die Drehmomentausgabe des Motors zu verringern. Die Drehmomentausgabe des Motors wird verringert, so dass diese zu dem Betrag und dem Zeitpunkt der Abnahme der Motorlast passt, die mit dem Ausschalten der Wasserpumpe verbunden ist. Dies verhindert eine abrupte Zunahme oder ein Aufbrausen in der Motordrehzahl, wie es durch das RPM-Signal 516 angegeben wird. Die Zeitdauer zwischen 528 und 530 kann zwischen 0 ms und 750 ms liegen.
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 Hardwarekomponenten, 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.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: eine Wasserpumpe (140) zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, wobei die Wasserpumpe (140) ein Kühlmittel durch einen Motor (102) zirkuliert, wenn die Wasserpumpe (140) eingeschaltet ist; ein erster Aktuator des Motors (102) basierend auf einer ersten Drehmomentanforderung gesteuert wird und ein zweiter Aktuator des Motors (102) basierend auf einer zweiten Drehmomentanforderung gesteuert wird; eine Drehmomentreserve, bevor die Wasserpumpe (140) ein- oder ausgeschaltet wird, basierend auf einer Änderung in der Motorlast eingestellt wird, die erwartet wird, wenn die Wasserpumpe (140) ein- oder ausgeschaltet wird, wobei die Drehmomentreserve eine Differenz zwischen der ersten Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung ist; die Drehmomentreserve verringert wird, nachdem die Wasserpumpe (140) eingeschaltet wird; die Drehmomentreserve weiter verringert wird, bevor die Wasserpumpe (140) ausgeschaltet wird, und der zweite Aktuator eingestellt wird, um eine Zunahme in einer Motordrehzahl (516) zu verhindern, wenn die Wasserpumpe (140) abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Drehmomentreserve erhöht wird, bevor die Wasserpumpe (140) eingeschaltet wird, und dass der zweite Aktuator eingestellt wird, um eine Abnahme in der Motordrehzahl (516) zu verhindern, wenn die Wasserpumpe (140) eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Drehmomentreserve zu einer ersten Zeit (518, 526) eingestellt wird und dass die Wasserpumpe (140) zu einer zweiten Zeit (520, 528) ein- oder ausgeschaltet wird, die nach der ersten Zeit (518, 526) liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass eine Zeitdauer zwischen der ersten Zeit (518, 526) und der zweiten Zeit (520, 528) basierend auf der Motordrehzahl (516) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Änderung der Motorlast basierend auf einer Pumpenlast, die mit dem Einrücken einer Kupplung der Wasserpumpe (140) verbunden ist, und einer Lichtmaschinenlast ermittelt wird, die mit dem Aktivieren der Kupplung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass der zweite Aktuator eingestellt wird, um Schwankungen in der Pumpenlast zu kompensieren, wenn die Wasserpumpe (140) eingeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Betrag, um den die Drehmomentreserve angepasst wird, basierend auf der Änderung der Motorlast und der Motordrehzahl (516) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Aktuator ein Drosselventil (112) umfasst und der zweite Aktuator eine Zündkerze (128) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Aktuator eine Ladedruckeinrichtung (162) und/oder ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) (170) umfasst und der zweite Aktuator eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst.