DE102013209086B4

DE102013209086B4 - Verfahren zum steuern eines maschinendrehmoments, um ein ruckeln eines antriebsstrangs zu verhindern, wenn ein fahrer ein gaspedal drückt

Info

Publication number: DE102013209086B4
Application number: DE102013209086.2A
Authority: DE
Inventors: Krishnendu Kar; Bret J. Keller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: DE102013209086A1

Abstract

Verfahren, umfassend:Bestimmen eines minimalen Drehmoments, das verhindert, dass eine Maschine (102) abstirbt;gekennzeichnet durchBegrenzen von Maschinendrehmoment auf Grundlage des minimalen Drehmoments für eine erste Periode, wenn ein Fahrer ein Gaspedal (104) von einer ersten Position, in der das Gaspedal (104) nicht gedrückt ist, zu einer zweiten Position betätigt, in der das Gaspedal (104) gedrückt ist, und wenn eine erste Differenz zwischen der das Maschinendrehzahl und einer Turbinendrehzahl oder einer Getriebeeingangswellendrehzahl größer als eine erste Schwelle ist, wobei das Maschinendrehmoment auf Grundlage des minimalen Drehmoments während der ersten Periode begrenzt wird, indem das Maschinendrehmoment gleich der Summe des minimalen Drehmoments und eines Drehmomentoffsets gesetzt wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der DE 44 26 972 A1 oder der DE 10 2008 040 010 A1 bekannt.
Ferner beschreibt die DE 198 09 060 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer schaltbaren Trennkupplung zum Zwecke des Anfahrens und Schaltens von Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen, wobei zum Erzeugen eines Steuersignals für das Ein- und Ausrücken der Trennkupplung ein Differenzsignal zwischen der Soll-drehzahl und der Istdrehzahl des Motors erzeugt wird. Aus der Istdrehzahl des Motors wird der Gradient der Motordrehzahl erzeugt und an ein erstes Summierglied angelegt, dem auch das Differenzsignal zugeführt wird, um das Steuersignal für die Geschwindigkeit des Ein- und Ausrückens der Trennkupplung zu erzeugen.
HINTERGRUND
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was Antriebsdrehmoment erzeugt. 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unerwünschte Ruckelerscheinungen in einem Antriebsstrang beim Anfahren zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein System gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung weist ein Drehmomentbestimmungsmodul und ein Drehmomentbegrenzungsmodul auf. Das Drehmomentbestimmungsmodul bestimmt ein erstes Drehmoment, das verhindert, dass eine Maschine abstirbt. Das Drehmomentbegrenzungsmodul begrenzt ein Maschinendrehmoment auf Grundlage des ersten Drehmoments, wenn ein Fahrer ein Gaspedal von einer ersten Stellung, in der das Gaspedal nicht gedrückt ist, in eine zweite Stellung betätigt, in der das Gaspedal gedrückt ist.
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 Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Maschinensteuerverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
5 ein Schaubild ist, das beispielhafte Drehmomentanforderungen zeigt, die gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung begrenzt sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Handschaltgetriebe ist direkt und mechanisch mit einer Maschine gekoppelt. Ein Automatikgetriebe ist hydraulisch mit einer Maschine unter Verwendung eines Drehmomentwandlers gekoppelt. 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 ist mechanisch mit dem Getriebe gekoppelt. Die Drehmomentwandler können auch eine Überbrückungs- bzw. Verriegelungskupplung aufweisen, die die Turbine an dem Laufrad verriegelt, wobei das Laufrad und die Turbine mechanisch gekoppelt werden.
Wenn eine Maschine Antriebsdrehmoment erzeugt, treten Zahnradzähne an einem Schwungrad der Maschine mit Zahnradzähnen an einer Kupplungsplatte eines Handschaltgetriebes oder eines Drehmomentwandlers eines Automatikgetriebes in Eingriff. Wenn ein Fahrzeug ausrollt, können die Zahnradzähne an dem Schwungrad von den Zahnradzähnen an der Kupplungsplatte ausrücken, wobei ein Spiel in dem Antriebsstrang erreicht wird. Wenn dann ein Fahrer das Gaspedal tritt (d.h. ein Gaspedal aus einer Ruheposition drückt), kann ein Ruckeln des Antriebsstrangs aufgrund des Spiels in dem Antriebsstrang auftreten, da die Zahnradzähne an dem Schwungrad anfänglich einen Kontakt mit den Zahnradzähnen an der Kupplungsplatte herstellen. Bei einem Automatikgetriebe kann das Ruckeln des Antriebsstrangs auch auf eine Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und der Turbinendrehzahl zurückzuführen sein. Bei einem Handschaltgetriebe kann das Ruckeln des Antriebsstrangs auch auf eine Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und der Getriebeeingangswellendrehzahl zurückzuführen sein.
Ein Maschinensteuersystem und -verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verhindert ein Ruckeln des Antriebsstrangs durch Begrenzen von Maschinendrehmoment, wenn ein Fahrer ein Gaspedal tritt. Das Maschinendrehmoment wird so begrenzt, dass die Maschinendrehzahl zu der Turbinendrehzahl oder Getriebeeingangswellendrehzahl passt, wenn Zahnradzähne an einer Maschinenseite anfänglich einen Kontakt mit Zahnradzähnen auf einer Getriebeseite herstellen. Ein Maschinendrehmoment kann auf Grundlage eines minimalen Drehmoments begrenzt sein, das verhindert, dass eine Maschine abstirbt.
Wenn das Maschinendrehmoment begrenzt ist, kann das Maschinendrehmoment rampenartig zu einer Fahrerdrehmomentanforderung hochgefahren werden. Wenn dieses rampenartige Hochfahren zu schnell durchgeführt wird, kann ein Fahrer dennoch ein Ruckeln des Antriebsstrangs spüren. Wenn dieses rampenartige Hochfahren zu langsam durchgeführt wird, kann ein Fahrer eine Verzögerung in der Fahrzeugbeschleunigung bemerken. Somit kann das Maschinendrehmoment auf Grundlage eines Gleichgewichts zwischen einem Verhindern eines Ruckelns eines Antriebsstrangs und einem Verhindern einer Beschleunigungsverzögerung begrenzt werden.
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/KraftstoffGemisches 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 Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. In ähnlicher Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 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 Abschalten 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 Einlassnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Auslassnockenphasensteller 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 Drosselventil 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 Fahrerdrehmomentanforderung 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 Vermitteins 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 Radschlupf 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 das auszugebende vorhergesagte Drehmomentanforderung anfordert, können die schnellen Maschinenaktuatoren gesteuert werden, um das Achsendrehmoment zu der Oberseite des Bereichs zu variieren, was 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 erzeugen. 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, indem die Zündvorverstellung variiert wird. 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 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 zu 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 vorhergesagten 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 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 bzw. Kupplungsschubabschaltung 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 dann 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 Betätigungsmodul 224 bestimmt, 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 gegenüber 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 hinweg 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 abschalten, 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 Zylinderausschaltdrehmomentanforderung 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 Zylinderausschaltdrehmomentanforderung für 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 zu deaktivieren. 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/Luft-Gemisch, 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 selektiv entkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. 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 aktivierten 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 Zylinderausschaltdrehmomentanforderung 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 abzuschalten.
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 Zündfunkendrehmomentanforderung ausgeben. Zusätzlich kann das Betätigungsmodul 224 die Zylinderausschaltdrehmomentanforderung (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 gering 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 Regelung (von engl.: „closed 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), Einlassnockenphasensteller-Position (I), Auslassnockenphasensteller-Position (E), Luft/Kraftstoff-Verhältnis (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 Auslassnockenphasensteller-Positionen, die verwendet werden, können auf Ist-Positionen basieren, da sich die Phasensteller zu Soll-Positionen bewegen 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 Luftdrehmoment ist eine Schätzung, wieviel Drehmoment die Maschine bei der gegenwärtigen Luftströmung erzeugen kann, wenn eine Zündverzögerung entfernt wurde (d.h. ein Zündzeitpunkt auf den kalibrierten Zündvorverstellungswert gesetzt 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 bzw. Superlader.
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 Auslassnockenphasensteller 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/KraftstoffVerhältnis 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 kann das Vortriebsdrehmomentvermittlungsmodul 206 ein Modul 302 zur Bestimmung von vorhergesagtem Drehmoment und ein Modul 304 zur Bestimmung von unmittelbarem Drehmoment aufweisen. Das Modul 302 zur Bestimmung von vorhergesagtem Drehmoment und das Modul 304 zur Bestimmung von unmittelbarem Drehmoment bestimmen eine vorhergesagte Drehmomentanforderung bzw. eine unmittelbare Drehmomentanforderung. Die Drehmomentbestimmungsmodule 302, 304 können die vorhergesagte und unmittelbare Drehmomentanforderung durch Vermittlung zwischen verschiedenen Vortriebsdrehmomentanforderungen bestimmen. Die Vortriebsdrehmomentanforderungen können diejenigen, die von Achsendrehmomentanforderungen umgewandelt sind, die von dem Achsendrehmomentvermittlungsmodul 204 ausgegeben werden, diejenigen von dem Drehzahlsteuermodul 210 und andere Vortriebsdrehmomentanforderungen umfassen, wie oben unter Bezugnahme auf 2 diskutiert ist. Die Drehmomentbestimmungsmodule 302, 304 geben die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen aus.
Ein Drehzahlbestimmungsmodul 306 bestimmt die Ist-Drehzahl der Maschine 102 auf Grundlage der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180. Beispielsweise kann das Drehzahlbestimmungsmodul 306 die Maschinendrehzahl auf Grundlage einer Periode berechnen, die verstreicht, wenn die Kurbelwelle eine oder mehrere Umdrehungen beendet. Das Drehzahlbestimmungsmodul 306 gibt die Maschinendrehzahl aus. Das Drehzahlbestimmungsmodul 306 kann auch eine Maschinenbeschleunigung (d.h. die Rate der Änderung der Maschinendrehzahl) bestimmen und die Maschinenbeschleunigung ausgeben.
Ein Modul 308 zur Bestimmung eines minimalen Drehmoments bestimmt ein minimales Drehmoment, das verhindert, dass die Maschine 102 abstirbt. Das minimale Drehmoment kann ein minimaler Drehmomentbetrag sein, der von der Maschine 102 mit minimaler Funkenvorverstellung erzeugt werden kann, während die Maschine 102 am Laufen gehalten wird und eine stabile Verbrennung beibehält. Das Modul 308 zur Bestimmung des minimalen Drehmoments kann das minimale Drehmoment auf Grundlage der Ist-Drehzahl der Maschine 102 und des Massendurchflusses von Ansaugluft von dem MAF-Sensor 186 beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmen. Andere Maschinenbetriebsbedingungen, die verwendet werden können, um das minimale Drehmoment zu bestimmen, umfassen diejenigen, die die Brennbarkeit von Kraftstoff beeinflussen, wie die Maschinenkühlmitteltemperatur von dem ECT-Sensor 182. Das Modul 308 zur Bestimmung von minimalem Drehmoment gibt das minimale Drehmoment aus.
Ein Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment und ein Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment begrenzen selektiv die vorhergesagte Drehmomentanforderung bzw. die unmittelbare Drehmomentanforderung, die von den Drehmomentbestimmungsmodulen 302, 304 ausgegeben werden. Das Modul Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzen, wenn ein Fahrer ein in ein Gaspedal tritt (d.h. ein Gaspedal aus einer freigegebenen Position drückt). Das Modul Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzen, wenn der Prozentsatz des Drückens des Pedals größer als eine Schwelle ist (z.B. 0 Prozent), und/oder wenn die Periode des Drückens des Pedals kleiner als eine Schwelle ist (z.B. 0,6 Sekunden). Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann den Prozentsatz und die Dauer des Drückens des Pedals auf Grundlage einer Pedalposition bestimmen, die von dem Fahrereingangsmodul 104 von 1 empfangen werden kann.
Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment braucht die unmittelbare Drehmomentanforderung nicht zu begrenzen, wenn das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzt, bis andere Bedingungen erfüllt sind, was angibt, dass möglicherweise ein Ruckeln des Antriebsstrangs auftritt. Ein Ruckeln des Antriebsstrangs kann möglicherweise auftreten, wenn die Maschinendrehzahl trotz einer Begrenzung der vorhergesagten Drehmomentanforderung weiterhin zunimmt. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzt ist, jedoch die unmittelbare Drehmomentanforderung nicht begrenzt ist, kann der Betriebsmodus des ECM 114 als ein eingeschalteter Modus bezeichnet werden.
Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung nach einem Treten begrenzen, wenn die Maschinenbeschleunigung größer als eine Beschleunigungsschwelle ist (z.B. 400 U/min/Sekunde) und der Schlupf innerhalb von Schlupfschwellen liegt. Für ein Automatikgetriebe ist der Schlupf die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer Turbinendrehzahl. Für ein Handschaltgetriebe ist der Schlupf die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer Getriebeeingangswellendrehzahl. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die Turbinendrehzahl und/oder die Getriebeeingangswellendrehzahl von dem TCM 194 von 1 empfangen. Wenn das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment anfänglich die unmittelbare Drehmomentanforderung begrenzt, kann der Betriebsmodus des ECM 114 als ein aktivierter Modus bezeichnet werden.
Die Schlupfschwellen können eine minimale Schwelle (z.B. 60 U/min) und eine maximale Schwelle (z.B. 500 U/min) aufweisen. Der Schlupf kann innerhalb der Schlupfschwellen liegen, wenn der Schlupf größer als die minimale Schwelle, die ein Potential für ein Ruckeln eines Antriebsstrangs angibt, und kleiner als die maximale Schwelle ist. Wenn der Schlupf größer als die maximale Schwelle ist, kann der Fahrer ein aggressives Manöver ausführen, wobei es in diesem Fall unerwünscht sein kann, die Fahrerdrehmomentanforderung zu stören.
Bei Betrieb in dem aktivierten Modus können die Drehmomentbestimmungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen verringern und dann die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf eine Weise erhöhen, die ein Ruckeln eines Antriebsstrangs verhindert. Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung anfänglich auf das geschätzte Drehmoment setzen, das unter Verwendung von Beziehung (1) bestimmt wurde, wie oben mit Bezugnahme auf 2 diskutiert ist. Das geschätzte Drehmoment kann kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung sein.
Nach dem Setzen der vorhergesagten Drehmomentanforderung auf das geschätzte Drehmoment kann das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment die vorhergesagte Drehmomentanforderung um eine vorbestimmte Rate erhöhen. Beispielsweise kann das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment die vorhergesagte Drehmomentanforderung um 5 Newtonmeter (Nm) alle 12,5 Millisekunden (ms) erhöhen. Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung um die vorbestimmte Rate erhöhen, bis das ECM 114 nicht mehr in dem aktivierten Modus arbeitet.
Bei Betrieb in dem aktivierten Modus kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage des minimalen Drehmoments begrenzen. Beispielsweise kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung gleich der Summe des minimalen Drehmoments und eines Drehmomentoffsets setzen. Ein Einstellen der unmittelbaren Drehmomentanforderung auf diese Weise stellt sicher, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung zunimmt, wenn das minimale Drehmoment zunimmt. Der Drehmomentoffset kann auf Grundlage eines gegenwärtigen Getriebeganges und einer Soll-Maschinendrehzahl beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden.
Das ECM 114 kann in dem aktivierten Modus für eine vorbestimmte Periode (z.B. 100 ms) arbeiten. Wenn die vorbestimmte Periode ausläuft, können die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung erhöhen. Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf die Fahrerdrehmomentanforderung erhöhen. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung auf die Fahrerdrehmomentanforderung minus einer Drehmomentreserve erhöhen. Die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf eine nicht lineare Weise erhöhen. Wenn die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung erhöhen, kann der Betriebsmodus des ECM 114 als ein abgeschalteter Modus bezeichnet werden.
Bei Betrieb in dem abgeschalteten Modus können die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf eine nicht lineare Weise erhöhen. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann anfänglich die unmittelbare Drehmomentanforderung mit einer ersten Rate erhöhen und dann die unmittelbare Drehmomentanforderung mit einer zweiten Rate erhöhen, die kleiner als die erste Rate ist. Die unmittelbare Drehmomentanforderung kann zunächst schnell zunehmen, um sicherzustellen, dass der Fahrer keine Verzögerung oder Zeitdifferenz in dem Drosselklappenansprechen spürt. Jedoch kann die unmittelbare Drehmomentanforderung langsam zunehmen, wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung sich der Fahrerdrehmomentanforderung annähert, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs zu verhindern.
Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung minus der Drehmomentreserve setzen. Um sicherzustellen, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung um ein vorbestimmtes Drehmomentinkrement (z.B. 0,5 Nm) erhöht wird, kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen: ${(T_{im})}_{prs} = maximum (T_{drv} - T_{rsv}, {(T_{im})}_{prv} +Δ T)$
wobei (T_im)_prs eine vorliegende unmittelbare Drehmomentanforderung ist, T_drv die Fahrerdrehmomentanforderung ist und T_rsv die Drehmomentreserve ist, (T_im)_prv eine vorhergehende unmittelbare Drehmomentanforderung ist und ΔT das vorbestimmte Drehmomentinkrement ist.
Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung durch Verringerung der Drehmomentreserve erhöhen. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die Rate, mit der die unmittelbare Drehmomentanforderung erhöht wird, exponentiell verringern, indem die Rate exponentiell verringert wird, mit der die Drehmomentreserve verringert wird. Wenn zunächst in den ausgeschalteten Modus eingetreten wird, kann die Drehmomentreserve auf die Fahrerdrehmomentanforderung minus der vorliegenden unmittelbaren Drehmomentanforderung gesetzt werden. Anschließend kann die Drehmomentreserve durch Bestimmung der Drehmomentreserve unter Verwendung der folgenden Gleichung verringert werden: ${(T_{rsv})}_{prs} = {(T_{rsv})}_{prv} - ({(T_{rsv})}_{prv} * K)$
wobei (T_rsv)_prs eine vorliegende Drehmomentreserve ist, (T_rsv)_prs eine vorhergehende Drehmomentreserve ist und K eine vorbestimmte Rate (z.B. zwischen 0 und 1) ist. Um sicherzustellen, dass die Drehmomentreserve auf Null verringert ist, kann die Drehmomentreserve um eine vorbestimmte Größe (z.B. 0,25 Nm) verringert werden, wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (z.B. 4 Nm) der Fahrerdrehmomentanforderung liegt.
Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann anfänglich die vorhergesagte Drehmomentanforderung mit einer ersten Rate erhöhen und dann die unmittelbare Drehmomentanforderung mit einer zweiten Rate erhöhen, die größer als die erste Rate ist. Wenn zunächst in den abgeschalteten Modus eingetreten wird, kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung aufgrund einer Drehmomentbegrenzung wesentlich größer als die unmittelbare Drehmomentanforderung sein. Somit kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung zunächst langsam erhöht werden, da die vorhergesagte Drehmomentanforderung wenig bis keinen Effekt auf den tatsächlichen Drehmomentausgang der Maschine 102 besitzt. Jedoch kann, da sich die unmittelbare Drehmomentanforderung der Fahrerdrehmomentanforderung annähert, die vorhergesagte Drehmomentanforderung schnell erhöht werden, um sicherzustellen, dass die vorhergesagte Drehmomentanforderung die unmittelbare Drehmomentanforderung nicht stört.
Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die Rate, mit der die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht wird, exponentiell erhöhen, indem die vorhergesagte Drehmomentanforderung unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt wird: ${(T_{prd})}_{prs} = {(T_{prd})}_{prv} + Δ T$
wobei (T_prd)_prs eine vorliegende vorhergesagte Drehmomentanforderung ist, (T_prd)_prv eine vorhergehende vorhergesagte Drehmomentanforderung ist und ΔT ein Drehmomentinkrement ist.
Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann das Drehmomentinkrement durch Bestimmung des Drehmomentinkrements unter Verwendung der folgenden Beziehung exponentiell erhöhen: ${(Δ T)}_{prs} = {(Δ T)}_{prv} + {(Δ T)}_{inc}$
wobei (ΔT)_prs ein vorliegendes Drehmomentinkrement ist, (ΔT)_prv ein vorhergehendes Drehmomentinkrement ist und (ΔT)_inc eine Drehmomentinkrementzunahme ist. Die Drehmomentinkrementzunahme kann durch Kalibrierung bestimmt werden und kann fixiert sein oder variieren, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht wird.
In einigen Fällen kann dennoch ein Ruckeln des Antriebsstrangs auftreten, wenn die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen in dem abgeschalteten Modus erhöht werden. Somit können die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen für eine zweite Zeitdauer begrenzen, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs und ein Aufheulen der Maschinendrehzahl zu verhindern. Wenn die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen für eine zweite Zeit begrenzen, kann der Betriebsmodus des ECM 114 als ein neu ausgelöster Zustand des aktivierten Modus bezeichnet werden.
Die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen für eine zweite Zeit begrenzen, wenn eine oder mehrere Bedingungen erfüllt sind. Eine erste Bedingung kann erfüllt sein, wenn der Schlupf größer als eine Schlupfschwelle (z.B. 50 U/min) ist. Eine zweite Bedingung kann erfüllt sein, wenn das unmittelbare Drehmoment größer als oder gleich einem vorbestimmten Prozentsatz (z.B. 50 %) der Fahrerdrehmomentanforderung ist. Eine dritte Bedingung kann erfüllt sein, wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung in dem abgeschalteten Modus erhöht ist. Eine vierte Bedingung kann erfüllt sein, wenn das ECM 114 während eines vorliegenden Tretens noch nicht in den neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus eingetreten ist. Eine fünfte Bedingung kann erfüllt sein, wenn das Getriebe entweder ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe ist, wobei sich eine Drehmomentwandlerkupplung in einem gesteuerten Schlupf befindet oder verriegelt ist.
Bei Betrieb in dem neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus können die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen verringern und dann die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf eine Weise erhöhen, die ein Ruckeln des Antriebsstrangs verhindert. Das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf dieselbe Weise begrenzen, wie das Modul 310 zur Begrenzung von vorhergesagtem Drehmoment die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzt, wenn zuerst in den aktivierten Modus eingetreten wird. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage des minimalen Drehmoments ähnlich dem begrenzen, wenn zuerst in den aktivierten Modus eingetreten wird. Jedoch kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage des minimalen Drehmoments auf eine andere Weise begrenzen, wenn in dem neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus eingetreten wird.
Wenn in den neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus eingetreten wird, kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Drehmomentniveau verringern, das größer als das minimale Drehmoment ist. Die Beziehung zwischen dem Drehmomentniveau und dem minimalen Drehmoment kann durch Kalibrierung vorbestimmt sein, um sicherzustellen, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung zunimmt, wenn das minimale Drehmoment zunimmt.
Anfänglich kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung um einen vorbestimmten Prozentsatz (z.B. 50 Prozent) einer Differenz zwischen der vorhergehenden unmittelbaren Drehmomentanforderung und dem minimalen Drehmoment verringern. Das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment kann sicherstellen, dass diese anfängliche unmittelbare Drehmomentanforderung größer als ein Durchschnitt der vorhergehenden unmittelbaren Drehmomentanforderung und der letzten unmittelbaren Drehmomentanforderung ist, die bestimmt ist, wenn zuerst in den aktivierten Modus eingetreten wird. Seinerseits wird die unmittelbare Drehmomentanforderung verringert, jedoch nicht auf den Grad, dass sie verringert ist, wenn zuerst in den aktivierten Modus eingetreten wird, um eine merkliche Beschleunigungsverzögerung zu verhindern.
Für den Rest des Öffnens in dem neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der anfänglichen unmittelbaren Drehmomentanforderung unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen: ${(T_{im})}_{prs} = {(T_{im})}_{int} - % * ({(T_{im})}_{int} - T_{min})$
wobei (T_im)_prs die vorliegende unmittelbare Drehmomentanforderung ist, (T_im)_int die anfängliche unmittelbare Drehmomentanforderung ist, % der vorbestimmte Prozentsatz ist und T_min das minimale Drehmoment ist. Die Bestimmung der unmittelbaren Drehmomentanforderung unter Verwendung von Gleichung (7) stellt sicher, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung zunimmt, wenn das minimale Drehmoment zunimmt. Zusätzlich kann bei Betrieb in dem neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment sicherstellen, dass die unmittelbare Drehmomentanforderung nicht abnimmt.
Das ECM 114 kann in dem neu ausgelösten Zustand des aktivierten Modus für eine vorbestimmte Periode (z.B. 50 bis 60 ms) arbeiten. Wenn die vorbestimmte Periode abläuft, kann in den abgeschalteten Modus für eine zweite Zeit eingetreten werden, und die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung erhöhen. Die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf dieselbe Weise erhöhen, wie die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erhöhen, wenn zuerst in den abgeschalteten Modus eingetreten wird.
Wie oben mit Bezug auf 2 diskutiert ist, kann einer oder können mehrere (z.B. alle) Zylinder der Maschine 102 abgeschaltet und die Kraftstoffbereitstellung für abgeschaltete Zylinder gestoppt werden. Die Zylinder können während einer Fahrzeugverlangsamung abgeschaltet werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Wenn das ECM 114 Zylinder während einer Fahrzeugverlangsamung abschaltet, kann der Betriebsmodus des ECM 114 als ein Verlangsamungskraftstoffabsperrmodus bzw. Verlangsamungsschubabschaltmodus bezeichnet werden.
Wenn der Fahrer in das Gaspedal tritt, während das ECM 114 in dem eingeschalteten, aktivierten oder abgeschalteten Modus arbeitet, bestimmt das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment eine erste Drehmomentgrenze, die ein Ruckeln des Antriebsstrangs sowie eine Beschleunigungsverzögerung verhindert. Die erste Drehmomentgrenze kann die unmittelbare Drehmomentanforderung sein, die durch das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment bestimmt ist, wie oben diskutiert ist. Wenn die erste Drehmomentgrenze kleiner als die unmittelbare Drehmomentanforderung ist, die von dem Modul 304 zur Bestimmung des unmittelbaren Drehmoments ausgegeben ist, kann das Modul 312 zur Begrenzung des unmittelbaren Drehmoments die unmittelbare Drehmomentanforderung auf die erste Drehmomentgrenze begrenzen.
Wenn der Fahrer das Gaspedal tritt, während das ECM 114 in dem Verlangsamungskraftstoffabsperrmodus arbeitet, kann das Modul 312 zur Begrenzung von unmittelbarem Drehmoment eine zweite Drehmomentgrenze bestimmen, die das Maschinendrehmoment zu der Fahrerdrehmomentanforderung wechselt. Die zweite Drehmomentgrenze kann auf eine Weise bestimmt sein, die eine plötzliche Zunahme oder einen Stoß der Fahrzeugbeschleunigung verhindert, wenn das Maschinendrehmoment von einem Drehmomentniveau, wenn eine Kraftstoffbereitstellung zu deaktivierten Zylindern gestoppt ist, zu der Fahrerdrehmomentanforderung erhöht wird. Wenn die zweite Drehmomentgrenze kleiner als die unmittelbare Drehmomentanforderung ist, die von dem Modul 304 zur Bestimmung des unmittelbaren Drehmoments ausgegeben ist, kann das Modul 312 zur Begrenzung des unmittelbaren Drehmoments die unmittelbare Drehmomentanforderung auf die zweite Drehmomentgrenze begrenzen.
Um einen Konflikt zwischen der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze zu vermeiden, kann das Modul 312 zur Begrenzung des unmittelbaren Drehmoments die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze setzen. Das Begrenzen der unmittelbaren Drehmomentanforderung auf diese Weise, wenn der Fahrer das Gaspedal tritt, verhindert ein Ruckeln des Antriebsstrangs, eine Verzögerung der Fahrzeugbeschleunigung sowie eine plötzliche Zunahme der Fahrzeugbeschleunigung.
Nun Bezug nehmend auf 4 beginnt bei 402 ein Verfahren zum Steuern eines Maschinendrehmoments, um ein Ruckeln eines Antriebsstrangs zu verhindern, wenn ein Fahrer ein Gaspedal tritt. Bei 404 bestimmt das Verfahren, ob ein Treten des Gaspedals stattgefunden hat. Ein Treten des Gaspedals findet statt, wenn der Fahrer das Gaspedal aus einer freigegebenen Position drückt. Das Verfahren kann bestimmen, dass ein Treten des Gaspedals stattgefunden hat, wenn der Prozentsatz des Drückens des Pedals größer als eine Schwelle (z.B. 0 Prozent) ist und/oder wenn die Periode des Drückens des Pedals kleiner als eine Schwelle (z.B. 0,6 Sekunden) ist. Wenn ein Treten des Gaspedals stattgefunden hat, fährt das Verfahren mit 406 fort.
Bei 406 begrenzt das Verfahren eine vorhergesagte Drehmomentanforderung. Das Verfahren kann langsame Aktuatoren (z.B. ein Drosselventil) auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung einstellen. Das Verfahren kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung begrenzen, indem die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf das geschätzte Drehmoment gesetzt wird, das unter Verwendung von Beziehung (1) bestimmt ist, wie oben mit Bezug auf 2 diskutiert ist. Das Verfahren kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung für eine vorbestimmte Periode begrenzen und dann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf eine Fahrerdrehmomentanforderung erhöhen. Die Fahrerdrehmomentanforderung kann auf Grundlage der Position des Gaspedals bestimmt sein.
Bei 408 bestimmt das Verfahren, ob eine Maschinenbeschleunigung größer als eine Schwelle ist. Wenn die Maschinenbeschleunigung größer als die Schwelle ist, fährt das Verfahren mit 410 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 404 fort. Bei 410 bestimmt das Verfahren, ob sich ein Schlupf innerhalb von Schlupfschwellen befindet. Für ein Automatikgetriebe ist der Schlupf die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer Turbinendrehzahl. Für ein Handschaltgetriebe ist der Schlupf die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer Getriebeeingangswellendrehzahl. Der Schlupf liegt innerhalb der Schlupfschwellen, wenn der Schlupf größer als eine erste minimale Schwelle (z.B. 60 U/min) und kleiner als eine maximale Schwelle (z.B. 500 U/min) ist. Wenn der Schlupf innerhalb der Schlupfschwellen liegt, fährt das Verfahren mit 412 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 404 zurück.
Bei 412 bestimmt das Verfahren eine erste Drehmomentgrenze, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs zu verhindern, ohne eine Verzögerung der Fahrzeugbeschleunigung zu bewirken. Bei 414 bestimmt das Verfahren eine zweite Drehmomentgrenze, um einen Stoß in der Fahrzeugbeschleunigung zu verhindern, nachdem eine Kraftstoffbereitstellung für einen oder mehrere Zylinder einer Maschine gestoppt ist. Bei 414 begrenzt das Verfahren eine unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze. Das Verfahren kann schnelle Aktuatoren (z.B. eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung) auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung einstellen.
Die erste Drehmomentgrenze kann eine vorhergesagte Drehmomentgrenze und eine unmittelbare Drehmomentgrenze aufweisen. Das Verfahren kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentgrenze begrenzen und die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentgrenze begrenzen. Das Verfahren kann bei 416 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf dieselbe Weise begrenzen, wie die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 von 3 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen begrenzen, wenn in dem aktiven Modus gearbeitet wird. Somit kann die unmittelbare Drehmomentgrenze auf Grundlage eines minimalen Drehmoments bestimmt werden, das verhindert, dass die Maschine abstirbt.
Bei 418 bestimmt das Verfahren, ob die unmittelbare Drehmomentanforderung für eine Periode begrenzt worden ist, die größer als eine erste Periode (z.B. 100 ms) ist. Die erste Periode kann vorbestimmt sein. Wenn die auf der Periode basierende Drehmomentbegrenzung größer als die erste Periode ist, fährt das Verfahren mit 420 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 412 zurück.
Bei 420 erhöht das Verfahren die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung. Das Verfahren kann die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen bei 420 auf dieselbe Weise erhöhen, wie die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erhöhen, wenn in dem abgeschalteten Modus gearbeitet wird. Das Verfahren kann die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze begrenzen, während die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung erhöht wird.
Bei 422 bestimmt das Verfahren, ob der Schlupf größer als eine zweite minimale Schwelle ist (z.B. 50 U/min). die zweite minimale Schwelle kann vorbestimmt sein. Wenn der Schlupf größer als die zweite minimale Schwelle ist, fährt das Verfahren mit 424 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren mit 404 zurück.
Bei 424 bestimmt das Verfahren, ob die unmittelbare Drehmomentanforderung größer als oder gleich einem Produkt eines vorbestimmten Prozentsatzes (z.B. 50 Prozent) und der Fahrerdrehmomentanforderung ist. Wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung größer als oder gleich dem Produkt ist, fährt das Verfahren mit 426 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 404 zurück.
Bei 426 bestimmt das Verfahren, ob die unmittelbare Drehmomentanforderung zunimmt. Wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung zunimmt, fährt das Verfahren mit 428 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 404 zurück. Bei 428 bestimmt das Verfahren, ob ein Begrenzen der unmittelbaren Drehmomentanforderung während eines vorliegenden Tretens erneut ausgelöst worden ist. Wenn ein Begrenzen der unmittelbaren Drehmomentanforderung noch nicht erneut ausgelöst worden ist, fährt das Verfahren mit 430 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 404 zurück.
Bei 430 bestimmt das Verfahren, ob ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe oder einem Handschaltgetriebe ausgestattet ist. Wenn das Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist, fährt das Verfahren mit 432 fort. Ansonsten fährt das Verfahren mit 434 fort. Bei 432 bestimmt das Verfahren, ob eine Drehmomentwandlerkupplung, die das Automatikgetriebe mit der Maschine koppelt, sich in einem gesteuerten Schlupf befindet oder verriegelt ist. Wenn die Drehmomentwandlerkupplung sich in einem gesteuerten Schlupf befindet oder verriegelt ist, fährt das Verfahren mit 434 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 404 zurück.
Bei 434 bestimmt das Verfahren eine erste Drehmomentgrenze, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs zu verhindern, ohne eine Verzögerung der Fahrzeugbeschleunigung zu bewirken. Bei 436 bestimmt das Verfahren eine zweite Drehmomentgrenze, um einen Stoß in der Fahrzeugbeschleunigung zu verhindern, nachdem die Kraftstoffbereitstellung für einen oder mehrere Zylinder einer Maschine gestoppt ist. Bei 438 begrenzt das Verfahren die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze.
Die erste Drehmomentgrenze kann eine vorhergesagte Drehmomentgrenze und eine unmittelbare Drehmomentgrenze aufweisen. Das Verfahren kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentgrenze begrenzen und die unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentgrenze begrenzen. Das Verfahren kann die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen bei 438 auf dieselbe Weise begrenzen, wie die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 von 3 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen begrenzen, wenn in dem erneut ausgelösten Zustand des aktivierten Modus gearbeitet wird.
Bei 440 bestimmt das Verfahren, ob die unmittelbare Drehmomentanforderung für eine Periode begrenzt worden ist, die größer als eine erste Periode (z.B. 50 bis 60 ms) ist. Die erste Periode kann vorbestimmt sein. Wenn die über Periode erfolgende Drehmomentbegrenzung größer als die erste Periode ist, fährt das Verfahren mit 442 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu 434 zurück.
Bei 442 erhöht das Verfahren die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung. Das Verfahren kann bei 442 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf dieselbe Weise erhöhen, wie die Drehmomentbegrenzungsmodule 310, 312 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erhöhen, wenn in dem abgeschalteten Modus gearbeitet wird. Das Verfahren kann die unmittelbare Drehmomentanforderung auf ein Minimum der ersten Drehmomentgrenze und der zweiten Drehmomentgrenze begrenzen, während die unmittelbare Drehmomentanforderung basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung erhöht wird. Das Verfahren kehrt zu 404 zurück, wenn die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen auf Zieldrehmomentniveaus erhöht worden sind.
Nun Bezug nehmend auf 5 ist eine Grenze 502 für vorhergesagtes Drehmoment und eine Grenze 504 für unmittelbares Drehmoment gezeigt. Die Grenze 502 für vorhergesagtes Drehmoment und die Grenze 504 für unmittelbares Drehmoment begrenzen eine vorhergesagte Drehmomentanforderung bzw. eine unmittelbare Drehmomentanforderung. Die Grenzen 502, 504 für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment sind in Bezug auf eine x-Achse 506, die die Zeit in Sekunden repräsentiert, und eine y-Achse 508 aufgetragen, die das Drehmoment in Nm repräsentiert.
Zum Zeitpunkt 510 wird die Grenze 502 des vorhergesagten Drehmoments verringert, um die vorhergesagte Drehmomentanforderung in Ansprechen auf ein Treten zu begrenzen. Zum Zeitpunkt 512 wird die Grenze 504 des unmittelbaren Drehmoments verringert, um die unmittelbare Drehmomentanforderung in Ansprechen auf eine Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und einer turbinendrehzahl oder einer Getriebeeingangswellendrehzahl zu begrenzen. Die Periode zwischen den Zeitpunkten 510, 512 entspricht dem Betrieb in dem eingeschalteten Modus.
Zum Zeitpunkt 514 werden die Grenzen 502, 504 des vorhergesagten und unmittelbaren Drehmoments auf Grundlage einer Fahrerdrehmomentanforderung erhöht. Die Periode zwischen den Zeitpunkten 512, 514 entspricht dem Betrieb in dem aktivierten Modus. Zum Zeitpunkt 516 erreicht die Grenze 502 des vorhergesagten Drehmoments ihr Ziel und wird daher erhöht, um eine Begrenzung der vorhergesagten Drehmomentanforderung zu stoppen. Zum Zeitpunkt 518 erreicht die Grenze 504 des unmittelbaren Drehmoments ihr Ziel und wird daher erhöht, um eine Begrenzung der unmittelbaren Drehmomentanforderung zu stoppen.
Die Periode zwischen den Zeitpunkten 514, 518 entspricht dem Betrieb in dem abgeschalteten Modus; Somit können die Grenzen 502, 504 des vorhergesagten und unmittelbaren Drehmoments während dieser Periode in der nicht linearen Weise eingestellt werden. Die Grenze 504 des unmittelbaren Drehmoments kann zunächst schnell erhöht werden, um eine Beschleunigungsverzögung zu verhindern, und dann langsam erhöht werden, um ein Ruckeln des Antriebsstrangs zu verhindern. Die Grenze 502 des vorhergesagten Drehmoments kann zunächst langsam erhöht und dann schnell erhöht werden, wenn sich die Grenze 502 des vorhergesagten Drehmoments ihrem Ziel annähert, um eine Störung der Grenze 504 des unmittelbaren Drehmoments zu vermeiden.
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.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen eines minimalen Drehmoments, das verhindert, dass eine Maschine (102) abstirbt; gekennzeichnet durch Begrenzen von Maschinendrehmoment auf Grundlage des minimalen Drehmoments für eine erste Periode, wenn ein Fahrer ein Gaspedal (104) von einer ersten Position, in der das Gaspedal (104) nicht gedrückt ist, zu einer zweiten Position betätigt, in der das Gaspedal (104) gedrückt ist, und wenn eine erste Differenz zwischen der das Maschinendrehzahl und einer Turbinendrehzahl oder einer Getriebeeingangswellendrehzahl größer als eine erste Schwelle ist, wobei das Maschinendrehmoment auf Grundlage des minimalen Drehmoments während der ersten Periode begrenzt wird, indem das Maschinendrehmoment gleich der Summe des minimalen Drehmoments und eines Drehmomentoffsets gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Einstellen des Maschinendrehmoments auf Grundlage einer Fahrerdrehmomentanforderung, wenn die erste Periode endet.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem Begrenzen des Maschinendrehmoments für eine zweite Periode, wenn die erste Differenz größer als eine zweite Schwelle ist, nachdem die erste Periode geendet hat.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit einem Begrenzen des Maschinendrehmoments während der ersten Periode und der zweiten Periode auf Grundlage eines Minimums einer ersten Drehmomentgrenze, die ein Ruckeln des Antriebsstrangs verhindert, und einer zweiten Drehmomentgrenze, die das Motordrehmoment zu der Fahrerdrehmomentanforderung überführt, nachdem die Kraftstoffbereitstellung für einen Zylinder (118) der Maschine (102) gestoppt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit einem Begrenzen des Maschinendrehmoments während der zweiten Periode auf Grundlage einer zweiten Differenz zwischen einer vorhergehenden Drehmomentanforderung und dem minimalen Drehmoment.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Begrenzen des Maschinendrehmoments auf Grundlage einer dritten Differenz zwischen der vorhergehenden Drehmomentanforderung und einem Produkt aus einem vorbestimmten Prozentsatz und der zweiten Differenz während der zweiten Periode.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit einem Einstellen des Maschinendrehmoments auf Grundlage der Fahrerdrehmomentanforderung, wenn die zweite Periode endet.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit einem Erhöhen des Maschinendrehmoments auf eine nicht lineare Weise, wenn die erste Periode endet und wenn die zweite Periode endet.