DE102013207437B4

DE102013207437B4 - Verfahren zum Steuern eines Maschinendrehmoments, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs während eines Herunterschaltens zu verhindern, wenn ein Drosselklappenventil geschlossen ist

Info

Publication number: DE102013207437B4
Application number: DE102013207437.9A
Authority: DE
Inventors: Krishnendu Kar; Leon Cribbins; William R. Mayhew; Timothy J. Keenan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103382897A; DE102013207437A1; CN103382897B

Abstract

Verfahren, umfassend:Bestimmen, wann ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) stattfindet, wobei das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) ein Herunterschalten eines Getriebes ist, wenn eine Drosselklappe (112) einer Maschine (102) geschlossen ist; undSteuern einer Maschinendrehzahl auf Grundlage einer Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wobei die Turbinendrehzahl eine Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler ist, der die Maschine (102) mit dem Getriebe koppelt;Beibehalten der Maschinendrehzahl bei kleiner als der Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wenn die Maschinendrehzahl kleiner als die Turbinendrehzahl ist, wenn das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) beginnt;Beibehalten der Maschinendrehzahl bei größer als der Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wenn die Maschinendrehzahl größer als die Turbinendrehzahl ist, wenn das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) beginnt; undBestimmen einer Soll-Drehzahl der Maschine (102) während eines Ausrollens des Fahrzeugs auf Grundlage eines Maximums einer ersten Drehzahl und einer zweiten Drehzahl, wobei die erste Drehzahl eine Leerlaufdrehzahl ist und die zweite Drehzahl gleich einer Summe der Turbinendrehzahl und eines ersten Offsets ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern von Maschinendrehmoment, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs während eines Herunterschaltens zu verhindern, wenn ein Drosselklappenventil geschlossen ist.
HINTERGRUND
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, die Antriebsdrehmoment erzeugen. Eine Luftströmung in die Maschine wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe den Drosselklappenquerschnitt bzw. die Drosselklappenfläche ein, was die Luftströmung in die Maschine erhöht oder verringert. Wenn die Drosselklappenfläche zunimmt, nimmt der Luftdurchsatz in die Maschine zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Zylinder vorzusehen und/oder einen Soll-Drehmomentausgang zu erreichen. Ein Erhöhen des Betrages an Luft und Kraftstoff, der an die Zylinder geliefert wird, erhöht die Drehmomentabgabe der Maschine.
In funkengezündeten Maschinen löst ein Zündfunken eine Verbrennung eines Luft/ Kraftstoffgemisches aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei kompressionsgezündeten Maschinen verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Zündzeitpunkt und Luftströmung können die Primärmechanismen zum Einstellen des Drehmomentausgangs von funkengezündeten Maschinen sein, während die Kraftstoffströmung den Primärmechanismus zum Einstellen des Drehmomentausgangs von kompressionsgezündeten Maschinen darstellen kann.
Es sind Maschinensteuersysteme entwickelt worden, um das Maschinenausgangsdrehmoment zu steuern, um ein gewünschtes Drehmoment zu erreichen. Herkömmliche Maschinensteuersysteme steuern jedoch das Maschinenausgangsdrehmoment nicht so genau wie gewünscht. Ferner sehen herkömmliche Maschinensteuersysteme kein schnelles Ansprechen auf Steuersignale vor oder koordinieren die Maschinendrehmomentsteuerung nicht über die verschiedenen Vorrichtungen, die das Maschinenausgangsdrehmoment beeinflussen.
In der DE 199 55 987 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine während eines Zurückschaltens beschrieben, bei dem zunächst bestimmt wird, wann ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe stattfindet. Ferner wird eine Maschinendrehzahl anhand einer Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler, der die Maschine mit einem Getriebe koppelt, während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe gesteuert. Dabei wird eine Soll-Maschinendrehzahl anhand eines vorgegebenen Verhältnisses der Soll-Maschinendrehzahl zur Drehzahl der Turbine ermittelt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine bei einem Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe bzw. im Schubbetrieb zu schaffen, mit welchem ein Ruckeln des Antriebsstrangs aufgrund einer Fehlanpassung zwischen einer Maschinendrehzahl und einer Turbinendrehzahl eines Drehmomentwandlers vermieden wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst, dass bestimmt wird, wann ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe stattfindet. Das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe ist ein Herunterschalten eines Getriebes, wenn ein Drosselklappenventil einer Maschine geschlossen ist. Ferner wird eine Maschinendrehzahl auf Grundlage einer Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe gesteuert. Die Turbinendrehzahl ist eine Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler, der die Maschine mit dem Getriebe koppelt.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der hier nachstehend bereitgestellten detaillierten Beschreibung deutlich.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensteuersystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Steuermoduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein Funktionsblockschaubild eines zweiten beispielhaften Steuermoduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Funktionsblockschaubild eines dritten beispielhaften Steuermoduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
6 ein Flussdiagramm ist, das ein zweites beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
7 eine graphische Darstellung, die eine beispielhafte Verlangsamungsrate während eines Herunterschaltens zeigt, wenn ein Drosselklappe geschlossen ist, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Drehmomentwandler ist eine hydrodynamische Fluidkopplung, die Antriebsdrehmoment von einer Brennkraftmaschine an ein Automatikgetriebe überträgt. Drehmomentwandler weisen ein Laufrad und eine Turbine auf. Das Laufrad ist mechanisch mit der Maschine gekoppelt. Die Turbine ist hydraulisch mit dem Laufrad gekoppelt und treibt das Getriebe an. Der Drehmomentwandler kann auch eine Überbrückungs- bzw. Verriegelungskupplung aufweisen, die die Turbine an dem Laufrad verriegelt, wobei das Laufrad und die Turbine mechanisch gekoppelt werden.
Bei dem Start eines Schaltens kann die Maschinendrehzahl aufgrund eines Schlupfs in der hydraulischen Kupplung zwischen dem Laufrad und der Turbine von der Turbinendrehzahl verschieden sein. Während eines Herunterschaltens, wenn ein Drosselklappenventil geschlossen ist, was als Herunterschalten bei geschlossenem Drosselklappenventil bekannt ist, kann die Maschinendrehzahl über die Turbinendrehzahl gehen, ein Phänomen, das als ein Spielübergang bekannt ist. Der Spielübergang findet statt, wenn die Maschinendrehzahl von kleiner als der Turbinendrehzahl auf größer als die Turbinendrehzahl zunimmt oder wenn die Maschinendrehzahl von größer als der Turbinendrehzahl auf kleiner als die Turbinendrehzahl abnimmt. Ein Spielübergang kann für den Fahrer ein unerwünschtes Gefühl zur Folge haben, das als ein Ruckeln des Antriebsstrangs bekannt ist.
Ein Maschinensteuersystem und -verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verhindert einen Spielübergang während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs zu verhindern. Wenn die Maschinendrehzahl zu Beginn eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe kleiner als die Turbinendrehzahl ist, dann wird die Maschinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe bei kleiner als der Turbinendrehzahl beibehalten. Wenn die Maschinendrehzahl zu Beginn eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Turbinendrehzahl ist, dann wird die Maschinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe bei größer als der Turbinendrehzahl beibehalten.
Mit Bezug nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems 100 dargestellt. Das Maschinensystem 100 weist eine Maschine 102 auf, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug auf Grundlage einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird in die Maschine 102 über ein Ansaugsystem 108 gezogen. Nur beispielhaft kann das Ansaugsystem 108 einen Ansaugkrümmer 110 und ein Drosselklappenventil 112 aufweisen. Nur beispielhaft kann das Drosselklappenventil 112 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Maschinensteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenaktuatormodul 116, das ein Öffnen des Drosselklappenventils 112 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 110 gezogene Menge an Luft zu steuern.
Luft von dem Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder der Maschine 102 gezogen. Während die Maschine 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann die Maschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinderaktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv abzuschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Maschinenbetriebsbedingungen verbessern kann.
Die Maschine 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als ein Ansaugtakt, ein Verdichtungstakt, ein Verbrennungs- bzw. Arbeitstakt und ein Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 118 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktuatormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktuatormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzung in Zylinder, die deaktiviert sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Die Maschine 102 kann eine Kompressionszündungsmaschine sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann die Maschine 102 eine funkengezündete Maschine sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenaktuatormodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktuatormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an deaktivierte Zylinder anhalten.
Die Erzeugung des Zündfunken kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktuatormodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenaktuatormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/ Kraftstoff-Gemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zurück zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt.
Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.
Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Ansaugnockenwellen (einschließlich der Ansaugnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Zylinderbänke von Zylindern (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. In ähnlicher Weise können mehrere Abgasnockenwellen (einschließlich der Abgasnockenwelle 142) mehrere Abgasventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Abgasventile (einschließlich dem Abgasventil 130) für mehrere Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern.
Das Zylinderaktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 deaktivieren. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Ansaugventil 122 und/oder das Abgasventil 130 durch Vorrichtungen gesteuert werden, die von Nockenwellen verschieden sind, wie elektromagnetischen Aktuatoren.
Die Zeit, zu der das Ansaugventil 122 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Ansaugnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Abgasnockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Phasenstelleraktuatormodul 158 kann den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn implementiert, kann der variable Ventilhub (nicht gezeigt) auch durch das Phasenstelleraktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das Maschinensystem 100 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftkompressor 160-2 auf, der durch die Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselklappenventil 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Superlader (nicht gezeigt), der durch die Kurbelwelle angetrieben wird, Luft von dem Drosselklappenventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruckregelventil 162 kann eine Umgehung der Turbine 160-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Ladeaktuatormodul 164 steuern. Das Ladeaktuatormodul 164 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 162 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladeaktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladeaktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch absorbierte Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 aufweisen. Obwohl sie zu Zwecken der Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein, wodurch Ansaugluft in nächste Nähe zu heißem Abgas gebracht wird.
Das Maschinensystem 100 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 lenkt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
Das Maschinensystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Sensors 180 für die Kurbelwellenposition (CKP von engl.: crankshaft position“) messen. Das ECM 114 kann die Kurbelwellenposition verwenden, um die Maschinendrehzahl beispielsweise in Umdrehungen pro Minute (U/min) zu berechnen. Die Temperatur des Maschinenkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 182 für die Maschinenkühlmitteltemperatur (ECT von engl: „engine coolant temperature“) gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in der Maschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
Der atmosphärische Druck kann unter Verwendung eines Sensors 183 für atmosphärischen Druck (ATM) gemessen werden. Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Sensors 184 für Krümmerabsolutdruck (MAP von engl.: „manifold absolute pressure“) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Maschinenunterdruck, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstrom-(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselklappenventil 112 aufweist.
Das Drosselklappenaktuatormodul 116 kann die Position des Drosselklappenventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS von engl.: „throttle position sensor“) überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in die Maschine 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: „intake air temperature“) gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Maschinensystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 194 kommunizieren, um ein Schalten von Gängen in einem Getriebe (nicht gezeigt) zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 114 ein Maschinendrehmoment während eines Gangschaltens reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul (HCM) 196 kommunizieren, um einen Betrieb der Maschine 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.
Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator dienen und kann dazu verwendet werden, elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des TCM 194 und des HCM 196 in ein oder mehrere Module integriert sein.
Jedes System, das einen Maschinenparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert empfängt. Beispielsweise kann das Drosselklappenaktuatormodul 116 als ein Aktuator bezeichnet werden und die Drosselklappenöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. Bei dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselklappenaktuatormodul 116 die Drosselklappenöffnungsfläche durch Einstellen eines Winkels der Klappe des Drosselklappenventils 112.
In ähnlicher Weise kann das Zündaktuatormodul 126 als ein Aktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert die Größe an Zündvorverstellung relativ zu dem Zylinder-OT sein kann. Andere Aktuatoren können das Zylinderaktuatormodul 120, das Kraftstoffaktuatormodul 124, das Phasenstelleraktuatormodul 158, das Ladeaktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 aufweisen. Für diese Aktuatoren können die Aktuatorwerte einer Anzahl aktivierter Zylinder, der Kraftstofflieferrate, den Ansaug- und Abgas-Nockenphasenstellerwinkeln, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann Aktuatorwerte steuern, um zu bewirken, dass die Maschine 102 ein gewünschtes Maschinenausgangsdrehmoment erzeugt.
Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein funktionales Blockschaubild eines beispielhaften Maschinensteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 weist ein Fahrerdrehmomentmodul 202 auf. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung auf Grundlage eines Fahrereingangs von dem Fahrereingangsmodul 104 bestimmen. Der Fahrereingang kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Der Fahrereingang kann auch auf einer Fahrtregelung basieren, die ein adaptives Fahrtregelungssystem sein kann, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Folgedistanz beizubehalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine oder mehrere Zuordnungen von Gaspedalposition zu Soll-Drehmoment speichern und kann die Fahrdrehmomentanforderungen auf einer gewählten der Zuordnungen bestimmen.
Ein Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung von dem Fahrerdrehmomentmodul 202 und anderen Achsendrehmomentanforderungen. Das Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, einschließlich einer Maschine und/oder einem Elektromotor. Drehmomentanforderungen können absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und rampenartige Anforderungen aufweisen. Nur beispielhaft können rampenartige Anforderungen eine Anforderung aufweisen, das Drehmoment rampenartig hinunter zu einem minimalen Maschinen-Aus-Drehmoment zu senken oder Drehmoment rampenartig von einem minimalen Maschinen-Aus-Drehmoment anzuheben. Relative Drehmomentanforderungen können temporäre oder andauernde Drehmomentreduzierungen oder -erhöhungen aufweisen.
Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentreduzierung aufweisen, die durch ein Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf findet statt, wenn ein Achsendrehmoment eine Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegen die Straßenfläche zu rutschen. Achsdrehmomentanforderungen können auch eine Drehmomenterhöhungsanforderung aufweisen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, wenn ein Reifen des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen aufweisen. Bremsmanagementanforderungen können ein Achsendrehmoment reduzieren, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment die Fähigkeit der Bremsen zum Halten des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, nicht überschreitet. Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen können das Achsendrehmoment reduzieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Achsendrehmomentanforderungen können auch durch Fahrzeugstabilitätssteuersysteme erzeugt werden.
Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 gibt eine vorhergesagte Drehmomentanforderung und eine unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der Ergebnisse eines Vermittelns zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Wie nachfolgend beschrieben ist, können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 durch andere Module des ECM 114 selektiv eingestellt werden, bevor sie dazu verwendet werden, Aktuatoren des Maschinensystems 100 zu steuern.
Allgemein ist die unmittelbare Drehmomentanforderung die Größe an gegenwärtig gewünschtem Achsendrehmoment, während die vorhergesagte Drehmomentanforderung die Größe an Achsendrehmoment ist, die kurzfristig erforderlich werden kann. Das ECM 114 steuert daher das Maschinensystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung ist. Jedoch können verschiedene Kombinationen aus Aktuatorwerten in demselben Achsendrehmoment resultieren. Das ECM 114 kann daher die Aktuatorwerte einstellen, um einen schnelleren Übergang zu der vorhergesagten Drehmomentanforderung zuzulassen, während dennoch das Achsendrehmoment bei der unmittelbaren Drehmomentanforderung beibehalten wird.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf der Fahrerdrehmomentanforderung basieren. Die unmittelbare Drehmomentanforderung kann kleiner als die vorhergesagte Drehmomentanforderung sein, wie beispielsweise, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung einen Radschlupf auf einer eisigen Oberfläche bewirkt. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Reduzierung über die unmittelbare Drehmomentanforderung anfordern und das ECM 114 reduziert das von dem Maschinensystem 100 erzeugte Drehmoment auf die unmittelbare Drehmomentanforderung. Jedoch steuert das ECM 114 das Maschinensystem 100 so, dass das Maschinensystem 100 schnell eine Erzeugung der vorhergesagten Drehmomentanforderung wieder aufnehmen kann, sobald der Radschupf stoppt.
Allgemein kann die Differenz zwischen der unmittelbaren Drehmomentanforderung und der höheren vorhergesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve kann den Betrag an zusätzlichem Drehmoment repräsentieren, den das Maschinensystem 100 mit minimaler Verzögerung zu erzeugen beginnen kann. Schnelle Maschinenaktuatoren werden verwendet, um das gegenwärtige Achsendrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, sind schnelle Maschinenaktuatoren im Gegensatz zu langsamen Maschinenaktuatoren definiert.
Bei verschiedenen Implementierungen sind schnelle Maschinenaktuatoren in der Lage, ein Achsendrehmoment innerhalb eines Bereiches zu variieren, wobei der Bereich durch die langsamen Maschinenaktuatoren hergestellt wird. Bei derartigen Implementierungen ist die obere Grenze des Bereichs die vorhergesagte Drehmomentanforderung, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren begrenzt ist. Nur beispielhaft können schnelle Aktuatoren nur in der Lage sein, Achsendrehmoment um eine erste Größe zu reduzieren, wobei die erste Größe ein Maß der Drehmomentkapazität der schnellen Aktuatoren ist. Die erste Größe kann auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen variiert werden, die von den langsamen Maschinenaktuatoren gesetzt werden. Wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung innerhalb des Bereiches liegt, können schnelle Maschinenaktuatoren gesetzt werden, um zu bewirken, dass das Achsendrehmoment gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung ist. Wenn das ECM 114 die Ausgabe der vorhergesagten Drehmomentanforderung anfordert, können die schnellen Maschinenaktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment zu der Oberseite des Bereichs zu variieren, die die vorhergesagte Drehmomentanforderung ist.
Allgemein können schnelle Maschinenaktuatoren das Achsendrehmoment im Vergleich zu langsamen Maschinenaktuatoren schneller ändern. Langsame Aktuatoren können langsamer auf Änderungen in ihren jeweiligen Aktuatorwerten ansprechen, als schnelle Aktuatoren. Beispielsweise kann ein langsamer Aktuator mechanische Komponenten aufweisen, die in Ansprechen auf eine Änderung des Aktuatorwerts Zeit zur Bewegung von einer Position zu einer anderen benötigen. Ein langsamer Aktuator kann auch durch den Zeitbetrag gekennzeichnet sein, der benötigt wird, damit das Achsendrehmoment eine Änderung beginnt, sobald der langsame Aktuator eine Implementierung des geänderten Aktuatorwertes beginnt. Allgemein ist dieser Zeitbetrag für langsame Aktuatoren länger als für schnelle Aktuatoren. Allgemein kann sogar nach dem Beginn einer Änderung das Achsendrehmoment länger benötigen, um vollständig auf eine Änderung in einem langsamen Aktuator anzusprechen.
Nur beispielhaft kann das ECM 114 Aktuatorwerte für langsame Aktuatoren auf Werte setzen, die ermöglichen, dass das Maschinensystem 100 die vorhergesagte Drehmomentanforderung erzeugen kann, wenn die schnellen Aktuatoren auf geeignete Werte gesetzt werden. Inzwischen kann das ECM 114 Aktuatorwerte für schnelle Aktuatoren auf Werte setzen, die bei gegebenen langsamen Aktuatorwerten bewirken, dass das Maschinensystem 100 die unmittelbare Drehmomentanforderung anstelle der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
Die schnellen Aktuatorwerte bewirken daher, dass das Maschinensystem 100 die unmittelbare Drehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 114 entscheidet, dass das Achsendrehmoment von der unmittelbaren Drehmomentanforderung auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung übergeht, ändert das ECM 114 die Aktuatorwerte für einen oder mehrere schnelle Aktuatoren auf Werte, die der vorhergesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die langsamen Aktuatorwerte bereits auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesetzt worden sind, ist das Maschinensystem 100 in der Lage, die vorhergesagte Drehmomentanforderung nur nach der durch die schnellen Aktuatoren auferlegten Verzögerung zu erzeugen. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung, die ansonsten aus einer Änderung des Achsendrehmoments unter Verwendung langsamer Aktuatoren resultiert, vermieden.
Nur beispielhaft kann, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung aufgrund einer temporären Drehmomentreduktionsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung ist. Alternativ dazu kann eine Drehmomentreserve durch Erhöhen der vorhergesagten Drehmomentanforderung über die Fahrerdrehmomentanforderung erzeugt werden, während die unmittelbare Drehmomentanforderung bei der Fahrerdrehmomentanforderung beibehalten wird. Die resultierende Drehmomentreserve kann plötzliche Zunahmen des erforderlichen Achsendrehmoments absorbieren. Nur beispielhaft können plötzliche Belastungen aus einer Klimaanlage oder einer Servolenkungspumpe durch Erhöhen der unmittelbaren Drehmomentanforderung ausgeglichen werden. Wenn die Zunahme der unmittelbaren Drehmomentanforderung kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell durch Verwendung schneller Aktuatoren erzeugt werden. Die vorhergesagte Drehmomentanforderung kann dann auch erhöht werden, um die vorhergehende Drehmomentreserve wiederherzustellen.
Ein anderer beispielhafter Gebrauch einer Drehmomentreserve besteht darin, Schwankungen in Werten langsamer Aktuatoren zu reduzieren. Aufgrund ihrer relativ langsamen Geschwindigkeit können variierende Werte langsamer Aktuatoren eine Steuerinstabilität erzeugt. Zusätzlich können langsame Aktuatoren mechanische Teile aufweisen, die mehr Leistung ziehen und/oder schneller verschleißen können, wenn sie häufig bewegt werden. Das Erzeugen einer ausreichenden Drehmomentreserve erlaubt, dass Änderungen des Soll-Drehmoments durch Variieren schneller Aktuatoren über die unmittelbare Drehmomentanforderung durchgeführt werden können, während die Werte der langsamen Aktuatoren beibehalten werden. Beispielsweise kann, um eine gegebene Leerlaufdrehzahl beizubehalten, die unmittelbare Drehmomentanforderung innerhalb eines Bereiches variieren. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf ein Niveau über diesem Bereich gesetzt ist, können dann Variationen der unmittelbaren Drehmomentanforderung, die die Leerlaufdrehzahl beibehalten, unter Verwendung schneller Aktuatoren durchgeführt werden, ohne dass es notwendig ist, langsame Aktuatoren einzustellen.
Nur beispielhaft kann bei einer Funkenzündungsmaschine ein Zündzeitpunkt ein Wert eines schnellen Aktuators sein, während eine Drosselklappenöffnungsfläche ein Wert eines langsamen Aktuators sein kann. Funkenzündungsmaschinen können durch Anwenden eines Zündfunkens Kraftstoffe verbrennen, einschließlich beispielsweise Benzin und Ethanol.
Im Gegensatz dazu kann bei einer Kompressionszündungsmaschine eine Kraftstoffströmung ein Wert eines schnellen Aktuators sein, während eine Drosselklappenöffnungsfläche als ein Aktuatorwert für von Drehmoment verschiedenen Maschinencharakteristiken verwendet werden kann. Kompressionszündungsmaschinen können Kraftstoffe verbrennen, einschließlich beispielsweise Diesel, und zwar durch Komprimieren der Kraftstoffe.
Wenn die Maschine 102 eine Zündfunkenmaschine ist, kann das Zündaktuatormodul 126 ein schneller Aktuator sein, und das Drosselklappenaktuatormodul 116 kann ein langsamer Aktuator sein. Nach Empfangen eines neuen Aktuatorwerts kann das Zündaktuatormodul 126 in der Lage sein, einen Zündzeitpunkt für das folgende Zündereignis zu ändern. Wenn der Zündzeitpunkt (auch als Zündvorverstellung bezeichnet) für ein Zündereignis auf einen kalibrierten Wert gesetzt ist, wird ein maximales Drehmoment in dem Verbrennungstakt unmittelbar nach dem Zündereignis erzeugt. Jedoch kann eine Zündvorverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, den Drehmomentbetrag, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird, reduzieren. Daher kann das Zündaktuatormodul 126 in der Lage sein, ein Maschinenausgangsdrehmoment so bald zu variieren, wie das nächste Zündereignis stattfindet, und zwar durch Variieren der Zündvorverstellung. Nur beispielhaft kann eine Tabelle aus Zündvorverstellungen, die verschiedenen Maschinenbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase einer Fahrzeugkonstruktion bestimmt werden, und der kalibrierte Wert wird aus der Tabelle auf Grundlage gegenwärtiger Maschinenbetriebsbedingungen gewählt.
Im Gegensatz dazu brauchen Änderungen der Drosselklappenöffnungsfläche länger, um das Maschinenausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drosselklappenaktuatormodul 116 ändert die Drosselklappenöffnungsfläche durch Einstellen des Winkels der Klappe des Drosselklappenventils 112. Daher existiert, sobald ein neuer Aktuatorwert empfangen wird, auf Grundlage des neuen Aktuatorwertes eine mechanische Verzögerung, wenn sich das Drosselklappenventil 112 von seiner vorhergehenden Position zu einer neuen Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen aufgrund der Drosselklappenventilöffnung Lufttransportverzögerungen in dem Ansaugkrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in dem Ansaugkrümmer 110 so lange nicht als eine Zunahme des Maschinenausgangsdrehmoment realisiert, bis der Zylinder 118 zusätzliche Luft in dem nächsten Ansaugtakt aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
Unter Verwendung dieser Aktuatoren als ein Beispiel kann eine Drehmomentreserve durch Setzen der Drosselklappenöffnungsfläche auf einen Wert erzeugt werden, der ermöglicht, dass die Maschine 102 eine vorhergesagte Drehmomentanforderung erzeugt. Inzwischen kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage einer unmittelbaren Drehmomentanforderung gesetzt werden, die kleiner als die vorhergesagte Drehmomentanforderung ist. Obwohl die Drosselklappenöffnungsfläche eine ausreichend große Luftströmung für die Maschine 102 erzeugt, um die vorhergesagte Drehmomentanforderung herzustellen, ist der Zündzeitpunkt auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung verzögert (was Drehmoment reduziert). Das Maschinenausgangsdrehmoment ist daher gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung.
Wenn zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, wie, wenn der Klimaanlagenkompressor gestartet wird oder wenn eine Traktionssteuerung bestimmt, dass ein Radschlupf beendet ist, kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesetzt werden. Durch das folgende Zündereignis kann das Zündaktuatormodul 126 die Zündvorverstellung auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der ermöglicht, dass die Maschine 102 das volle Maschinenausgangsdrehmoment erzeugt, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das auf Maschinenausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht werden, ohne dass Verzögerungen durch eine Änderung der Drosselklappenöffnungsfläche auftreten.
Wenn die Maschine 102 eine Kompressionszündungsmaschine ist, kann das Kraftstoffaktuatormodul 124 ein schneller Aktuator sein, und das Drosselklappenaktuatormodul 116 und das Ladeaktuatormodul 164 können Emissionsaktuatoren sein. Auf diese Weise kann die Kraftstoffmasse auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung gesetzt werden, und die Drosselklappenöffnungsfläche und die Aufladung können auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesetzt werden. Die Drosselklappenöffnungsfläche kann mehr Luftströmung als notwendig erzeugen, um die vorhergesagte Drehmomentanforderung zu erfüllen. Ihrerseits kann die Luftströmung, die erzeugt wird, für eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes größer als erforderlich sein, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gewöhnlich mager ist und Änderungen der Luftströmung den Maschinendrehmomentausgang nicht beeinflussen. Das Maschinenausgangsdrehmoment ist daher gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung und kann durch Einstellen der Kraftstoffströmung erhöht oder vermindert werden.
Das Drosselklappenaktuatormodul 116, das Ladeaktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 können auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesteuert werden, um Emissionen zu steuern und ein Turboloch z minimieren. Das Drosselklappenaktuatormodul 116 kann einen Unterdruck erzeugen, um Abgase durch das AGR-Ventil 170 und in den Ansaugkrümmer 110 zu ziehen.
Das Achsdrehmomentvermittlungsmodul 204 kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung und die unmittelbare Drehmomentanforderung an ein Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsdrehmomentvermittlungsmodul 204 die vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderung an ein Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul 208 bestimmt, wie viel Drehmoment von der Maschine 102 erzeugt werden soll und wie viel Drehmoment von dem Elektromotor 198 erzeugt werden soll. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann modifizierte vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen an das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem HCM 196 implementiert sein.
Die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen, die von dem Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Vortriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor, nach, als Teil von oder anstelle des Hybridoptimierungsmoduls 208 stattfinden.
Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Vortriebsdrehmomentanforderungen, die die umgewandelten daher gesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen aufweisen. Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorhergesagte Drehmomentanforderung und eine vermittelte unmittelbare Drehmomentanforderung. Die vermittelten Drehmomente können durch Auswahl einer gewinnenden Anforderung aus empfangenen Anforderungen erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomente durch Modifizieren einer der empfangenen Anforderungen auf Grundlage einer anderen oder mehreren anderen der empfangenen Anforderungen erzeugt werden.
Andere Vortriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentreduzierungen für einen Maschinenüberdrehzahlschutz, Drehmomentzunahmen für ein verhindern von absterben sowie Drehmomentreduzierungen aufweisen, die von dem TCM 194 angefordert werden, um ein schalten von Gängen anzupassen. Vortriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kupplungs-Kraftstoffabsperrung resultieren, die das Maschinenausgangsdrehmoment reduziert, wenn der Fahrer das Kupplungspedal in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe drückt, um ein aufheulen (schnelle Zunahme) der Maschinendrehzahl zu verhindern.
Vortriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Maschinenabschaltanforderung aufweisen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert ist. Nur beispielhaft können kritische Fehler eine Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, eines verklemmten Anlassers, Probleme einer elektronischen Drosselklappensteuerung sowie unerwartete Drehmomentzunahmen aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt, wenn eine Maschinenabschaltanforderung vorhanden ist, die Vermittlung die Maschinenabschaltanforderung als die gewinnende Anforderung. Wenn die Maschinenabschaltanforderung vorhanden ist, kann das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 Null als die vermittelten Drehmomente ausgeben.
Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Maschinenabschaltanforderung die Maschine 102 separat von dem Vermittlungsprozess einfach abschalten. Das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 kann dennoch die Maschinenabschaltanforderung empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zurück zu anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie eine verlorene Vermittlung besitzen.
Ein Drehzahlsteuermodul 210 kann auch vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderungen an das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 ausgeben. Die Drehmomentanforderungen von dem Drehzahlsteuermodul 210 können sich bei der Vermittlung durchsetzen, wenn sich das ECM 114 in einem Drehzahlmodus befindet. Der Drehzahlmodus kann eingeschaltet sein, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal nimmt, wie beispielsweise, wenn die Maschine 102 im Leerlauf läuft oder das Fahrzeug von einer höheren Geschwindigkeit ausrollt. Alternativ oder zusätzlich kann der Drehzahlmodus eingeschaltet sein, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung von dem Achsdrehmomentvermittlungsmodul 204 kleiner als ein vorbestimmter Drehmomentwert ist.
Das Drehzahlsteuermodul 210 empfängt eine Ist-Drehzahl und eine Soll-Drehzahl von einem Drehzahltrajektorienmodul 212 und steuert die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen, um die Differenz zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl zu reduzieren. Nur beispielhaft kann das Drehzahltrajektorienmodul 212 eine linear abnehmende Soll-Drehzahl für ein Ausrollen eines Fahrzeugs ausgeben, bis eine Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Das Drehzahltrajektorienmodul 212 kann dann das ausgeben der Leerlaufdrehzahl als die Soll-Drehzahl fortsetzen. Bei dem vorhergehenden Beispiel kann die linear abnehmende Soll-Drehzahl als eine Referenzdrehzahl bezeichnet werden, und die Leerlaufdrehzahl kann als die Soll-Drehzahl bezeichnet werden. Das Drehzahlsteuermodul 210 kann sowohl die Referenzdrehzahl als auch die Soll-Drehzahl von dem Drehzahltrajektorienmodul 212 empfangen.
Ein Reserven/Lasten-Modul 220 empfängt die vermittelten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206. Das Reserven/Lasten-Modul 220 kann die vermittelten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen einstellen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt dass die eingestellten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen an ein Betätigungsmodul 224 aus. Das Betätigungsmodul 224 kann als ein Drehmomentsteuermodul bezeichnet werden.
Nur beispielhaft kann ein Katalysatoranspringprozess oder ein Prozess zur Reduzierung von Kaltstartemissionen eine verzögerte Zündvorverstellung erfordern. Das Reserven/Lasten-Modul 220 kann daher die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung über die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung erhöhen, um einen verzögerten Zündfunken für den Prozess zur Reduzierung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine und/oder der Luftmassenstrom direkt variiert werden, wie durch diagnostische intrusive Äquivalenzverhältnisprüfung und/oder neue Maschinenspülung. Vor einem Beginn dieser Prozesse kann eine Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Abnahmen des Maschinenausgangsdrehmomentes schnell zu kompensieren, die aus einem Magerwerden des Luft/Kraftstoff-Gemisches während dieser Prozesse resultieren.
Das Reserven/Lasten-Modul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen oder erhöhen, wie einen Betrieb der Servolenkungspumpe oder den Eingriff einer Kupplung des Klimaanlagen-(A/C)-Kompressors. Die Reserve zum Eingriff der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer zuerst einen Klimaanlagenbetrieb anfordert. Das Reserven/Lasten-Modul 220 kann die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöhen, während die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung unverändert bleibt, um die Drehmomentreserve zu erzeugen. Anschließend kann, wenn die A/C-Kompressorkupplung in Eingriff tritt, das Reserven/Lasten-Modul.220 die unmittelbare Drehmomentanforderung durch die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
Das Betätigungsmodul 224 empfängt die eingestellten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Reserven/Lasten-Modul 220. Das wie die eingestellten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann maschinentypspezifisch sein. Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 verschieden implementiert sein oder verschiedene Steuerschemata für Funkenzündungsmaschinen im Gegensatz zu Kompressionszündungsmaschinen verwenden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Grenze zwischen Modulen definieren, die über alle Maschinentypen und Module, die maschinentypspezifisch sind, gemeinsam sind. Beispielsweise können Maschinentypen Funkenzündung und Kompressionszündung aufweisen. Module vor dem Betätigungsmodul 224, wie das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 können über Maschinentypen gemeinsam sein, während das Betätigungsmodul 224 und anschließende Module maschinentypspezifisch sein können.
Beispielsweise kann bei einer Funkenzündungsmaschine das Betätigungsmodul 224 das Öffnen des Drosselklappenventils 112 als einen langsamen Aktuator variieren, was einen breiten Bereich an Drehmomentsteuerung zulässt. Das Betätigungsmodul 224 kann Zylinder unter Verwendung des Zylinderaktuatormoduls 120 deaktivieren, was ebenfalls für einen breiten Bereich an Drehmomentsteuerung sorgt, jedoch auch langsam sein kann und Probleme bei der Fahrbarkeit und den Emissionen betreffen kann. Das Betätigungsmodul 224 kann einen Zündzeitpunkt als einen schnellen Aktuator verwenden. Jedoch braucht der Zündzeitpunkt keinen so großen Bereich an Drehmomentsteuerung bereitstellen. Zusätzlich kann der Betrag an Drehmomentsteuerung, der mit Änderungen des Zündzeitpunkts (als Zündreservekapazität bezeichnet) möglich ist, variieren, wenn sich die Luftströmung ändert.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung auf Grundlage der eingestellten vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann gleich der eingestellten vorhergesagten Drehmomentanforderung sein, wobei eine Luftströmung so gesetzt wird, dass die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung durch Änderungen an anderen Aktuatoren erreicht werden kann.
Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktuatorwerte auf Grundlage der Luftdrehmomentanforderung bestimmen. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (MAP), eine Soll-Drosselklappenfläche und/oder Soll-Luft pro Zylinder (APC) steuern. Der Soll-MAP kann dazu verwendet werden, eine Soll-Aufladung zu bestimmen, und die Soll-APC kann dazu verwendet werden, Soll-Nockenwellenphasensteller-Positionen zu bestimmen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch einen Öffnungsbetrag des AGR-Ventils 170 bestimmen.
Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zünddrehmomentanforderung, eine Drehmomentanforderung für Zylinderdeaktivierung und eine Kraftstoffdrehmomentanforderung erzeugen. Die Zünddrehmomentanforderung kann von einem Zündsteuermodul 232 verwendet werden, um zu bestimmen, um wie viel der Zündzeitpunkt (der das Maschinenausgangsdrehmoment reduziert) von einer kalibrierten Zündvorverstellung verzögert werden muss.
Die Drehmomentanforderung für Zylinderdeaktivierung kann von einen Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder deaktiviert werden müssen. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinderaktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder der Maschine 102 abzuschalten. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden.
Das Zylindersteuermodul 236 kann auch ein Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Bereitstellung von Kraftstoff für deaktivierte Zylinder zu stoppen, und kann das Zündsteuermodul 232 anweisen, die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder zu stoppen. Bei verschiedenen Implementierungen stoppt das Zündsteuermodul 232 nur die Bereitstellung von Zündfunken für einen Zylinder, sobald ein Kraftstoff/ LuftGemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden ist, verbrannt worden ist.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinderaktuatormodul 120 ein hydraulisches System aufweisen, dass Ansaug- und/oder Abgasventile von den entsprechenden Nockenwellen für einen oder mehrere Zylinder entkoppelt, um diese Zylinder abzuschalten. Nur beispielhaft werden Ventile für eine Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinderaktuatormodul 120 entweder hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können Zylinder einfach dadurch deaktiviert werden, dass die Bereitstellung von Kraftstoff für diese Zylinder angehalten wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Ansaug- und Abgasventile gestoppt wird. Bei derartigen Implementierungen kann das Zylinderaktuatormodul 120 weggelassen werden.
Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die Kraftstoffmenge, die jedem Zylinder bereitgestellt wird, auf Grundlage der Kraftstoffdrehmomentanforderung von dem Betätigungsmodul 224 variieren. Während eines Normalbetriebs einer Funkenzündungsmaschine kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem Luftleitmodus arbeiten, in welchem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/ Kraftstoffverhältnis durch Steuern einer Kraftstoffströmung auf Grundlage einer Luftströmung beizubehalten. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann eine Kraftstoffmasse bestimmen, die eine stöchiometrische Verbrennung erzielt, wenn sie mit der gegenwärtigen Menge an Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoffaktuatormodul 124 über die Kraftstoffbelieferungsrate anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden eingeschalteten Zylinder einzuspritzen.
Bei Kompressionszündungssystemen kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem Kraftstoffleitmodus arbeiten, in welchem das Kraftstoffsteuermodul 240 eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder bestimmt, die die Kraftstoffdrehmomentanforderung erfüllt, während Emissionen, Geräusch sowie Kraftstoffverbrauch minimiert werden. In dem Kraftstoffleitmodus wird die Luftströmung auf Grundlage einer Kraftstoffströmung gesteuert und kann gesteuert werden, um ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erzielen. Zusätzlich kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis über einem vorbestimmten Niveau beibehalten werden, dass die Erzeugung von schwarzem Rauch bei dynamischen Maschinenbetriebsbedingungen verhindern kann.
Eine Moduseinstellung kann bestimmen, wie das Betätigungsmodul 224 die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung behandelt. Die Moduseinstellung kann an das Betätigungsmodul 224 geliefert werden, wie durch das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206, und kann Moden auswählen, die einen inaktiven Modus, einen bequemen Modus, einen Modus mit maximaler Reichweite und einen Autobetätigungsmodus aufweisen.
In dem inaktiven Modus kann das Betätigungsmodul 224 die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung ignorieren und ein Maschinenausgangsdrehmoment auf Grundlage der eingestellten vorhergesagten Drehmomentanforderung setzen. Das Betätigungsmodul 224 kann daher die Zündfunkendrehmomentanforderung, die Drehmomentanforderung für Zylinderdeaktivierung und die Kraftstoffdrehmomentanforderung auf die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung setzen, was ein Maschinenausgangsdrehmoment für die gegenwärtigen Maschinenluftströmungsbedingungen maximiert. Alternativ dazu kann das Betätigungsmodul 224 diese Anforderungen auf vorbestimmte (wie außerhalb des Bereichs liegende, hohe) Werte setzen, um Drehmomentreduzierungen aus einer Verzögerung von Zündfunken, einem Deaktivieren von Zylindern oder einem reduzieren des Kraftstoffs/Luft-Verhältnisses zu deaktivieren.
In dem bequemen Modus gibt das Betätigungsmodul 224 die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung aus und versucht, die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung nur durch Einstellen der Zündvorverstellung zu erreichen. Das Betätigungsmodul 224 gibt daher die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung als die Zünddrehmomentanforderung aus. Das Zündsteuermodul 232 verzögert den Zündfunken um so viel wie möglich, um zu versuchen, die Zünddrehmomentanforderung zu erreichen. Wenn die Soll-Drehmomentreduzierung größer als die Zündreservekapazität (die Größe der Drehmomentreduzierung, die durch Zündspätverstellung erreicht wird) ist, kann die Drehmomentreduzierung möglicherweise nicht erreicht werden. Das Maschinenausgangsdrehmoment ist dann größer als die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung.
In dem Modus mit maximaler Reichweite kann das Betätigungsmodul 224 die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung als die Luftdrehmomentanforderung und die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung als die Zünddrehmomentanforderung ausgeben. Zusätzlich kann das Betätigungsmodul 224 die Drehmomentanforderung für Zylinderdeaktivierung (wodurch Zylinder deaktiviert werden) verringern, wenn ein Reduzieren der Zündvorverstellung allein nicht in der Lage ist, die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung zu erreichen.
In dem Autobetätigungsmodus kann das Betätigungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung auf Grundlage der eingestellten unmittelbaren Drehmomentanforderung verringern. Bei verschiedenen Implementierungen braucht die Luftdrehmomentanforderung nur soweit wie notwendig reduziert zu werden, um zu ermöglichen, dass das Zündsteuermodul 232 die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung durch einstellen der Zündvorverstellung erreicht. Daher wird in einem Autobetätigungsmodus die eingestellte unmittelbare Drehmomentanforderung erreicht, während die Luftdrehmomentanforderung so wenig wie möglich eingestellt wird. Mit anderen Worten wird die Verwendung einer relativ langsam ansprechenden Drosselklappenventilöffnung dadurch minimiert, dass die schnell ansprechende Zündvorverstellung so weit wie möglich reduziert wird. Dies erlaubt, dass die Maschine 102 so schnell wie möglich zur Erzeugung der eingestellten vorhergesagten Drehmomentanforderung zurückkehrt.
Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann einen Drehmomentausgang der Maschine 102 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Steuerung (von engl.: „open loop control“) von Maschinenluftströmungsparametern auszuführen, wie Drosselklappenfläche, MAP sowie Phasenstellerpositionen. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung, wie: $T = f (APC, S, I, E, AF, OT, #)$
definiert werden, wobei das Drehmoment (T) eine Funktion von Luft pro Zylinder (APC), Zündvorverstellung (S), Ansaugnockenphasensteller-Positionen (I), Abgasnockenphasensteller-Positionen (I), Luft/KraftstoffVerhältnis (AF), Öltemperatur (OT) und Anzahl aktivierter Zylinder (#) ist. Zusätzliche Variablen können ebenfalls berücksichtigt werden, wie der Grad an Öffnung eines Abgasrückführungs-(AGR)-Ventils.
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann eine APC auf Grundlage des gemessenen MAF und der Ist-Maschinendrehzahl bestimmen, wodurch eine Luftregelung auf Grundlage einer Ist-Luftströmung erlaubt wird. Die Ansaug- und Abgasnockenphasensteller-Positionen, die verwendet werden, können auf Ist-Positionen basieren, da die Phasensteller zu Soll-Positionen gelangen können.
Die Ist-Zündvorverstellung kann dazu verwendet werden, das Ist-Maschinenausgangsdrehmoment zu schätzen. Wenn ein kalibrierter Zündvorverstellungswert verwendet wird, Drehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment oder einfach ein Luftdrehmoment bezeichnet werden. Das Drehmoment ist eine Schätzung, wie viel Drehmoment die Maschine bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen kann, wenn eine Zündverzögerung entfernt wurde (d.h. Zündzeitpunkt auf den kalibrierten Zündvorverstellungswert zurückgesetzt wurde) und alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt wurden.
Das Luftsteuermodul 228 kann eine Soll-Drosselklappenfläche an das Drosselklappenaktuatormodul 116 ausgeben. Das Drosselklappenaktuatormodul 116 reguliert dann das Drosselklappenventil 112, um die Soll-Drosselklappenfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann die Soll-Drosselklappenfläche auf Grundlage eines inversen Drehmomentmodells und der Luftdrehmomentanforderung bestimmen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung (von engl.: „closed loop control“) auszuführen. Beispielsweise kann die Soll-Drosselklappenfläche gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Signal eines Soll-Krümmerabsolutdrucks (MAP) an ein Ladeplanungsmodul 248 ausgeben. Das Ladeplanungsmodul 248 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladeaktuatormodul 164 zu Steuern. Das Ladeaktuatormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (Z. B. Den Turbolader, der die Turbine 160-1 und den Kompressor 160-2 aufweist) und/oder mechanische Lader.
Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Signal einer Soll-Luft pro Zylinder (APC) an ein Phasenstellerplanungsmodul 252 ausgeben. Auf Grundlage des Soll-APC-Signals und der tatsächlichen Maschinendrehzahl kann das Phasenstellerplanungsmodul 252 Positionen der Ansaug- und/oder Abgasnockenphasensteller 148 und 150 unter Verwendung des Phasenstelleraktuatormoduls 158 steuern.
Zurück Bezug nehmend auf das Zündsteuermodul 232 können Werte der kalibrierten Zündvorverstellung auf Grundlage verschiedener Maschinenbetriebsbedingungen variieren. Nur beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung zur Auflösung nach einer Soll-Zündvorverstellung invertiert werden. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des ) kann die Soll-Zündvorverstellung (S_des ) bestimmt werden auf Grundlage von: $S_{des} = f^{- 1} (T_{des}, APC, I, E, AF, OT, #,)$
Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann das Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sein, wie von dem Kraftstoffsteuermodul 240 berichtet ist. Wenn die Zündvorverstellung auf die kalibrierte Zündvorverstellung gesetzt ist, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich an dem mittleren besten Drehmoment (MBT von engl.: „mean best torque“) liegen. Das MBT betrifft das maximale Maschinenausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn eine Zündvorverstellung erhöht wird, während Kraftstoff mit einer Oktaneinstufung, die größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, und eine stöchiometrische Kraftstoffbelieferung verwendet werden. Die Zündvorverstellung, bei der dieses maximale Drehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunken bezeichnet. Die kalibrierte Zündvorverstellung kann sich geringfügig von dem MBT-Zündfunken beispielsweise aufgrund von Kraftstoffqualität (wie, wenn Kraftstoff mit weniger Oktan verwendet wird) und Umgebungsfaktoren unterscheiden. Das Drehmoment bei der kalibrierten Zündvorverstellung kann daher kleiner als das MBT sein.
Nun Bezug nehmend auf 3 weist eine beispielhafte Implementierung des Drehzahltrajektorienmoduls 212 ein Ist-Drehzahlbestimmungsmodul 302, ein Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 und ein Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 auf. Das Ist-Drehzahlbestimmungsmodul 302 bestimmt die Ist-Drehzahl der Maschine 102 auf Grundlage der Kurbelwellenposition, die von dem CKP-Sensor 180 empfangen wird. Beispielsweise kann das Ist-Drehzahlbestimmungsmodul 302 die Ist-Drehzahl auf Grundlage einer Periode berechnen, die verstreicht, wenn die Kurbelwelle eine oder mehrere Umdrehungen beendet.
Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 bestimmt die Soll-Drehzahl der Maschine 102. Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann die Soll-Drehzahl auf Grundlage einer ersten Drehzahl und einer zweiten Drehzahl bestimmen. Die erste Drehzahl kann eine Leerlaufdrehzahl sein, die aufgrund verschiedener Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden kann, wie der Maschinenkühlmitteltemperatur, dem atmosphärischen Druck und der Getriebebelastung. Die zweite Drehzahl kann gleich der Summe einer Turbinendrehzahl und eines ersten Offsets sein.
Das Vorzeichen und die Größe des ersten Offsets können auf Grundlage dessen eingestellt werden, ob ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe im Gang ist und/oder ob beim Start des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe die Ist-Drehzahl größer als oder kleiner als die Turbinendrehzahl ist. Der erste Offset kann einen negativen Wert (z.B. -50 U/min) haben, wenn ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe nicht in Gang ist oder wenn ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe in Gang ist und die Ist-Drehzahl zu Beginn des Herunterschaltens kleiner als die Turbinendrehzahl ist. Der erste Offset kann einen positiven Wert (z.B. 150 bis 200 U/min) haben, wenn ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe im Gang ist und die Ist-Drehzahl beim Start des Herunterschaltens größer als die Turbinendrehzahl ist.
Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann die Soll-Drehzahl gleich einem Maximum der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl setzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als eine Schwelle (z.B. 7 Kilometer pro Stunde (km/h)) ist, ansonsten kann das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 die Soll-Drehzahl gleich der ersten Drehzahl setzen. Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann die Maschinenkühlmitteltemperatur und den atmosphärischen Druck von dem ECT-Sensor 182 bzw. dem ATM-Sensor 183 empfangen. Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann die Getriebelast, die Turbinendrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem TCM 194 empfangen. Alternativ dazu kann die Fahrzeuggeschwindigkeit direkt von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangen werden.
Das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 bestimmt die Referenzdrehzahl, die zum Übergang von der Ist-Drehzahl auf die Soll-Drehzahl verwendet wird. Das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 kann die Referenzdrehzahl initialisieren, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist, um eine plötzliche Änderung des Maschinendrehmoments zu vermeiden. Das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 kann die Referenzdrehzahl dadurch initialisieren, dass die Referenzdrehzahl gleich der Ist-Drehzahl gesetzt wird. Nachdem die Referenzdrehzahl initialisiert ist, kann das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 die Referenzdrehzahl auf Grundlage der vorhergehenden Referenzdrehzahl (N_ref)_prev ), der Soll-Drehzahl (N_des ) und der Drehzahlkonstante (K_s ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $N_{ref} = {(N_{ref})}_{prev} + K_{s} * (N_{des} - N_{ref})_{prev})$
Die Drehzahlkonstante kann ein Wert zwischen 0 und 1 (z.B. 0,1) sein.
Das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 kann die Referenzdrehzahl während eines Ausrollens des Fahrzeugs bei größer als einer dritten Drehzahl beibehalten. Die dritte Drehzahl kann gleich der Soll-Drehzahl minus eines zweiten Offsets (z.B. 50 U/min) sein. Die Referenzdrehzahl kann gleich der Soll-Drehzahl sein, wenn die Ist-Drehzahl gleich der Soll-Drehzahl ist. Das Ist-Drehzahlbestimmungsmodul 302, das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 und das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 können jeweils die Ist-Drehzahl, die Soll-Drehzahl und die Referenzdrehzahl ausgeben.
Die Soll-Drehzahl und/oder die Referenzdrehzahl können auf Grundlage dessen eingestellt werden, ob ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe in Gang ist. Ein Herunterschaltbestimmungsmodul 308 kann ein Signal ausgeben, das angibt, ob ein Herunterschalten bei geschlossener Drosselklappe in Gang ist. Das Herunterschaltbestimmungsmodul 308 kann auf Grundlage eines von dem TCM 194 empfangenen Eingangs bestimmen, ob ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe in Gang ist. Das Herunterschaltbestimmungsmodul 308 kann bestimmen, dass ein Herunterschalten bei geschlossener Drosselklappe startet, wenn das TCM 194 eine Nachricht sendet, die angibt, dass ein Herunterschalten in Gang ist und sich das ECM 114 in dem Drehzahlmodus (z.B. das Drosselklappenventil 112 ist geschlossen) befindet. Das Herunterschaltbestimmungsmodul 308 kann bestimmen, dass ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe endet, wenn sich die tatsächliche Gangposition ändert oder wenn ein Ausrollen des Fahrzeugs endet (z.B. der Fahrer das Gaspedal tritt oder die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine Schwelle ist, wie 7 km/h).
Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann die Soll-Drehzahl auf kleiner als die Leerlaufdrehzahl verringern, wenn ein Herunterschalten bei geschlossener Drosselklappe in Gang ist. Das Soll-Drehzahlbestimmungsmodul 304 kann ein Verringern der Soll-Drehzahl stoppen, wenn die Soll-Drehzahl gleich einer minimalen Drehzahl (z.B. 600 U/min) ist, die ein Absterben einer Maschine verhindert. Somit kann die Soll-Drehzahl gleich der Summe der Turbinendrehzahl und des ersten Offsets sein, bis die Soll-Drehzahl gleich der minimalen Drehzahl ist.
Das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 kann die Referenzdrehzahl während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe auf Grundlage der Beziehung zwischen der Ist-Drehzahl der Maschine 102 und der Turbinendrehzahl beim Start des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe einstellen. Wenn die Ist-Drehzahl beim Start eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe kleiner als die Turbinendrehzahl ist, kann das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 die Referenzdrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe auf kleiner als der Turbinendrehzahl beibehalten. Wenn die Ist-Drehzahl beim Start eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Turbinendrehzahl ist, kann das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 die Referenzdrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe auf größer als der Turbinendrehzahl beibehalten.
Wenn beim Start eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe die Ist-Drehzahl größer als die Turbinendrehzahl ist, kann das Referenzdrehzahlbestimmungsmodul 306 die Referenzdrehzahl gleich einem Minimum einer vierten Drehzahl und einer fünften Drehzahl setzen. Die vierte Drehzahl kann gleich der Summe der gegenwärtigen Turbinendrehzahl und eines dritten Offsets (z.B. 150 U/min) sein. Die fünfte Drehzahl kann gleich der Summe der Turbinendrehzahl beim Start des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe und eines vierten Offsets (z.B. 800 U/min) sein.
Wenn das Minimum der vierten Drehzahl und der fünften Drehzahl kleiner als die vorhergehende Referenzdrehzahl ist, kann dann die Drehzahlkonstante in Beziehung (3) auf Null gesetzt werden, um die Referenzdrehzahl auf einem konstanten Wert zu halten. Wenn das Minimum der vierten Drehzahl und der fünften Drehzahl größer als die vorhergehende Referenzdrehzahl ist, kann dann die Rate, mit der die Referenzdrehzahl erhöht wird, auf Grundlage einer Gangposition und einer Gangschaltrichtung begrenzt werden. Beispielsweise kann die Referenzdrehzahl um 5 U/min erhöht werden, wenn kein Herunterschalten bei geschlossener Drosselklappe in Gang ist, und um 3 U/min erhöht werden, wenn ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe in Gang ist.
Nun Bezug nehmend auf 4 weist eine beispielhafte Implementierung des Drehzahlsteuermoduls 210 ein Bestimmungsmodul 402 für proportionale Verstärkung, ein Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung und ein Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul (von engl.: „open-loop torque determination module“) 406 auf. Das Bestimmungsmodul 402 für proportionale Verstärkung und das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung bestimmen eine proportionale Verstärkung bzw. eine integrale Verstärkung. Das Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul 406 bestimmt ein Steuerungsdrehmoment.
Ein Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment und ein Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment bestimmen die unmittelbare Drehmomentanforderung bzw. die vorhergesagte Drehmomentanforderung, die von dem Drehzahlsteuermodul 210 ausgegeben werden. Die Bestimmungsmodule 408, 410 für das unmittelbare und vorhergesagte Drehmoment können die unmittelbaren und vorhergesagten Drehmomentanforderungen auf Grundlage der proportionalen Verstärkung, der integralen Verstärkung und dem Steuerungsdrehmoment bestimmen. Die proportionalen und integralen Verstärkungen können auf Grundlage eines Fehlers zwischen der Ist-Drehzahl und der Referenzdrehzahl bestimmt werden. Das Steuerungsdrehmoment kann unabhängig von diesem Fehler bestimmt werden.
Das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung (T_pr ) auf Grundlage eines vorhergesagten Steuerungsdrehmoments (OL_pr ), einer vorhergesagten integralen Verstärkung (I_pr ), einer vorhergesagten proportionalen Verstärkung (P_pr ), einer Drehmomentreserve (T_res ) und einer Drehmomenteinstellung (T_adj ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $T_{pr} = {OL}_{pr} + I_{pr} + P_{pr} + T_{res} + T_{adj} .$
Das Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul 406 kann das vorhergesagte Steuerungsdrehmoment auf Grundlage eines Maximums eines ersten Drehmoments und eines zweiten Drehmoments bestimmen. Das erste Drehmoment kann ein minimales vorhergesagtes Drehmoment sein, das ein Absterben einer Maschine verhindert. Das minimale vorhergesagte Drehmoment kann auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen eingestellt werden, wie der Ist-Drehzahl der Maschine 102, dem atmosphärischen Druck, der Ansauglufttemperatur und Nockenphasenstellerpositionen.
Das zweite Drehmoment kann gleich einer Summe eines Soll-Ausrolldrehmoments und einer vorhergesagten Getriebelast sein. Das Soll-Ausrolldrehmoment ist eine Größe eines Maschinendrehmoments, das während eines Ausrollens des Fahrzeugs eine Soll-Verlangsamungsrate erzielt. Das Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul 406 kann das Soll-Ausrolldrehmoment auf Grundlage der Ist- und Referenzdrehzahlen und eines gewählten Ganges unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Soll-Verlangsamungsrate berücksichtigt. Die Nachschlagetabelle kann durch Kalibrierung entwickelt werden, um ein Verlangsamungsgefühl zu erzielen, das zwischen einem Gefühl eines fortwährenden Ausrollens und einem Gefühl eines Absterbens der Maschine liegt.
Das Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul 406 kann das Soll-Ausrolldrehmoment auf Grundlage einer standardisierten Drehzahl bestimmen, um das Steuerungsdrehmoment weniger von der Turbinendrehzahl abhängig zu machen. Seinerseits kann das Steuerungsdrehmoment während eines Herunterschaltens konstanter sein, was ein adaptives Lernen für Getriebeschaltungen verbessern kann. Die standardisierte Drehzahl kann auf Grundlage einer gefilterten Ist-Drehzahl, einer eingestellten Referenzdrehzahl und dem gewählten Gang bestimmt werden. Die gefilterte Ist-Drehzahl kann ein Maximum der Referenzdrehzahl und ein Minimum der vorhergehenden Ist-Drehzahl und der gegenwärtigen Ist-Drehzahl sein. Die eingestellte Referenzdrehzahl kann ein Minimum der Referenzdrehzahl und einer sechsten Drehzahl sein, die auf Grundlage des gewählten Ganges unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt ist. Nur beispielhaft kann die sechste Drehzahl etwa 600 U/min sein.
Die vorhergesagte Getriebelast kann eine stetige Last und eine transiente Last aufweisen. Die stetige Last kann auf die Trägheit von Komponenten zurückzuführen sein, die mit der Maschine 102 gekoppelt sind, wenn das Getriebe in einen Gang geschaltet ist. Die transiente Last kann auf die Trägheit von Komponenten (z.B. Kupplungen) zurückzuführen sein, die mit der Maschine 102 gekoppelt sind, wenn das Getriebe Gänge schaltet.
Das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung kann die vorhergesagte integrale Verstärkung (I_pr ) auf Grundlage einer Integralkonstante (Ki), der Referenzdrehzahl (Nref), der Ist-Drehzahl (N_act ) und der vorhergehenden vorhergesagten integralen Verstärkung (I_pr)_prev unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmt werden: $I_{pr} = K_{i} * (N_{ref} - N_{act}) + {(I_{pr})}_{prev} .$
Das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung kann die vorhergehende vorhergesagte integrale Verstärkung initialisieren, um eine plötzliche Änderung des Maschinendrehmoments zu vermeiden, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist. Das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung kann die vorhergehende vorhergesagte integrale Verstärkung (I_pr)_prev auf Grundlage der vorhergehenden vorhergesagten Drehmomentanforderung (T_pr)_prev , dem vorhergesagten Steuerungsdrehmoment (OL_pr ) und der Drehmomentreserve (T_res ) unter Verwendung der folgenden Beziehung initialisieren: ${(I_{pr})}_{prev} = {(T_{pr})}_{prev} - {OL}_{pr} - T_{res} .$
Nachdem die vorhergehende vorhergesagte integrale Verstärkung initialisiert ist, kann das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung die vorhergehende vorhergesagte integrale Verstärkung gleich der vorhergesagten integralen Verstärkung gesetzt werden, die in der vorhergehenden Iterationsschleife berechnet wurde.
Das Proportionalverstärkungsbestimmungsmodul 402 kann die vorhergesagte Proportionalverstärkung (P_pr ) auf Grundlage einer Proportionalkonstante (K_p ), der Referenzdrehzahl (N_ref ) und der Ist-Drehzahl (N_act ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $P_{pr} = K_{p} * (N_{ref} - N_{act}) .$
Die vorhergesagte Proportionalverstärkung kann Null sein, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist, da die Referenzdrehzahl auf die Ist-Drehzahl gesetzt werden kann, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist.
Das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment kann die Drehmomentreserve auf dieselbe Weise bestimmen, wie oben in Bezug auf das Reserven/Lastenmodul 220 beschrieben ist. Alternativ kann das Reserven/Lastenmodul 220 die Drehmomentreserve an das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment ausgeben. Das Reserven/Lastenmodul 220 braucht die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen nicht einzustellen, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist.
Das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment kann die Drehmomenteinstellung auf Grundlage maximaler und minimaler Drehmomentgrenzen für die vorhergesagte Drehmomentanforderung bestimmen. Das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment kann die Drehmomenteinstellung gleich Null setzen, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung innerhalb der maximalen und minimalen Drehmomentgrenzen liegt. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung größer als die maximale Drehmomentgrenze (T_max ) ist, kann das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment die Drehmomenteinstellung unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $T_{adj} = T_{max} - ({OL}_{pr} + I_{pr} + P_{pr} + T_{res}) .$
Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung kleiner als die minimale Drehmomentgrenze (T_min ) ist, kann das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment die Drehmomenteinstellung unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $T_{adj} = T_{min} - ({OL}_{pr} + I_{pr} + P_{pr} + T_{res}) .$
Obwohl die Drehmomenteinstellung dazu verwendet werden kann, die vorhergesagte Drehmomentanforderung zu bestimmen, kann die Drehmomenteinstellung möglicherweise nicht dazu verwendet werden, die unmittelbare Drehmomentanforderung zu bestimmen. Somit kann die unmittelbare Drehmomentanforderung möglicherweise nicht beeinflusst werden, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung außerhalb der maximalen oder minimalen Drehmomentgrenze liegt, wie es während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe stattfinden kann. Dies kann die Ansprechzeit des Maschinensystems 100 verbessern, wenn eine oder mehrere Lasten an die Maschine 102 angelegt werden.
Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung nicht mehr außerhalb der maximalen und minimalen Drehmomentgrenzen liegt, zerfällt die Drehmomenteinstellung auf Null. Beispielsweise kann das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment die Drehmomenteinstellung (T_adj ) auf Grundlage der vorhergehenden Drehmomenteinstellung (T_adj)_prev , eine Integralkonstante (Ki), der Referenzdrehzahl (N_ref ) und der Ist-Drehzahl (N_act ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $T_{adj} = {(T_{adj})}_{prev} + K_{i} * (N_{ref} - N_{act}) .$
Das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment braucht die Drehmomenteinstellung durch Verwendung der obigen Beziehungen nur zu bestimmen, wenn das Vorzeichen des Inkrements K_i * (N_ref - N_act) dem Vorzeichen der vorhergehenden Drehmomenteinstellung (T_adj)_prev entgegengesetzt ist. Dies verhindert, dass das Bestimmungsmodul 410 für vorhergesagtes Drehmoment die vorhergesagte Drehmomentanforderung zurück zu der maximalen oder minimalen Drehmomentgrenze treibt.
Das Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung (T_im ) auf Grundlage eines unmittelbaren Steuerungsdrehmoments (von engl.: „open-loop torque“) (OL_im ), einer unmittelbaren Integralverstärkung (I_im ) und einer unmittelbaren proportionalen Verstärkung (P_im) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $T_{im} = {OL}_{im} + I_{im} + P_{im} .$
Das Steuerungsdrehmomentbestimmungsmodul 406 kann das unmittelbare Steuerungsdrehmoment auf Grundlage eines Maximums eines dritten Drehmoments und eines vierten Drehmoments bestimmen. Das dritte Drehmoment kann ein Minimum des vorhergesagten Steuerungsdrehmoments und eines Drehmomentfaktors sein. Der Drehmomentfaktor (T_fct ) kann auf Grundlage der Soll-Drehzahl (N_des ) und der Turbinendrehzahl (N_t ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmt werden: $T_{fct} = N_{des} / (N_{t} / N_{des}) 2.$
Das vierte Drehmoment kann gleich einer Summe des Soll-Ausrolldrehmoments und einer unmittelbaren Getriebelast sein. Wie bei der vorhergesagten Getriebelast kann die unmittelbare Getriebelast eine stetige Last und eine transiente Last aufweisen. Jedoch kann die unmittelbare Getriebelast eine Getriebelast sein, die gegenwärtig an die Maschine 102 angelegt wird, während die vorhergesagte Getriebelast eine Getriebelast sein kann, die in der nahen Zukunft an die Maschine 102 angelegt wird.
Das Bestimmungsmodul 404 für integrale Verstärkung kann die unmittelbare integrale Verstärkung (Iim) auf Grundlage einer Integralkonstante (Ki), der Referenzdrehzahl (Nref), der Ist-Drehzahl (Nact) und der vorhergehenden vorhergesagten integralen Verstärkung (I_pr)_prev unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $I_{im} = K_{i} * (N_{ref} - N_{act}) + {(I_{pr})}_{prev} .$
Das Bestimmungsmodul 402 für proportionale Verstärkung kann die unmittelbare proportionale Verstärkung (P_im ) auf Grundlage der Proportionalkonstante (K_p ), der Referenzdrehzahl (N_ref ) und der Ist-Drehzahl (N_act ) unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmen: $P_{im} = K_{p} * (N_{ref} - N_{act}) .$
Die unmittelbare proportionale Verstärkung kann Null sein, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist, da die Referenzdrehzahl auf die Ist-Drehzahl gesetzt werden kann, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist..
Das Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment kann eine Änderung der unmittelbaren Drehmomentanforderung während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe begrenzen, um einen Spielübergang zu verhindern. Wenn die Turbinendrehzahl beim Start des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Ist-Drehzahl der Maschine 102 ist, kann das Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum eines fünften Drehmoments und die unmittelbare Drehmomentanforderung begrenzen, die aus Beziehung (11) resultiert, wie oben diskutiert ist. Das fünfte Drehmoment kann gleich der Summe eines Drehmomentoffsets und eines Durchschnittswertes der unmittelbaren Drehmomentanforderung während einer Anfangsperiode (z.B. 100 Millisekunden) des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe sein. Der Drehmomentoffset kann auf Grundlage der Fahrzeugverlangsamungsrate eingestellt werden. Beispielsweise kann der Drehmomentoffset bei einer geringeren Verlangsamungsrate 20 Newtonmeter (Nm) sein und bei einer höheren Verlangsamungsrate 80 Nm sein.
Wenn die Turbinendrehzahl beim Start des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Ist-Drehzahl der Maschine 102 ist, kann das Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Maximum eines sechsten Drehmoments und die unmittelbare Drehmomentanforderung begrenzen, die aus Beziehung (11) resultiert. Das sechste Drehmoment kann gleich dem Mittelwert der unmittelbaren Drehmomentanforderung minus des Drehmomentoffsets sein.
Wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung begrenzt ist, kann, wenn das Herunterschalten bei geschlossener Drosselklappe vollständig ist, dann das Bestimmungsmodul 408 für unmittelbares Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf den Wert rampenartig anheben, der aus der Beziehung (11) resultiert. Beispielsweise kann die unmittelbare Drehmomentanforderung (T_im ) auf Grundlage der vorhergehenden unmittelbaren Drehmomentanforderung (T_im )prev, einem Multiplikator (M) und der unmittelbaren Drehmomentanforderung, die aus Gleichung (11) resultiert, (T_im )11 unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $T_{im} = {(T_{im})}_{prev} + M * ({(T_{im})}_{11} - {(T_{im})}_{prev}) .$
Der Multiplikator kann einen Wert zwischen 0 und 1 haben und kann erhöht oder verringert werden, wenn die Fahrzeugverlangsamungsrate zunimmt bzw. abnimmt.
Nun Bezug nehmend auf 5 weist eine beispielhafte Implementierung des Vortriebsdrehmomentvermittlungsmoduls 206 ein Schlupfbestimmungsmodul 502 und ein Moduseinschaltmodul 504 auf. Das Schlupfbestimmungsmodul 502 bestimmt den Drehmomentwandlerschlupf auf Grundlage einer Differenz zwischen der Ist-Drehzahl der Maschine 102 und der Turbinendrehzahl. Das Schlupfbestimmungsmodul 502 kann die Ist-Drehzahl aus dem Drehzahltrajektorienmodul 212 empfangen und die Turbinendrehzahl von dem TCM 194 empfangen.
Das Moduseinschaltmodul 504 kann den Drehzahlmodus einschalten, wenn der Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal nimmt. Das Moduseinschaltmodul 504 braucht den Drehzahlmodus nicht einzuschalten, wenn der Drehmomentwandler verriegelt ist und der Drehmomentwandlerschlupf kleiner als eine erste Schwelle ist (z.B. 10 U/min). Das Moduseinschaltmodul 504 braucht den Drehzahlmodus nicht einzuschalten, wenn der Drehmomentwandlerschlupf gesteuert ist und der Drehmomentwandlerschlupf kleiner als eine zweite Schwelle ist (z.B. 50 U/min). Das Moduseinschaltmodul 504 braucht den Geschwindigkeitsmodus nicht einschalten, wenn ein Kraftstoffabsperrmodus eingeschaltet ist. Wenn der Kraftstoffabsperrmodus eingeschaltet ist, können ein oder mehrere Zylinder der Maschine 102 deaktiviert sein und die Kraftstofflieferung zu deaktivierten Zylindern ist gestoppt. Der Kraftstoffabsperrmodus kann eingeschaltet sein, wenn das Fahrzeug sich verlangsamt.
Ein Bestimmungsmodul 506 für das vorhergesagte Drehmoment und ein Bestimmungsmodul 508 für das unmittelbare Drehmoment bestimmen die vorhergesagte Drehmomentanforderung bzw. die unmittelbare Drehmomentanforderung, die von dem Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 ausgegeben werden. Die Bestimmungsmodule 506, 508 für das vorhergesagte und unmittelbare Drehmoment können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage von Signalen bestimmen, die von dem Moduseinschaltmodul 504 empfangen werden, das angibt, ob der Drehzahlmodus eingeschaltet ist. Die Bestimmungsmodule 506, 508 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen ausgeben, die von dem Drehzahlsteuermodul 210 empfangen werden, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist.
Nun Bezug nehmend auf 6 beginnt ein Verfahren zum Steuern des Drehmomentausgangs einer Maschine während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe bei 602. Bei 604 bestimmt das Verfahren, ob ein Drehzahlmodus eingeschaltet ist. Das Verfahren fährt mit 606 fort und steuert den Drehmomentausgang der Maschine auf Grundlage einer Soll-Drehzahl der Maschine, wenn der Drehzahlmodus eingeschaltet ist. Das Verfahren kann den Drehmomentausgang der Maschine auf Grundlage anderer Faktoren steuern, wie Fahrerdrehmomentanforderung, wenn der Drehzahlmodus nicht eingeschaltet ist.
Das Verfahren kann den Drehzahlmodus einschalten, wenn ein Fahrer den Fuß von einem Gaspedal nimmt. Das Verfahren braucht den Drehzahlmodus nicht einzuschalten, wenn ein Drehmomentwandler verriegelt ist und der Drehmomentwandlerschlupf kleiner als eine erste Schwelle (z.B. 10 U/min) ist. Das Verfahren braucht den Drehzahlmodus nicht einzuschalten, wenn der Drehmomentwandlerschlupf gesteuert ist und der Drehmomentwandlerschlupf kleiner als eine zweite Schwelle (z.B. 50 U/min) ist. Das Verfahren braucht den Drehzahlmodus nicht einzuschalten, wenn ein Kraftstoffabsperrmodus eingeschaltet ist. Wenn der Kraftstoffabsperrmodus eingeschaltet ist, können ein oder mehrere Zylinder der Maschine deaktiviert werden, und die Kraftstofflieferung zu deaktivierten Zylindern gestoppt werden. Der Kraftstoffabsperrmodus kann eingeschaltet sein, wenn sich ein Fahrzeug verlangsamt (z.B. während eines Ausrollens des Fahrzeugs).
Bei 606 initialisiert das Verfahren eine Referenzdrehzahl und eine vorhergesagte integrale Verstärkung, um Drehmomentstörungen zu verhindern. Das Verfahren kann den Drehmomentausgang der Maschine steuern, um die Referenzdrehzahl zu erreichen, und kann die Referenzdrehzahl zum Übergang der Ist-Drehzahl der Maschine auf die Soll-Drehzahl einstellen. Das Verfahren kann die Referenzdrehzahl dadurch initialisieren, dass die Referenzdrehzahl gleich der Ist-Drehzahl der Maschine gesetzt wird.
Das Verfahren kann eine vorhergesagte Drehmomentanforderung auf Grundlage der vorhergesagten integralen Verstärkung bestimmen, um die Differenz zwischen der Ist-Drehzahl der Maschine und der Referenzdrehzahl zu reduzieren. Das Verfahren kann langsame Maschinenaktuatoren auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung einstellen. Das Verfahren kann die vorhergesagte integrale Verstärkung unter Verwendung von Beziehung (6), wie oben beschrieben ist, initialisieren.
Bei 608 bestimmt das Verfahren, ob ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe gestartet wird. Das Verfahren kann auf Grundlage von durch ein TCM gesendeten Signalen bestimmen, ob ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe im Gang ist. Das Verfahren kann bestimmen, dass ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe gestartet wird, wenn das TCM eine Nachricht sendet, die angibt, dass ein Herunterschalten im Gang ist und der Drehzahlmodus eingeschaltet ist (z.B. das Drosselklappenventil 112 geschlossen ist). Das Verfahren kann bestimmen, dass ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe vollständig ist, wenn sich eine Ist-Gangposition ändert oder wenn ein Ausrollen eines Fahrzeugs endet (z.B. der Fahrer das Gaspedal betätigt oder die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine Schwelle ist, wie 7 km/h). Das Verfahren fährt mit 610 fort, wenn ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe gestartet wird.
Bei 610 bestimmt das Verfahren, ob die Ist-Drehzahl der Maschine kleiner als die Turbinendrehzahl ist. Wenn die Ist-Drehzahl kleiner als die Turbinendrehzahl ist, fährt das Verfahren mit 612 fort und hält die Referenzdrehzahl kleiner als die Turbinendrehzahl. Wenn die Ist-Drehzahl größer als oder gleich der Turbinendrehzahl ist, fährt das Verfahren mit 614 fort und hält die Referenzdrehzahl größer als die Turbinendrehzahl. Bei 616 behält das Verfahren die Referenzdrehzahl größer als die Soll-Drehzahl minus eines Drehzahloffsets (z.B. 50 U/min). Mit anderen Worten stellt das Verfahren sicher, dass die Referenzdrehzahl um nicht mehr als den Drehzahloffset unter die Soll-Drehzahl fällt.
Bei 618 begrenzt das Verfahren eine Änderung einer unmittelbaren Drehmomentanforderung, um einen Spielübergang zu verhindern. Das Verfahren kann schnelle Maschinenaktuatoren auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung einstellen. Wenn die Turbinendrehzahl zu Beginn des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Ist-Drehzahl der Maschine ist, kann das Verfahren die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum eines ersten Drehmoments und der unmittelbaren Drehmomentanforderung von Beziehung (11) begrenzen.
Das erste Drehmoment kann gleich der Summe eines Drehmomentoffsets und eines durchschnittlichen Wertes der unmittelbaren Drehmomentanforderung während einer Anfangsperiode (z.B. 100 Millisekunden) des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe sein. Der Drehmomentoffset kann auf Grundlage einer Fahrzeugverlangsamungsrate eingestellt werden. Beispielsweise kann der Drehmomentoffset bei einer geringeren Verlangsamungsrate 20 Nm sein und bei einer höheren Verlangsamungsrate 80 Nm sein. Wenn die Turbinendrehzahl bei Beginn des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe größer als die Ist-Drehzahl der Maschine ist, kann das Verfahren die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Maximum aus einem zweiten Drehmoment und der unmittelbaren Drehmomentanforderung von Beziehung (11) begrenzen. Das zweite Drehmoment kann gleich dem Durchschnittswert der unmittelbaren Drehmomentanforderung minus dem Drehmomentoffset sein.
Bei 620 stellt das Verfahren eine Drehmomentreserve und eine Getriebelast auf Grundlage der Fahrzeugverlangsamungsrate ein, um sicherzustellen, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung eingestellt werden kann, um ein Durchhängen der Maschinendrehzahl während einer schnellen Verlangsamung zu verhindern. Das Verfahren kann die Drehmomentreserve erhöhen oder verringern, wenn sich die Fahrzeugverlangsamungsrate erhöht bzw. verringert. Gleichermaßen kann das Verfahren die Getriebelast erhöhen oder verringern, wenn sich die Fahrzeugverlangsamungsrate erhöht bzw. verringert.
Bei 622 hält das Verfahren die vorhergesagte Drehmomentanforderung innerhalb maximaler und minimaler Drehmomentgrenzen bei. Das Verfahren kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung innerhalb der maximalen und minimalen Drehmomentgrenzen unter Verwendung einer Drehmomenteinstellung beibehalten, wie oben unter Bezugnahme auf die Beziehungen (4), (8) und (9) beschrieben ist. Somit kann das Verfahren die vorhergesagte Drehmomentanforderung innerhalb der maximalen und minimalen Drehmomentgrenzen ohne eine Begrenzung der unmittelbaren Drehmomentanforderung beibehalten.
Nun Bezug nehmend auf 7 zeigt ein Schaubild einen ersten Herunterschaltsatz 702, eine Zielverlangsamungsrate 704 und einen zweiten Herunterschaltsatz 706. Die x-Achse repräsentiert eine Turbinenbeschleunigung (in U/min/Sekunde) beim Start eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe. Die y-Achse repräsentiert einen minimalen Wert der Turbinenbeschleunigung während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe. Jeder Datenpunkt in dem ersten Herunterschaltsatz 702 und dem zweiten Herunterschaltsatz 706 repräsentiert ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe. Die Zielverlangsamungsrate 704 ist eine konstante Verlangsamungsrate während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe, die ein Ruckeln des Antriebsstrangs verhindert.
Der erste Herunterschaltsatz 702 zeigt Turbinenverlangsamungsraten während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe, wenn das Maschinendrehmoment nicht unter Verwendung der Systeme und Verfahren, wie oben beschrieben ist, gesteuert ist. Der zweite Herunterschaltsatz 706 zeigt Turbinenverlangsamungsraten während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe, wenn das Maschinendrehmoment unter Verwendung der Systeme und Verfahren, wie oben beschrieben ist, gesteuert wird. Somit erzielt ein Steuern eines Maschinendrehmoments während eines Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe unter Verwendung der Systeme und Verfahren, wie oben beschrieben ist, Turbinenverlangsamungsraten, die näher an der Zielverlangsamungsrate 704 sind.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll daher der tatsächliche Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt sein, da dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen offensichtlich werden. Zu Zwecken der Klarheit werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Bei der Verwendung hierin soll die Formulierung zumindest eines aus A, B und C so ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es sei zu verstehen, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Der hier verwendete Begriff „Modul“ kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine elektronische Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen. Der Begriff Modul kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) umfassen, der einen Code speichert, der von dem Prozessor ausgeführt wird.
Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff „gemeinsam genutzt“, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von mehreren Modulen von einem einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff „Gruppe“ bedeutet, so wie er vorstehend verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen, konkreten, von einem Computer lesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen, wann ein Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) stattfindet, wobei das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) ein Herunterschalten eines Getriebes ist, wenn eine Drosselklappe (112) einer Maschine (102) geschlossen ist; und Steuern einer Maschinendrehzahl auf Grundlage einer Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wobei die Turbinendrehzahl eine Drehzahl einer Turbine in einem Drehmomentwandler ist, der die Maschine (102) mit dem Getriebe koppelt; Beibehalten der Maschinendrehzahl bei kleiner als der Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wenn die Maschinendrehzahl kleiner als die Turbinendrehzahl ist, wenn das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) beginnt; Beibehalten der Maschinendrehzahl bei größer als der Turbinendrehzahl während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112), wenn die Maschinendrehzahl größer als die Turbinendrehzahl ist, wenn das Herunterschalten mit geschlossener Drosselklappe (112) beginnt; und Bestimmen einer Soll-Drehzahl der Maschine (102) während eines Ausrollens des Fahrzeugs auf Grundlage eines Maximums einer ersten Drehzahl und einer zweiten Drehzahl, wobei die erste Drehzahl eine Leerlaufdrehzahl ist und die zweite Drehzahl gleich einer Summe der Turbinendrehzahl und eines ersten Offsets ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Beibehalten der Maschinendrehzahl bei größer als einer dritten Drehzahl während des Ausrollens des Fahrzeugs, wobei die dritte Drehzahl gleich einer Differenz zwischen der Soll-Drehzahl und einem zweiten Offset ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer Drehmomentanforderung auf Grundlage der Soll-Drehzahl; Begrenzen einer Änderung der Drehmomentanforderung während des Herunterschaltens mit geschlossener Drosselklappe (112) auf Grundlage einer Fahrzeugverlangsamungsrate (704); und Steuern eines Maschinendrehmoments auf Grundlage der Drehmomentanforderung während des Ausrollens des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit einem Steuern des Maschinendrehmoments unabhängig von der Drehmomentanforderung während des Ausrollens des Fahrzeugs: wenn der Drehmomentwandler verriegelt ist und ein Schlupf des Drehmomentwandlers kleiner als eine erste Schwelle ist; wenn der Schlupf gesteuert ist und der Schlupf kleiner als eine zweite Schwelle ist; und wenn eine Kraftstofflieferung zu zumindest einem Zylinder der Maschine (102) gestoppt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit einem Bestimmen der Drehmomentanforderung auf Grundlage einer Summe eines Steuerungsdrehmoments, einer integralen Verstärkung und einer proportionalen Verstärkung, wobei das Steuerungsdrehmoment auf einem Maximum aus: (i) einem minimalen Drehmoment, das ein Absterben der Maschine (102) verhindert; und (ii) einer Summe eines Ausrollmoments und einer Getriebelast basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Setzen der integralen Verstärkung gleich einer Differenz zwischen einer vorhergehenden Drehmomentanforderung und dem Steuerungsdrehmoment, wenn begonnen wird, das Maschinendrehmoment auf Grundlage der Drehmomentanforderung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Drehmomentanforderung eine vorhergesagte Drehmomentanforderung und eine unmittelbare Drehmomentanforderung aufweist, wobei das Verfahren ferner ein Begrenzen der vorhergesagten Drehmomentanforderung auf Grundlage des minimalen Drehmoments und eines maximalen Drehmoments umfasst, ohne die unmittelbare Drehmomentanforderung zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Bestimmen der Drehmomentanforderung ferner auf Grundlage einer Drehmomentreserve und einem Bestimmen der Drehmomentreserve und der Getriebelast auf Grundlage der Fahrzeugverlangsamungsrate (704).