DE102013204699A1

DE102013204699A1 - Systeme und verfahren zur steuerung einer abgasrückführung

Info

Publication number: DE102013204699A1
Application number: DE102013204699A
Authority: DE
Inventors: Vijay Ramappan; Darrell W. Burleigh; Martino Casetti
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN103321763B; CN103321763A; US20130253798A1; US9932917B2; DE102013204699B4

Abstract

Ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Strömungsratenmodul, ein erstes und ein zweites Modul zur Berechnung eines Massenanteils und ein Aktuatorsteuermodul. Das Strömungsratenmodul ermittelt eine Massenströmungsrate einer Abgasrückführung (AGR) für einen Motor. Das erste Modul zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt basierend auf der Strömungsrate der AGR einen ersten Massenanteil von zurückgeführtem Abgas relativ zu einer ersten Gasladung für ein erstes Verbrennungsereignis des Motors. Das zweite Modul zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt einen zweiten Massenanteil von zurückgeführtem Abgas einer zweiten Gasladung für ein zweites Verbrennungsereignis des Motors basierend auf einem Mittelwert des ersten Massenanteils und eines oder mehrerer anderer Werte des ersten Massenanteils, die jeweils für andere Verbrennungsereignisse ermittelt werden. Das Aktuatorsteuermodul stellt einen Motorbetriebsparameter selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil ein.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Steuerung einer Abgasrückführung.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Luft strömt durch ein Einlasssystem in den Motor. Das Einlasssystem kann ein Drosselventil und einen Einlasskrümmer umfassen. Der Kraftstoff wird durch eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geliefert. Der Motor gibt das Drehmoment an ein Getriebe aus. Das Getriebe überträgt das Drehmoment auf ein oder mehrere Räder. Das Abgas, das aus der Verbrennung resultiert, wird aus dem Motor in ein Abgassystem ausgestoßen.
Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) leitet Abgas wieder zurück zu dem Einlasssystem. Damit das Abgas zurück zu dem Einlasssystem strömt, muss der Druck in dem Abgassystem größer als ein Druck sein, wo das Abgas in das Einlasssystem strömt. Das AGR-System kann derart gesteuert werden, dass ein Zielgemisch von Abgas, Luft und Kraftstoff an jeden Zylinder geliefert wird. Der Motor kann nicht wie beabsichtigt arbeiten, wenn die Zielmischung nicht aufrecht erhalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Strömungsratenmodul, ein erstes und ein zweites Modul zur Berechnung eines Massenanteils und ein Aktuatorsteuermodul. Das Strömungsratenmodul ermittelt eine Massenströmungsrate einer Abgasrückführung (AGR) für einen Motor. Das erste Modul zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt basierend auf der Strömungsrate der AGR einen ersten Massenanteil von zurückgeführtem Abgas relativ zu einer ersten Gasladung für ein erstes Verbrennungsereignis des Motors. Das zweite Modul zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt einen zweiten Massenanteil von zurückgeführtem Abgas einer zweiten Gasladung für ein zweites Verbrennungsereignis des Motors basierend auf einem Mittelwert des ersten Massenanteils und eines oder mehrerer anderer Werte des ersten Massenanteils, die jeweils für andere Verbrennungsereignisse ermittelt werden. Das Aktuatorsteuermodul stellt einen Motorbetriebsparameter selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil ein.
Ein Motorsteuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass eine Massenströmungsrate einer Abgasrückführung (AGR) für einen Motor ermittelt wird; dass basierend auf der Massenströmungsrate der AGR ein erster Massenanteil von zurückgeführtem Abgas relativ zu einer ersten Gasladung für ein erstes Verbrennungsereignis des Motors ermittelt wird; dass ein zweiter Massenanteil von zurückgeführtem Abgas einer zweiten Gasladung für ein zweites Verbrennungsereignis des Motors basierend auf einem Mittelwert des ersten Massenanteils und eines oder mehrerer anderer Werte des ersten Massenanteils ermittelt wird, die jeweils für andere Verbrennungsereignisse ermittelt werden; und dass ein Motorbetriebsparameter selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil eingestellt wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich werden, wobei:
1A und 1B Funktionsblockdiagramme beispielhafter Motorsysteme gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zur Ermittlung einer Abgasrückführung (AGR-Ermittlungsmoduls) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln eines AGR-Anteils gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff in Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Motor gibt ein Abgas, das aus der Verbrennung resultiert, an ein Abgassystem aus. Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) führt Abgas aus dem Abgassystem wieder zurück zu einem Einlasssystem.
Eine Gasladung wird für jedes Verbrennungsereignis des Motors in einen Zylinder des Motors angesaugt. Die Gasladung kann Luft, die durch ein Drosselventil angesaugt wird, Abgas, das mittels des AGR-Systems zurückgeführt wird, und ein oder mehrere andere Gase umfassen, wie beispielsweise Kraftstoffdampf aus einem Dampfspülsystem.
Die Masse der Gasladung eines Verbrennungsereignisses ist ungefähr gleich der Summe der Masse der Luft, der Masse des Abgases und der Masse des einen oder der mehreren anderen Gase. Anders ausgedrückt ist die Summe eines Massenanteils der Luft der Gasladung, eines Massenanteils des Abgases der Gasladung und eines Massenanteils des einen oder der mehreren anderen Gase der Gasladung ungefähr gleich Eins.
Ein Motorsteuermodul (ECM) stellt selektiv einen oder mehrere Motorbetriebsparameter basierend auf dem Massenanteil des Abgases einer Gasladung ein. Lediglich beispielhaft kann das ECM einen oder mehrere Motorbetriebsparameter selektiv einstellen, um einen Ziel-Massenanteil des Abgases für ein gegebenes Verbrennungsereignis zu erreichen. Das ECM kann beispielsweise selektiv eine Öffnung eines AGR-Ventils, eine Öffnung eines Drosselventils, einen Ladedruck, der durch eine oder mehrere Ladedruckeinrichtungen geliefert wird, und/oder einen oder mehrere Motorluftströmungsparameter einstellen, um einen Ziel-Massenanteil des Abgases für ein gegebenes Verbrennungsereignis zu erreichen. Bei einem anderen Beispiel kann das ECM selektiv einen Zündfunkenzeitpunkt, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und/oder eine Kraftstoffeinspritzungsmenge basierend auf dem Massenanteil des Abgases einer Gasladung einstellen.
Das ECM schätzt eine Massenströmungsrate des Abgases, das zurück zu dem Motor strömt, für AGR-Strömungsbedingungen im stationären Zustand. Basierend auf der geschätzten Massenströmungsrate des Abgases und einer Luftmassenströmungsrate (MAF) in den Motor schätzt das ECM einen Massenanteil des Abgases für Verbrennungsereignisse, die unter AGR-Strömungsbedingungen im stationären Zustand auftreten. Der Massenanteil des Abgases für ein Verbrennungsereignis, das unter AGR-Strömungsbedingungen im stationären Zustand auftritt, kann als ein AGR-Massenanteil im stationären Zustand (SS-AGR-Massenanteil) bezeichnet werden.
Die AGR-Strömung befindet sich jedoch nicht immer im stationären Zustand. Das ECM kann die AGR-Strömung als eine Funktion von gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen steuern. Eine Änderung in einem oder mehreren der Motorbetriebsparameter kann bewirken, dass eine Änderung in der AGR-Strömung auftritt. Beispielsweise kann eine Änderung in der AGR-Strömung in Ansprechen auf eine Änderung in der Öffnung des Drosselventils, eine Änderung in der Öffnung des AGR-Ventils und/oder eine Änderung im Krümmerdruck auftreten.
Das ECM der vorliegenden Offenbarung schätzt den Massenanteil des Abgases für ein gegebenes Verbrennungsereignis basierend auf dem SS-AGR-Masseanteil, der für das gegebene Verbrennungsereignis geschätzt wird, und basierend auf einem oder mehreren der SS-AGR-Massenanteile, die jeweils für ein oder mehrere vorhergehende Verbrennungsereignisse geschätzt werden. Spezieller schätzt das ECM den Massenanteil des Abgases für ein gegebenes Verbrennungsereignis basierend auf einem Mittelwert, wie beispielsweise einem gewichteten Mittelwert, des SS-AGR-Massenanteils, der für das Verbrennungsereignis geschätzt wird, und eines oder mehrerer der SS-AGR-Massenanteile, die jeweils für ein oder mehrere vorhergehende Verbrennungsereignisse geschätzt werden.
Nun auf 1A und 1B Bezug nehmend, sind Funktionsblockdiagramme von Beispielen eines Motorsystems 10 dargestellt. Obgleich das Motorsystem 10 anhand eines Motorsystems mit Funkenzündung diskutiert wird, ist die vorliegende Anmeldung auch auf andere Typen von Motorsystemen anwendbar, einschließlich von Motorsystemen mit Kompressionszündung und Hybridmotorsystemen.
Luft wird durch ein Einlasssystem in einen Motor 8 angesaugt. Das Einlasssystem kann ein Drosselventil 12 und einen Einlasskrümmer 14 umfassen. Die Luft kann durch das Drosselventil 12 und den Einlasskrümmer 14 in den Motor 8 strömen. Das Drosselventil 12 regelt die Luftströmung in den Einlasskrümmer 14. Ein Drosselaktuatormodul 16 steuert die Betätigung des Drosselventils 12. Der Motor 8 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in Zylindern des Motors 8. Ein Kraftstoffsystem 17 spritzt Kraftstoff selektiv in den Motor 8 ein. Ein Zündungssystem 19 liefert selektiv einen Zündfunken für die Verbrennung an den Motor 8.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt eine Kurbelwelle an und erzeugt Abgas. Der Motor 8 gibt das Abgas an einen Auslasskrümmer 18 aus. Ein Katalysator 20 empfängt das Abgas von dem Auslasskrümmer 18 und reagiert mit verschiedenen Komponenten des Abgases. Lediglich beispielhaft kann der Katalysator 20 einen Dreiwegekatalysator (TWC), einen katalytischen Wandler oder einen anderen geeigneten Typ eines Katalysators umfassen.
Ein AGR-System führt einen Teil des Abgases wieder selektiv zurück zu dem Einlasssystem. Obgleich eine Rückführung des Abgases zurück zu dem Einlasskrümmer 14 gezeigt ist und diskutiert wird, kann das Abgas zu anderen Stellen im Einlasssystem zurückgeführt werden. Das AGR-System umfasst ein AGR-Ventil 24 und eine AGR-Leitung 26. Der Betrieb des Motors 8 erzeugt ein Vakuum (einen Unterdruck relativ zum Umgebungsdruck) in dem Einlasskrümmer 14. Die Öffnung des AGR-Ventils 24 ermöglicht, dass Abgas wieder zurück zu dem Einlasskrümmer 14 geführt wird. Ein AGR-Aktuatormodul 27 kann die Betätigung des AGR-Ventils 24 steuern.
Das AGR-System kann auch einen AGR-Kühler 28 umfassen, der das Abgas kühlt, wenn das Abgas auf seinen Weg zurück zu dem Einlasskrümmer 14 durch den AGR-Kühler 28 strömt. Bei verschiedenen Implementierungen kann das AGR-System ferner ein Kühler-Bypasssystem umfassen, das gesteuert werden kann, um dem Abgas zu ermöglichen, auf seinem Weg zurück zu dem Einlasskrümmer 14 den AGR-Kühler 28 zu umgehen. Das Abgas kann von einer Position stromabwärts des Katalysators 20 zurück zu dem Einlasskrümmer 14 geführt werden, wie es in 1A gezeigt ist. Wie es in 1B gezeigt ist, kann das Abgas alternativ von einer Position stromaufwärts des Katalysators 20 zurück zu dem Einlasskrümmer 14 geführt werden.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 34 regelt den Betrieb des Motorsystems 10. Das ECM 34 kann beispielsweise die Öffnung des Drosselventils 12 mittels des Drosselaktuatormoduls 16, die Öffnung des AGR-Ventils 24 mittels des AGR-Aktuatormoduls 27, eine Menge und einen Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung mittels des Kraftstoffsystems 17 und einen Zündfunkenzeitpunkt mittels des Zündungssystems 19 steuern. Das ECM 34 kann auch den Betrieb der Einlass- und der Auslassventilaktuatoren, der Ladedruckeinrichtungen und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Motoraktuatoren steuern.
Das ECM 34 steht mit verschiedenen Sensoren in Verbindung, wie beispielsweise mit einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 36, einem Motordrehzahlsensor 42, einem Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor) 44, einem Motorkühlmittel-Temperatursensor 46, einem Abgastemperatursensor 48 und/oder mit einem oder mehreren anderen geeigneten Sensoren. Der MAP-Sensor 36 erzeugt ein MAP-Signal, das einen Absolutdruck in dem Einlasskrümmer 14 angibt. Der Motordrehzahlsensor 42 erzeugt ein Signal basierend auf einer Drehung der Kurbelwelle. Eine Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (RPM) kann basierend auf der Drehung der Kurbelwelle erzeugt werden.
Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 46 erzeugt ein Kühlmittel-Temperatursignal, das eine Motorkühlmitteltemperatur angibt. Der Abgastemperatursensor 48 erzeugt ein Abgastemperatursignal, das die Abgastemperatur angibt, bevor das Abgas durch den AGR-Kühler 28 und/oder durch andere Behandlungseinrichtungen strömt. Der MAF-Sensor 44 erzeugt ein MAF-Signal, das die Massenströmungsrate von Luft in den Einlasskrümmer 14 angibt. Das ECM 34 ermittelt eine Motorlast. Lediglich beispielhaft kann das ECM 34 die Motorlast basierend auf einem Motorausgangsdrehmoment und/oder einer Kraftstoffzufuhrrate des Motors 8 ermitteln. Die Kraftstoffzufuhrrate kann beispielsweise eine Menge (z. B. ein Volumen oder eine Masse) des Kraftstoffs pro Verbrennungsereignis sein.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des ECM 34 dargestellt. Ein Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung 204 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 208 ermitteln, wie beispielsweise einer Gaspedalposition, einer Bremspedalposition, einer Tempomateingabe und/oder einer oder mehreren anderen geeigneten Fahrereingaben. Ein Motoraktuator oder mehrere Motoraktuatoren können basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 204 und/oder basierend auf einer oder mehreren anderen Drehmomentanforderungen gesteuert werden.
Ein Drosselsteuermodul 212 kann beispielsweise eine gewünschte Drosselöffnung 216 basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 204 ermitteln. Das Drosselaktuatormodul 16 kann die Öffnung des Drosselventils 12 basierend auf der gewünschten Drosselöffnung 216 einstellen. Ein Zündfunkensteuermodul 220 kann einen gewünschten Zündfunkenzeitpunkt 224 basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 204 ermitteln. Das Zündungssystem 19 kann einen Zündfunken basierend auf dem gewünschten Zündfunkenzeitpunkt 224 erzeugen. Ein Kraftstoffsteuermodul 228 kann einen oder mehrere gewünschte Kraftstoffzufuhrparameter 232 basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 204 ermitteln. Die gewünschten Kraftstoffzufuhrparameter 232 können beispielsweise einen Zeitpunkt und eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung umfassen. Das Kraftstoffsystem 17 kann den Kraftstoff basierend auf den gewünschten Kraftstoffzufuhrparametern 232 einspritzen.
Ein Drehmomentschätzmodul 236 kann eine Drehmomentausgabe des Motors 8 schätzen. Die geschätzte Drehmomentausgabe des Motors 8 wird als ein geschätztes Drehmoment 240 bezeichnet. Das Drosselsteuermodul 212 kann die gewünschte Drosselöffnung 216 basierend auf dem geschätzten Drehmoment 240 einstellen. Das Drosselsteuermodul 212 kann das geschätzte Drehmoment 240 beispielsweise verwenden, um eine Regelung eines oder mehrerer Motorluftströmungsparameter, wie beispielsweise der Drosselfläche, des MAP und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Luftströmungsparameter, auszuführen.
Das Drehmomentschätzmodul 236 kann das geschätzte Drehmoment 240 unter Verwendung einer Drehmomentbeziehung ermitteln. Beispielsweise kann das Drehmomentschätzmodul 236 das geschätzte Drehmoment 240 unter Verwendung der Beziehung ermitteln: T = f(APC, S, I, E, AF, OT, #, EGR), wobei das Drehmoment (T) das geschätzte Drehmoment 240 ist, und es ist eine Funktion einer Luft pro Zylinder (APC), einer Zündfunkenvorverstellung/eines Zündfunkenzeitpunkts (S), eines Zeitpunkts und einer Dauer der Einlassöffnung (I), eines Zeitpunkts und einer Dauer der Auslassöffnung (E), eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF), einer Öltemperatur (OT), einer Anzahl von aktivierten Zylindern (#) und des AGR-Massenanteils (EGR) 244. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als ein Kennfeld (z. B. eine Nachschlagetabelle) verkörpert werden.
Die APC kann beispielsweise basierend auf der gemessenen MAF und der momentanen Motordrehzahl ermittelt werden. Ein AGR-Ermittlungsmodul 252 (siehe auch 3) ermittelt den AGR-Anteil 244, wie nachstehend weiter diskutiert wird. Der AGR-Anteil 244 entspricht einem (erwarteten) Massenanteil der AGR bezogen auf die Masse einer Gasladung eines nächsten Verbrennungsereignisses des Motors 8.
Das Zündfunkensteuermodul 220 kann den gewünschten Zündfunkenzeitpunkt 224 unter Verwendung einer Zündfunkenbeziehung ermitteln. Die Zündfunkenbeziehung kann auf der vorstehenden Drehmomentbeziehung basieren, die invertiert wird, um diese nach dem gewünschten Zündfunkenzeitpunkt aufzulösen. Lediglich beispielhaft kann das Zündfunkensteuermodul 220 für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des) den gewünschten Zündfunkenzeitpunkt 224 unter Verwendung der Beziehung ermitteln: S_des = f^–1(T_des, APC, I, E, AF, OT, #, EGR).
Die Zündfunkenbeziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) kann das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis sein, wie es beispielsweise durch das Kraftstoffsteuermodul 228 angegeben wird.
Ein oder mehrere andere Motoraktuatoren können zusätzlich oder alternativ basierend auf dem AGR-Anteil 244 gesteuert werden. Beispielsweise kann ein AGR-Steuermodul 272 eine gewünschte AGR-Öffnung 276 basierend auf dem AGR-Anteil 244 ermitteln. Das AGR-Aktuatormodul 27 kann die Öffnung des AGR-Ventils 24 basierend auf der gewünschten AGR-Öffnung 276 steuern. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftstoffsteuermodul 228 einen oder mehrere der gewünschten Kraftstoffzufuhrparameter 232 selektiv basierend auf dem AGR-Anteil 244 einstellen. Ein oder mehrere andere Motoraktuatoren können zusätzlich oder alternativ basierend auf dem AGR-Anteil 244 betätigt werden.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des AGR-Ermittlungsmoduls 252 dargestellt. Ein Strömungsratenmodul 304 ermittelt eine AGR-Strömungsrate im stationären Zustand (SS-AGR-Strömungsrate) 308. Die SS-AGR-Strömungsrate 308 entspricht einer Massenströmungsrate der AGR zurück zu dem Einlasskrümmer 14 unter SS-AGR-Bedingungen. Die SS-AGR-Bedingungen können sich auf Zeiten beziehen, zu denen die SS-AGR-Strömungsrate 308 über eine vorbestimmte Zeitdauer um weniger als um einen vorbestimmten Betrag variiert.
Das Strömungsratenmodul 304 kann die SS-AGR-Strömungsrate 308 unter Verwendung der Beziehung ermitteln:
wobei (ṁ_EGR) die (momentane) Massenströmungsrate der AGR zurück zu dem Motor 8 mittels des AGR-Systems ist (d. h. die SS-AGR-Strömungsrate 308), und sie ist eine Funktion der Öffnungsfläche (A_T) des AGR-Ventils 24, des Drucks (p_o) stromaufwärts des AGR-Ventils 24, einer Temperatur (T_o), des Drucks (p_r) stromabwärts des AGR-Ventils 24 (z. B. eines Drucks in dem Einlasskrümmer 14) und verschiedener Konstanten (C_D, R, γ). Diese Beziehung kann als eine Gleichung, wie beispielsweise die vorstehende Gleichung, oder als ein Kennfeld (z. B. eine Nachschlagetabelle) verkörpert werden, die bzw. das die vorstehenden Parameter mit der SS-AGR-Strömungsrate 308 in Beziehung setzt. Der Druck in dem Einlasskrümmer 14 kann der MAP 305 sein, der unter Verwendung des MAP-Sensors 36 gemessen wird. Ein AGR-Positionssensor kann eine Position des AGR-Ventils 24 messen, und eine Öffnungsfläche 306 des AGR-Ventils 24 kann basierend auf der Position des AGR-Ventils 24 ermittelt werden.
Für jedes Verbrennungsereignis des Motors 8 wird eine Gasladung in einen Zylinder angesaugt. Die Gasladung kann umfassen: Umgebungsluft, die durch das Drosselventil 12 angesaugt wird; und Abgas, das mittels des AGR-Systems zurückgeführt wird. Die Gasladung kann auch ein oder mehrere andere Gase umfassen, wie beispielsweise Kraftstoffdampf, der durch ein Kraftstoffdampfspülsystem (nicht gezeigt) geliefert wird.
Ein erstes Modul 312 zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt einen SS-AGR-Anteil 316 für ein nächstes Verbrennungsereignis des Motors 8. Der SS-AGR-Anteil 316 entspricht einem Massenanteil der AGR unter SS-AGR-Bedingungen bezogen auf die Masse der Gasladung des nächsten Verbrennungsereignisses des Motors 8. Das erste Modul 312 zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt den SS-AGR-Anteil 316 für das nächste Verbrennungsereignis basierend auf der SS-AGR-Strömungsrate 308 und einer Luftmassenströmungsrate (MAF) 320. Die MAF 320 kann unter Verwendung des MAF-Sensors 44 gemessen werden. Das erste Modul 312 zur Berechnung eines Massenanteils kann den SS-AGR-Anteil 316 für das nächste Verbrennungsereignis beispielsweise unter Verwendung de Gleichung ermitteln:
wobei SSFraction der SS-AGR-Anteil 316 ist, und er ist eine Funktion der SS-AGR-Strömungsrate 308 (ṁ_EGR) und der MAF (ṁ_MAF) 320.
Ein Puffermodul 324 kann einen Ringpuffer, einen First-In-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer), ein Schieberegister usw. umfassen. Jedes Mal dann, wenn der SS-AGR-Anteil 316 ermittelt wird, speichert das Puffermodul 324 den SS-AGR-Anteil 316, und es wird ein ältester gespeicherter Wert des SS-AGR-Anteils 316 entfernt. Das Puffermodul 324 umfasst eine vorbestimmte Anzahl der zuletzt ermittelten Werte des SS-AGR-Anteils 316.
Ein zweites Modul 328 zur Berechnung eines Massenanteils ermittelt den AGR-Anteil 244 für das nächste Verbrennungsereignis des Motors 8 basierend auf einer Vielzahl der Werte des SS-AGR-Anteils 316, die in dem Puffermodul 324 gespeichert sind. Das zweite Modul 328 zur Ermittlung eines Massenanteils kann den AGR-Anteil 244 für das nächste Verbrennungsereignis basierend auf einem Mittelwert, wie beispielsweise einem gewichteten Mittelwert, einer Vielzahl der gespeicherten Werte des SS-AGR-Anteils 316 ermitteln. Die Werte des SS-AGR-Anteils 316, die zur Ermittlung des AGR-Anteils 244 verwendet werden, können die zuletzt ermittelten/gespeicherten Werte sein.
Das zweite Modul 328 zur Berechnung eines Massenanteils kann den AGR-Anteil 244 für das nächste Verbrennungsereignis unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
wobei EGRFraction der AGR-Anteil 244 ist, t eine Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen einem Verbrennungsereignis des Motors 8 und einem späteren Verbrennungsereignis ist, bei dem der AGR-Anteil 244 einen stationären Zustand erreichen wird (und daher gleich dem SS-AGR-Anteil 316 sein wird), nachdem eine AGR-Übergangsbedingung auftritt, d eine Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen einem Verbrennungsereignis, bei dem eine Anweisung erzeugt wird, die eine AGR-Übergangsbedingung bewirkt, und einem späteren Verbrennungsereignis ist, bei dem der AGR-Anteil 244 beginnen wird, sich in Ansprechen auf die Anweisung zu ändern, und wobei sich SSFrac auf den einen der gespeicherten Werte des SS-AGR-Anteils 316 für das Verbrennungsereignis vor t-1-i Verbrennungsereignissen bezieht. t und d sind ganze Zahlen, und d ist kleiner als t. Eine AGR-Übergangsbedingung kann beispielsweise in Ansprechen auf eine Änderung in der Öffnung des Drosselventils 12, in Ansprechen auf eine Änderung in der Öffnung des AGR-Ventils 24, in Ansprechen auf eine Änderung in dem Druck in dem Einlasskrümmer 14 oder in Ansprechen auf ein anderes geeignetes Ereignis auftreten, das eine Änderung in der Massenströmungsrate der Abgasrückführung zurück zu dem Einlasskrümmer 14 bewirkt.
Bei verschiedenen Implementierungen können t und d konstante Werte sein, die basierend auf physikalischen Faktoren kalibriert werden, wie beispielsweise dem Zylindervolumen, dem Volumen des Einlasskrümmers 14 und dem Volumen des AGR-Systems, durch welches sich das Abgas bewegt, wenn es zurückgeführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen können t und/oder d variable Werte sein, und sie können durch ein Verzögerungsermittlungsmodul 332 festgelegt werden. Das Verzögerungsermittlungsmodul 332 kann t und/oder d beispielsweise unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder Kennfelder festlegen, welche die Motorlast 336 und/oder die Motordrehzahl 340 mit t und/oder d in Beziehung setzen. Die eine oder mehreren Funktionen oder das eine oder die mehreren Kennfelder werden basierend auf physikalischen Faktoren kalibriert, wie beispielsweise basierend auf dem Zylindervolumen, dem Volumen des Einlasskrümmers 14 und dem Volumen des AGR-Systems.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln des AGR-Anteils 244 zeigt. Die Steuerung kann mit 404 beginnen, wo die Steuerung die SS-AGR-Strömungsrate 308 ermittelt. Die Steuerung kann die SS-AGR-Strömungsrate beispielsweise unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
wobei (ṁ_EGR) die SS-AGR-Strömungsrate 308 ist, und sie ist eine Funktion der Öffnungsfläche (A_T) des AGR-Ventils 24, des Drucks (p_o) stromaufwärts des AGR-Ventils 24, einer Temperatur (T_o), des Drucks (p_r) stromabwärts des AGR-Ventils 24 (z. B. des Drucks in dem Einlasskrümmer 14) und verschiedener Konstanten (C_D, R, γ). Die Steuerung fährt mit 408 fort.
Bei 408 ermittelt die Steuerung den SS-AGR-Anteil 316 für das nächste Verbrennungsereignis des Motors 8. Die Steuerung ermittelt den SS-AGR-Anteil 316 basierend auf der SS-AGR-Strömungsrate 308 und der MAF 320. Die Steuerung kann den SS-AGR-Anteil 316 unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
wobei SSFraction der SS-AGR-Anteil 316 ist, und er ist eine Funktion der SS-AGR-Strömungsrate 308 (ṁ_EGR) und der MAF (ṁ_MAF) 320. Die Steuerung fährt mit 412 fort.
Die Steuerung speichert bei 412 den SS-AGR-Anteil 316 in dem Puffermodul 324. Die Steuerung entfernt bei 412 auch einen ältesten gespeicherten Wert des SS-AGR-Anteils 316. Das Puffermodul 324 umfasst die vorbestimmte Anzahl der zuletzt ermittelten Werte des SS-AGR-Anteils 316. Die Steuerung fährt mit 416 fort.
Bei 416 ermittelt die Steuerung den AGR-Anteil 244 für das nächste Verbrennungsereignis des Motors 8. Die Steuerung ermittelt den AGR-Anteil 244 basierend auf einer Vielzahl der gespeicherten Werte des SS-AGR-Anteils 316. Die Steuerung kann den AGR-Anteil 244 beispielsweise unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
wobei EGRFraction der AGR-Anteil 244 ist, t die Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen einem Verbrennungsereignis des Motors 8 und einem späteren Verbrennungsereignis ist, bei dem der AGR-Anteil 244 einen stationären Zustand erreichen wird (und daher gleich dem SS-AGR-Anteil 316 sein wird), nachdem eine AGR-Übergangsbedingung auftritt, d die Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen einem Verbrennungsereignis, bei dem eine Anweisung erzeugt wird, die eine AGR-Übergangsbedingung bewirken wird, und einem späteren Verbrennungsereignis ist, bei dem der AGR-Anteil 244 beginnt, sich in Ansprechen auf die Anweisung zu ändern, und wobei sich SSFrac auf den einen der gespeicherten Werte des SS-AGR-Anteils 316 für das Verbrennungsereignis vor t-1-i Verbrennungsereignissen bezieht.
Die Steuerung kann einen oder mehrere Motorbetriebsparameter selektiv basierend auf dem AGR-Anteil 244 einstellen. Beispielsweise kann die Steuerung das geschätzte Drehmoment 240 basierend auf dem AGR-Anteil 244 ermitteln und die Öffnung des Drosselventils 12 selektiv basierend auf dem geschätzten Drehmoment 240 einstellen. Basierend auf dem AGR-Anteil 244 kann die Steuerung zusätzlich oder alternativ einen oder mehrere andere Motorluftströmungsaktuatoren einstellen, wie beispielsweise eine oder mehrere Ladedruckeinrichtungen, einen oder mehrere Ventilaktuatoren usw. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung die Öffnung des AGR-Ventils 24 basierend auf dem AGR-Anteil 244 einstellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung den Zündfunkenzeitpunkt und/oder die Menge und/oder den Zeitpunkt der Kraftstoffzufuhr selektiv basierend auf dem AGR-Anteil 244 einstellen. Obgleich die Steuerung derart gezeigt ist, dass sie nach 416 endet, kann 4 eine Veranschaulichung einer Steuerschleife sein. Die Steuerung kann zu 404 zurückkehren und eine Steuerschleife jeweils nach einer vorbestimmten Zeitdauer ausführen.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. 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 nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. 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 ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete 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

Motorsteuerverfahren für ein Fahrzeug, das umfasst, dass: eine Massenströmungsrate einer Abgasrückführung (AGR) für einen Motor ermittelt wird; basierend auf der Massenströmungsrate der AGR ein erster Massenanteil von zurückgeführtem Abgas relativ zu einer ersten Gasladung für ein erstes Verbrennungsereignis des Motors ermittelt wird; ein zweiter Massenanteil von zurückgeführtem Abgas einer zweiten Gasladung für ein zweites Verbrennungsereignis des Motors basierend auf einem Mittelwert des ersten Massenanteils und eines oder mehrerer anderer Werte des ersten Massenanteils, die jeweils für andere Verbrennungsereignisse ermittelt werden, ermittelt wird; und ein Motorbetriebsparameter selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil eingestellt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der zweite Massenanteil gleich einem gedichteten Mittelwert des ersten Massenanteils und des einen oder der mehreren anderen Werte des ersten Massenanteils gesetzt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass der gedichtete Mittelwert basierend auf dem ersten Massenanteil, dem einen oder den mehreren anderen Werten des ersten Massenanteils und einem ersten sowie einem zweiten Gewichtungswert ermittelt wird, wobei: der erste und der zweite Gewichtungswert ganze Zahlen größer als Null sind; der erste Gewichtungswert einer Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen einem dritten Verbrennungsereignis des Motors, bei dem eine Änderung in einer AGR-Strömung auftritt, und einem vierten Verbrennungsereignis entspricht, bei dem später erwartet wird, dass die AGR-Strömung einen stationären Zustand erreicht; und der zweite Gewichtungswert einer Anzahl von Verbrennungsereignissen zwischen dem dritten Verbrennungsereignis und einem fünften Verbrennungsereignis entspricht, bei dem erwartet wird, dass sich der erste Massenanteil in Ansprechen auf die Änderung in der AGR-Strömung zu ändern beginnt.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass der erste und/oder der zweite Gewichtungswert basierend auf einer Motordrehzahl und/oder einer Motorlast festgelegt werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei der erste und der zweite Gewichtungswert vorbestimmte Werte sind und konstant sind.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der erste Massenanteil ferner basierend auf einer Luftmassenströmungsrate (MAF) ermittelt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass der erste Massenanteil gleich der Massenströmungsrate der AGR dividiert durch eine Summe der Massenströmungsrate der AGR und der MAF gesetzt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Drehmomentausgabe des Motors basierend auf dem zweiten Massenanteil geschätzt wird; und eine Öffnung eines Drosselventils selektiv basierend auf der Drehmomentausgabe eingestellt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Zündfunkenzeitpunkt und/oder eine Kraftstoffzufuhr selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil eingestellt werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass eine Öffnung eines AGR-Ventils selektiv basierend auf dem zweiten Massenanteil eingestellt wird.