DE102013217250B4

DE102013217250B4 - Luftmassenermittlung für steuersysteme zur zylinderaktivierung und -deaktivierung

Info

Publication number: DE102013217250B4
Application number: DE102013217250.8A
Authority: DE
Inventors: Gregory P. Matthews
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: DE102013217250A1

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:ein Wert (326) einer Luft pro Zylinder (118) für ein Zylinder-Einlassereignis oder ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines vorliegenden Zylinders (118) eines Motors (102) basierend auf einem Luftmassenströmungssignal (324) und einem Motordrehzahlsignal (208) ermittelt wird, wobei der Motor (102) mehrere Zylinder (118) aufweist, die den vorliegenden Zylinder (118) umfassen;ein Zustandssignal (328) erzeugt wird, das angibt, ob der vorliegende Zylinder (118) aktiviert oder deaktiviert ist;basierend auf dem Zustandssignal (328) eine gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) in einem Einlasskrümmer (110) des Motors (102) ermittelt wirdfür Luft, die durch den Einlasskrümmer (110) seit einem letzten Zylinder-Einlassereignis eines aktivierten Zylinders (118) und vor aufeindanderfolgenden Zylinder-Nicht-Einlassereignissen zumindest zweier deaktivierter Zylinder (118) aufgenommen wird, undbasierend auf einer vorhergehenden akkumulierten Luftmasse in dem Einlasskrümmer (110) und dem Wert (326) der Luft pro Zylinder;basierend auf dem Zustandssignal (328) ein Luftmassenwert (320) für den vorliegenden Zylinder (118) basierend auf dem Wert (326) der Luft pro Zylinder (118) und der gegenwärtigen akkumulierten Luftmasse (330) ermittelt wird;einer oder mehrere der mehreren Zylinder (118) frei ausgewählt werden;der eine ausgewählte oder die mehreren ausgewählten Zylinder (118) deaktiviert werden; unddie anderen der mehreren Zylinder (118) aktiviert werden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Steuersysteme und -verfahren zur Zylinderaktivierung und -deaktivierung.
HINTERGRUND
Ein Verbrennungsmotor (ICE) verbrennt Gemische von Luft und Kraftstoff (Luft/Kraftstoff-Gemische) in Zylindern, um Kolben zu betätigen und ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Eine Luftströmung und eine Kraftstoffeinspritzung des ICE können jeweils mittels einer Drossel und eines Kraftstoffeinspritzungssystems gesteuert werden. Eine Positionsseinstellung der Drossel stellt eine Luftströmung in den ICE ein. Das Kraftstoffeinspritzungssystem kann verwendet werden, um eine Rate einzustellen, mit der Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird, um vorbestimmte Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern zu schaffen und/oder um eine vorbestimmte Drehmomentausgabe von dem ICE zu erreichen. Das Erhöhen der Menge an Luft und/oder Kraftstoff für die Zylinder erhöht die Drehmomentausgabe des ICE.
In bestimmten Situationen können einer oder mehrere der Zylinder des ICE deaktiviert werden, beispielsweise um Kraftstoff zu sparen. Die Deaktivierung eines Zylinders kann umfassen, dass Einlass- und/oder Auslassventile des Zylinders deaktiviert werden und dass die Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder gestoppt wird. Ein oder mehrere Zylinder können beispielsweise dann deaktiviert werden, wenn die übrigen Zylinder, die aktiviert sind, in der Lage sind, einen angeforderten Betrag eines Ausgangsdrehmoments zu erzeugen.
In der DE 103 22 514 A1 ist ein Verfahren zum Abschätzen einer Luftströmung in einem Motor mit deaktivierbaren Zylindern beschrieben, bei welchem in einem Betriebsmodus, in welchem ein Teil der Zylinder deaktiviert ist, zwei Werte einer Luft pro Zylinder zusammengefasst werden, um eine Zylinderfüllung bzw. einen Wert einer Luftmasse zu ermitteln.
Die US 2005 / 0 178 361 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei welchem die Dynamik eines Einlasskrümmers modelliert wird, indem Luftmassen bilanziert werden, die in den Einlasskrümmer hineinströmen und aus diesem herausströmen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Luftmassenwert für einen Zylinder auch für ein Motorsystem genau vorausgesagt wird, das frei auswählen kann, wie viele und welche Zylinder aktiv sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird ein nicht beanspruchtes System geschaffen, und es umfasst ein Zylinderereignismodul, das einen Wert einer Luft pro Zylinder für ein Zylinder-Einlassereignis oder ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines vorliegenden Zylinders eines Motors basierend auf einem Luftmassenströmungssignal und einem Motordrehzahlsignal ermittelt. Der Motor weist Zylinder auf, die den vorliegenden Zylinder umfassen. Ein Zustandsmodul erzeugt ein Zustandssignal, das angibt, ob der vorliegende Zylinder aktiviert oder deaktiviert ist. Ein Deaktivierungsmodul ermittelt basierend auf dem Zustandssignal eine gegenwärtige akkumulierte Luftmasse in einem Einlasskrümmer des Motors: für Luft, die durch den Einlasskrümmer seit einem letzten Zylinder-Einlassereignis eines aktivierten Zylinders und vor einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Zylinder-Nicht-Einlassereignissen eines oder mehrerer deaktivierter Zylinder aufgenommen wird; und basierend auf einer vorhergehenden akkumulierten Luftmasse in dem Einlasskrümmer und dem Wert der Luft pro Zylinder. Ein Aktivierungsmodul ermittelt basierend auf dem Zustandssignal einen Luftmassenwert für den vorliegenden Zylinder basierend auf dem Wert der Luft pro Zylinder und der gegenwärtigen akkumulierten Luftmasse.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren geschaffen, und es umfasst, dass ein Wert einer Luft pro Zylinder für ein Zylinder-Einlassereignis oder ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines vorliegenden Zylinders eines Motors basierend auf einem Luftmassenströmungssignal und einem Motordrehzahlsignal ermittelt wird. Der Motor weist Zylinder auf, die den vorliegenden Zylinder umfassen. Ein Zustandssignal wird erzeugt, das angibt, ob der vorliegende Zylinder aktiviert oder deaktiviert ist. Basierend auf dem Zustandssignal wird eine gegenwärtige akkumulierte Luftmasse in einem Einlasskrümmer des Motors ermittelt: für Luft, die durch den Einlasskrümmer seit einem letzten Zylinder-Einlassereignis eines aktivierten Zylinders und vor aufeinanderfolgenden Zylinder-Nicht-Einlassereignissen zumindest zweier deaktivierter Zylinder aufgenommen wird; und basierend auf einer vorhergehenden akkumulierten Luftmasse in dem Einlasskrümmer und dem Wert der Luft pro Zylinder. Basierend auf dem Zustandssignal wird ein Luftmassenwert des vorliegenden Zylinders basierend auf dem Wert der Luft pro Zylinder und der gegenwärtigen akkumulierten Luftmasse ermittelt.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems, das ein Luft-pro-Zylinder-Modul umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuermoduls, welches das Luft-pro-Zylinder-Modul umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm des Luft-pro-Zylinder-Moduls von 1 und 2 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Verfahren zum Betreiben des Motorsystems von 1 und des Luft-pro-Zylinder-Moduls von 1 - 3 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Genauigkeit von gemessener Luft, die in einen Einlasskrümmer eines Motors strömt, und von Luft, die in Zylinder des Motors angesaugt wird, beeinflusst die Genauigkeit einer geschätzten und einer vorausgesagten Luftmasse in den Zylindern des Motors. Ein Luftdurchflusszähler (z.B. ein Luftmassenströmungssensor) kann verwendet werden, um die Luft zu messen, die in einen Einlasskrümmer eines Motors eintritt. Der Luftdurchflusszähler kann stromaufwärts des Motors angeordnet sein, und er kann vor jedem Zylinder-Einlassereignis abgetastet werden. Es gibt eine einheitliche Anzahl von Kurbelgraden zwischen Zylinder-Einlassereignissen, wenn alle Zylinder eines Motors aktiviert sind. Beispielsweise kann bei einem Achtzylindermotor, bei dem alle acht Zylinder aktiviert sind, jedes Zylinder-Einlassereignis jeweils nach einer Drehung von 90° einer Kurbelwelle des Motors auftreten. Ein Einlassventil wird während eines Zylinder-Einlassereignisses geöffnet, um Luft in den entsprechenden Zylinder anzusaugen. Eine Kurbelwelle eines Motors kann sich für einen einzelnen Motorzyklus zweimal drehen (um 720°). Jeder Motorzyklus umfasst ein Zylinder-Einlassereignis für jeden Zylinder des Motors. Als ein anderes Beispiel kann bei einem Sechszylindermotor, bei dem alle sechs Zylinder aktiviert sind, jedes Zylinder-Einlassereignis jeweils nach einer Drehung von 120° einer Kurbelwelle des Motors auftreten. Als ein noch anderes Beispiel kann bei einem Vierzylindermotor, bei dem alle vier Zylinder aktiviert sind, jedes Zylinder-Einlassereignis jeweils nach einer Drehung von 180° einer Kurbelwelle des Motors auftreten.
Für Motoren mit aktivem Kraftstoffmanagement (AFM-Motoren), die eine Zylinderaktivierung und -deaktivierung ausführen, kann die Anzahl von aktivierten Zylindern eines Motors zu einem bestimmten Zeitpunkt kleiner als die gesamte Anzahl von Zylindern sein. Infolgedessen tritt eine nicht einheitliche Anzahl von Kurbelgraden zwischen Zylinder-Einlassereignissen auf. Beispielsweise kann ein Sechszylindermotor, der mit vier aktivierten Zylindern arbeitet, ein nicht einheitliches Muster der Anzahl von Kurbelgraden pro Zylinder-Einlassereignis aufweisen (z.B. 120°, 240°, 120°, 240°). Ein Motor kann eine beliebige Anzahl von Zylindern gemäß verschiedenen Mustern und/oder wahlfrei deaktivieren und reaktivieren. Die Anzahl von aktivierten und deaktivierten Zylindern, eine Zündreihenfolge der Zylinder und ein ausgewählter Zylinder, der für eine Zündung identifiziert wird, können frei ausgewählt sein und/oder beispielsweise basierend auf einer Motorlast ermittelt werden.
Eine Technik zum Schätzen einer Luft pro Zylinder (APC) in einem Motor ist es, eine gesamte Menge an Luft (oder eine gesamte Luftmasse) zu ermitteln, die durch einen Einlasskrümmer des Motors über einen Motorzyklus aufgenommen wird, und die gesamte Luftmasse durch eine Anzahl von aktivierten Zylindern zu dividieren. Die gesamte Luftmasse umfasst die Luft, die während Zylinder-Einlassereignissen von aktivierten Zylindern und Zylinder-Nicht-Einlassereignissen von deaktivierten Zylindern aufgenommen wird. Diese Technik liefert eine einheitliche Ermittlung einer Luftmasse pro aktiviertem Zylinder. Ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis bezieht sich auf eine Zeitdauer eines Motorzyklus eines deaktivierten Zylinders, bei der ein entsprechendes Einlassventil normalerweise offen wäre, wenn der deaktivierte Zylinder aktiviert wäre. Das Einlassventil des deaktivierten Zylinders kann deaktiviert sein und/oder geschlossen bleiben, während der Zylinder deaktiviert ist.
Beispielsweise kann bei einem Achtzylindermotor ein Luft-Einlasskrümmerwert für jedes Zylinder-Einlassereignis von aktivierten Zylindern und für jedes Zylinder-Nicht-Einlassereignis von deaktivierten Zylindern ermittelt werden (z.B. für jede 90° der Kurbelwellendrehung). Für jeden ermittelten Luft-Einlasskrümmerwert können Spannungsmesswerte des Luftdurchflusszählers in ein Frequenzsignal umgewandelt werden. Die Anzahl von Pulsen des Frequenzsignals kann über eine vorbestimmte Messzeitdauer vor dem entsprechenden Zylinder-Einlassereignis oder Zylinder-Nicht-Einlassereignis gezählt werden. Die Anzahl von Pulsen liefert eine mittlere Frequenz über die Zeitspanne der vorbestimmten Messzeitdauer. Eine Schätzung der Luftmasse, die durch den Einlasskrümmer während der vorbestimmten Messzeitdauer für den entsprechenden Zylinder aufgenommen wird, wird anschließend basierend auf der Anzahl von Pulsen und einer Motordrehzahl beispielsweise mittels einer Nachschlagetabelle ermittelt. Dieser Prozess wird für die acht Zylinder unabhängig davon wiederholt, ob ein Zylinder deaktiviert ist, und die Luftmassenwerte werden summiert, um eine gesamte Luftmasse zu liefern. Die gesamte Luftmasse wird anschließend durch die Anzahl der aktivierten Zylinder dividiert, um die Luftmasse zu schätzen, die in jeden aktivierten Zylinder angesaugt wird. Die Luftmassenwerte für jeden der deaktivierten Zylinder können auf Null gesetzt werden.
Die einheitliche Ermittlung einer Luftmasse pro aktiviertem Zylinder kann genau sein, wenn eine Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz der Zylinder eines Motors einheitlich ist. Als ein Beispiel kann bei einem Achtzylindermotor eine einheitliche Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz umfassen, dass jeder andere Zylinder des Motors deaktiviert wird. Bei einem AFM-Motorsystem mit voller Autorität (FA-AFM-Motorsystem) können die Aktivierungs-/Deaktivierungssequenzen jedoch uneinheitlich sein, und infolgedessen können die Muster von Kurbelgraden pro Zylinder-Einlassereignis uneinheitlich sein. Ein FA-AFM-Motorsystem bezieht sich auf ein Motorsystem, das mit einer beliebigen Anzahl von Zylindern arbeiten kann und auswählen kann, welcher oder welche mehreren Zylinder des Motors zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiviert werden sollen. FA-AFM-Motorsysteme können komplexe, uneinheitliche Muster von Kurbelgraden pro Zylinder-Einlassereignis aufweisen.
Eine Schätzung und/oder Voraussage von Luftmassen in jedem Zylinder eines Motors eines FA-AFM-Motorsystems können unter Verwendung des Prozesses mit einheitlicher Ermittlung einer Luftmasse pro aktiviertem Zylinder, der vorstehend beschrieben ist, ungenau sein. Beispielsweise können Zylinder-Einlassereignisse von zwei oder mehr aktivierten Zylindern eines FA-AFM-Motors Zylinder-Nicht-Einlassereignissen von zwei oder mehr deaktivierten Zylindern sequentiell folgen. Die Luftmasse, die durch einen ersten der aktivierten Zylinder aufgenommen wird (durch den ersten aktivierten Zylinder nach der Reihe von zwei oder mehr deaktivierten Zylindern) ist größer als diejenige, die durch nachfolgende der aktivierten Zylinder aufgenommen wird. Dies ist durch eine Ansammlung der Luftmasse in einem Einlasskrümmer des FA-AFM-Motors während der Zylinder-Nicht-Einlassereignisse der vorhergehenden deaktivierten Zylinder bedingt. Infolgedessen ist die Luftmasse, die durch jeden der aktivierten Zylinder aufgenommen wird, nicht die gleiche, und sie kann von einem aktivierten Zylinder zu einem anderen aktivierten Zylinder variieren.
Die Schätzung und/oder die Voraussage der Luftmasse pro Zylinder kann verwendet werden, um Parameter wie etwa Kraftstoffeinspritzungsmengen, Drehmomentwerte usw. zu ermitteln. Ungenaue Schätzungen und/oder Voraussagen für die Beträge der Luftmasse in jedem Zylinder eines Motors beeinflussen die Ermittlung dieser Parameter negativ und können infolgedessen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in den Zylindern eines Motors negativ beeinflussen.
Die hierin offenbarten Implementierungen umfassen, dass Luftmassenwerte für Luft, die in einen Einlasskrümmer eines Motors eintritt, und Luftmassenwerte für Luft, die aus jedem Einlasskanal des Einlasskrümmers in jeden entsprechenden Zylinder des Motors angesaugt wird, genau ermittelt werden. Die Luftmassenwerte werden zwischen aufeinanderfolgenden Zylinder-Einlassereignissen sowohl für aktivierte als auch für deaktivierte Zylinder und während eines Betriebs des Motors mit uneinheitlichen Mustern von Kurbelgraden pro Zylinder-Einlassereignis ermittelt. Dies verbessert die Genauigkeit von Luftmassenermittlungen und -voraussagen für jeden Zylinder des Motors, was zu genauen Ermittlungen von Parametern führen kann, die von Luftmassenschätzungen und -voraussagen abhängen. Beispielsweise kann die Genauigkeit von Kraftstoffeinspritzungsermittlungen und Drehmomentwerten verbessert werden, was zu verbesserten Luft/Kraftstoff-Gemischen führt. Infolge der verbesserten Luft/Kraftstoff-Gemische kann die Kraftstoffeffizienz verbessert werden, es können Motoremissionen verringert werden, und es kann eine erforderliche Menge an Edelmetall verringert werden, die in einen katalytischen Wandler während der Herstellung des katalytischen Wandlers eingebunden wird. Beispiele von Edelmetallen sind Platin, Rhodium, Kupfer, Cerium, Eisen, Mangan und Nickel.
In 1 ist ein Motorsystem 100 gezeigt. Das Motorsystem 100 eines Fahrzeugs umfasst einen FA-AFM-Motor 102 (nachstehend der Motor 102), der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Drehmoment basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, um das Öffnen des Drosselventils 112 zu regeln und um eine Luftströmung in den Einlasskrümmer 110 zu steuern.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 angesaugt. Obgleich der Motor 102 eine beliebige Anzahl von Zylindern aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Das ECM 114 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einen oder mehrere der Zylinder selektiv zu deaktivieren.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Zylinderzyklus arbeiten. Die vier Takte umfassen einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Verbrennungstakt und einen Auslasstakt. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle 119 durchläuft jeder Zylinder zwei der vier Takte. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für jeden Zylinder notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 von einem Einlasskanal des Einlasskrümmers 110 in den Zylinder 118 angesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern/-kanäle, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemischs bewirkt. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Einige Typen von Motoren, wie beispielsweise Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren), können sowohl eine Kompressionszündung als auch eine Funkenzündung ausführen. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellenposition in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen oder einen Zündfunken an die deaktivierten Zylinder liefern.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einer untersten Position zurückkehrt, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktiviert wird. Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub (nicht gezeigt) ebenso durch das Phasensteller-Aktuatormodul 158 gesteuert werden. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Aktuatoren als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch elektromechanische Aktuatoren, elektrohydraulische Aktuatoren und elektromagnetische Aktuatoren usw.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine Turbine 160-1 aufweist, die durch Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kompressor 160-2 auf, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird und der Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann ermöglichen, dass Abgas an der Turbine 160-1 vorbeiströmt, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen. Die komprimierte Luftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 aufnehmen.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
Die Kurbelwellenposition kann unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen werden. Eine Temperatur eines Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
Ein Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, der die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
Die Position des Drosselventils 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das Motorsystem 100 kann auch einen oder mehrere andere Sensoren 193 aufweisen. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Der Motor 102 gibt das Drehmoment über die Kurbelwelle 119 an das Getriebe ab.
Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines oder mehrerer Elektromotoren 198 abzustimmen. Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen.
Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Motoraktuator bezeichnet werden. Jeder Motoraktuator empfängt einen Aktuatorwert. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 als ein Motoraktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als der zugeordnete Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 1 erreicht das Drossel-Aktuatormodul 116 die Drosselöffnungsfläche, indem ein Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann auch als ein Motoraktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert der Betrag einer Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Motoraktuatoren können das Zylinder-Aktuatormodul 120, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Motoraktuatoren können die Aktuatorwerte einer Zylinder-Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz, der Kraftstoffzufuhrrate, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte erzeugen, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein gewünschtes Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
Das ECM 114 und/oder ein oder mehrere Module des Motorsystems 100 können ein Zylinder-Aktivierungs-/Deaktivierungssystem der vorliegenden Offenbarung implementieren. Beispielsweise wählt das ECM 114 ein nächstes Zylinder-Deaktivierungsmuster basierend auf einem oder mehreren Faktoren aus, welche die Motordrehzahl, das angeforderte Drehmoment, einen ausgewählten Gang, die Luft pro Zylinder (APC, z.B. eine Schätzung oder Berechnung der Luftmasse in jedem Zylinder), ein Restabgas pro Zylinder (RPC, z.B. eine Masse eines Restabgases in jedem Zylinder) und jeweilige Zylinder-Identifikatoren (IDs) umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Das ECM 114 kann ein APC-Modul 199 umfassen. Das APC-Modul 199 ermittelt Luftmassenwerte der Luft, die durch den Einlasskrümmer 110 aufgenommen wird, und schätzt Luftmassenwerte der Luft, die durch jeden der Zylinder des Motors 102 aufgenommen wird, und sagt diese voraus. Ein Beispiel des ECM 114 und des APC-Moduls 199 ist in 2 - 3 gezeigt.
Nun auch auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm des ECM 114 gezeigt. Das ECM 114 umfasst ein Motordrehzahlmodul 200, das APC-Modul 199, ein Restmodul 202, ein Drehmomentanforderungsmodul 204 und ein Zylindersteuermodul 206. Das Motordrehzahlmodul 200 ermittelt eine Drehzahl E_spd 208 des Motors 102 basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal CRANK 210, das von dem Kurbelwellen-Positionssensor 180 empfangen wird.
Das APC-Modul 199 schätzt eine Luftmasse für einen vorliegenden Zylinder MASS_CurCyl und sagt eine Luftmasse für einen nachfolgenden Zylinder MASS_SubCyl (gemeinsam als Signal 212) basierend auf den Signalen E_spd 208, CRANK 210, MAP 214 und MAF_VOLT 216 voraus, die von dem Motordrehzahlmodul 200, dem Kurbelwellen-Positionssensor 180, dem MAP-Sensor 184 und dem MAF-Sensor 186 empfangen werden. MASS_CurCyl für den vorliegenden Zylinder und die Luftmasse für einen nachfolgenden Zylinder MASS_SubCyl können auch basierend auf einer Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 ermittelt werden, wie sie durch das Zylindersteuermodul 206 ermittelt wird.
Das RPC-Modul 202 ermittelt RPC-Werte 222. Obwohl das RPC-Modul 202 derart gezeigt ist, dass es Einlass- und Auslasswinkelsignale 224, 226 empfängt, kann das RPC-Modul 202 die RPC-Werte 222 basierend auf den Einlass- und den Auslasswinkelsignalen 224, 226, einer AGR-Ventilposition, einem MAP und/oder einer Motordrehzahl ermitteln.
Das Drehmomentanforderungsmodul 204 kann eine Drehmomentanforderung 228 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 230 ermitteln, wie beispielsweise einer Gaspedalposition, einer Bremspedalposition, einer Tempomateingabe und/oder einer oder mehreren anderen geeigneten Fahrereingaben. Das Drehmomentanforderungsmodul 204 kann die Drehmomentanforderung 228 basierend auf einer oder mehreren anderen Drehmomentanforderungen ermitteln, wie beispielsweise den Drehmomentanforderungen, die durch das ECM 114 erzeugt werden, und/oder den Drehmomentanforderungen, die von anderen Modulen empfangen werden, wie beispielsweise von dem Getriebesteuermodul 194, dem Hybridsteuermodul 196, einem Chassissteuermodul usw.
Ein oder mehrere Motoraktuatoren können basierend auf der Drehmomentanforderung 228 und/oder basierend auf einer oder mehreren anderen Drehmomentanforderungen gesteuert werden. Beispielsweise kann das Drosselsteuermodul 240 ein Drosselöffnungssignal 242 basierend auf der Drehmomentanforderung 228 ermitteln. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Öffnung des Drosselventils 112 basierend auf dem Drosselöffnungssignal 242 einstellen. Ein Zündfunkensteuermodul 244 kann ein Zündfunkenzeitpunktsignal 246 basierend auf der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 und der Drehmomentanforderung 228 erzeugen. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann einen Zündfunken basierend auf dem Zündfunkenzeitpunktsignal 246 erzeugen.
Ein Kraftstoffsteuermodul 246 kann einen oder mehrere Kraftstoffzufuhrparameter 248 basierend auf dem Signal 212, der Drehmomentanforderung 228 und der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 ermitteln. Die Kraftstoffzufuhrparameter 248 können beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzungsmenge, eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen zum Einspritzen der Kraftstoffeinspritzungsmenge pro Zylinderzyklus und einen Zeitpunkt für jede der Einspritzungen umfassen. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann den Kraftstoff basierend auf den Kraftstoffzufuhrparametern 248 einspritzen. Eine Ladedrucksteuermodul 250 kann ein Ladedruckniveau 252 basierend auf der Fahrer-Drehmomentanforderung 228 ermitteln. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann eine Ladedruckausgabe durch die Ladedruckeinrichtung(en) basierend auf dem Ladedruckniveau 252 steuern.
Das Zylindersteuermodul 206 wählt die Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 basierend auf der Drehmomentanforderung 228 aus. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 aktiviert und deaktiviert die Einlass- und die Auslassventile der Zylinder gemäß der ausgewählten Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220. Das Zylindersteuermodul 206 kann die Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 beispielsweise basierend auf den Signalen 208, 212, 214, 222, 224, 226, 228 und einem ausgewählten Getriebegang, einem Schlupf und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit auswählen. Es sind Gang-, Schlupf- und Fahrzeuggeschwindigkeitssignale 260, 262, 264 gezeigt.
Die Kraftstoffzufuhr wird für die Zylinder gestoppt (keine Kraftstoffzufuhr), die gemäß der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 deaktiviert werden sollen. Der Kraftstoff wird an die Zylinder geliefert, die gemäß der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 aktiviert werden sollen. Ein Zündfunken wird an die Zylinder geliefert, die gemäß der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 aktiviert werden sollen. Der Zündfunken kann an die Zylinder geliefert oder für diese gestoppt werden, die gemäß der Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz SEQ 220 deaktiviert werden sollen. Die Zylinderdeaktivierung unterscheidet sich von einer Kraftstoffabschaltung (z.B. einer Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltung) dadurch, dass die Einlass- und die Auslassventile von Zylindern, für welche die Kraftstoffzufuhr gestoppt wird, während der Kraftstoffabschaltung weiterhin geöffnet und geschlossen werden, während für eine Zylinderdeaktivierung die Einlassventile und/oder die Auslassventile deaktiviert werden (oder in einem geschlossenen Zustand gehalten werden).
In 3 umfasst das APC-Modul 199 ein MAF-Modul 300, ein Zylindereignismodul 302, ein Zylinderzustandsmodul 304, ein Deaktivierungs-Akkumulationsmodul 306, ein Aktivierungs-Summationsmodul 308, ein Schätzungsmodul 310 und ein Voraussagemodul 312. Die Module 300 - 312 werden nun unter Bezugnahme auf das Verfahren von 4 beschrieben.
Das Motorsystem 100 und das APC-Modul 199 können unter Verwendung zahlreicher Verfahren betrieben werden, ein beispielhaftes Verfahren ist in 4 vorgesehen. In 4 ist ein Verfahren zum Betreiben des Motorsystems 100 und des APC-Moduls 199 gezeigt. Das Verfahren kann einen oder mehrere Algorithmen umfassen. Obwohl die nachfolgenden Schritte hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 1 - 3 beschrieben werden, können die Schritte leicht modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu gelten. Die Schritte können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 350 beginnen. Dies kann beispielsweise bei einem Start des Motors 102 erfolgen.
Bei 352 setzen das APC-Modul 199 und/oder das Luftdeaktivierungsmodul 306 einen Luftmassenwert ACT 320 für aktivierte Zylinder auf Null zurück. Der Luftmassenwert ACT 320 kann ein letzter Luftmassenwert sein, der für einen aktivierten Zylinder vor einem Zylinder-Einlassereignis oder einem Zylinder-Nicht-Einlassereignis ermittelt wurde, das sequentiell vor einem gegenwärtigen Zylinder-Einlassereignis liegt.
Bei 354 setzen das APC-Modul 199 und/oder das Aktivierungsmodul 308 einen akkumulierten Luftmassenwert DEACT_PREV für deaktivierte Zylinder auf Null zurück. Der akkumulierte Luftmassenwert DEACT_PREVkann ein letzter Luftmassenwert sein, der für einen deaktivierten Zylinder vor einem Zylinder-Nicht-Einlassereignis ermittelt wird, das sequentiell vor einem gegenwärtigen Zylinder-Einlassereignis oder Zylinder-Nicht-Einlassereignis aufgetreten ist. Bei 355 ermitteln das Zylindersteuermodul 206 und/oder das Zylinderzustandsmodul einen Identifikator (ID) für einen vorliegenden Zylinder, für den eine Luftmasse geschätzt werden soll.
Bei 356 tasten das ECM 114, das APC-Modul 199 und/oder das MAF-Modul 300 das Signal MAF_VOLT von MAF-Sensor 186 ab und wandeln dieses in ein Frequenzsignal MAF_FREQ 324 um. Das Signal MAF_VOLT kann vor (i) jedem Zylinder-Einlassereignis und/oder jedem Zylinder-Nicht-Einlassereignis und/oder (ii) jedem Einlasstakt jedes aktivierten und jedes deaktivierten Zylinders einheitlich abgetastet werden. Das Signal MAF_VOLT kann während einer Einlassschleife mit niedriger Auflösung (kleiner als eine vorbestimmte Auflösung) abgetastet (oder gelesen) werden.
Bei 357 zählen das ECM 114, das APC-Modul 199 und/oder das Zylinderereignismodul 302 die Anzahl von Pulsen in dem Frequenzsignal MAF_FREQ 324 über eine vorbestimmte Messzeitdauer und vor einem nächsten Zylinder-Einlassereignis. Die vorbestimmte Messzeitdauer kann sich auf eine einheitliche Anzahl von Kurbelgraden zwischen Zylinder-Einlassereignissen und Zylinder-Nicht-Einlassereignissen beziehen (z.B. 90° für einen Achtzylindermotor).
Bei 358 ermittelt das Motordrehzahlmodul 200 eine Drehzahl des Motors und erzeugt das Motordrehzahlsignal E_spd 208.
Bei 360 ermittelt das Zylinderereignismodul 302 einen APC-Wert APC_EVENT 326 für ein gegenwärtiges Zylinder-Einlassereignis oder Zylinder-Nicht-Einlassereignis des vorliegenden Zylinders mit der ID, die bei 355 ermittelt wurde. Das Zylinderereignismodul 302 kann den APC-Wert APC_EVENT 326 basierend auf dem Motordrehzahlsignal E_spd 208, dem Kurbelpositionssignal CRANK 210 und dem Frequenzsignal MAF_FREQ 324 ermitteln. Der APC-Wert APC_EVENT 326 kann unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, eines Algorithmus oder einer anderen geeigneten Technik ermittelt werden. Der APC-Wert APC_EVENT 326 gibt eine Menge von Luft an, die durch den Einlasskrümmer 110 seit einem Beginn eines letzten Zylinder-Einlassereignisses eines aktivierten Zylinders oder seit einem letzten Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines deaktivierten Zylinders aufgenommen wurde. Dies kann beispielsweise eine Menge an Luft sein, die bei einem Achtzylindermotor für vorhergehende 90° der Drehung der Kurbelwelle 119 aufgenommen wurde.
Bei 362 ermittelt das Zylinderzustandsmodul 304 einen aktivierten oder deaktivierten Zustand eines vorliegenden Zylinders für ein gegenwärtiges Einlass-Zeitpunktereignis oder einen gegenwärtigen Einlasstakt. Ein Einlass-Zeitpunktereignis kann sich auf ein Zylinder-Einlassereignis für einen aktivierten Zylinder und auf ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis für einen deaktivierten Zylinder beziehen. Der aktivierte oder deaktivierte Zustand wird mittels eines Zustandssignals STAT 328 angegeben.
Bei 364 schreitet das APC-Modul 199 zu Schritt 366 voran, wenn das Zustandssignal STAT angibt, dass der vorliegende Zylinder deaktiviert ist. Das APC-Modul 199 schreitet zu Schritt 370 voran, wenn das Statussignal STAT angibt, dass der vorliegende Zylinder aktiviert ist.
Bei 366 ermittelt das Deaktivierungs-Akkumulationsmodul 306 eine akkumulierte Luftmasse DEACT_CUR 330, die in dem Einlasskrümmer 110 des Motors 102 während eines gegenwärtigen Zylinder-Nicht-Einlassereignisses und eines Zylinder-Nicht-Einlassereignis bzw. Zylinder-Nicht-Einlassereignissen sequentiell vor dem gegenwärtigen Zylinder-Nicht-Einlassereignis aufgenommen wird. Die akkumulierte Luftmasse DEACT_CUR 330 wird gleich der vorhergehenden akkumulierten Luftmasse DEACT_PREV plus den APC-Wert APC_EVENT 326 gesetzt. Dies berücksichtigt die Luft, die während Zylinderereignissen von deaktivierten Zylindern aufgenommen wird. Die akkumulierte Luftmasse DEACT_CUR 330 kann ein akkumulierter Betrag einer Luftmasse seit einer letzten Aktivierung eines Zylinders und ein Betrag einer Luftmasse sein, die in einen nächsten aktivierten Zylinder angesaugt wird.
Bei 368 setzt das Deaktivierungs-Akkumulationsmodul 306 die vorgehende akkumulierte Luftmasse DEACT_PREV gleich der akkumulierten Luftmasse DEACT_CUR 330. Schritt 356 kann nach Schritt 368 ausgeführt werden.
Bei 370 ermittelt das Aktivierungs-Summationsmodul 308 den Luftmassenwert ACT 320 eines vorliegenden aktivierten Zylinders. Das Aktivierungs-Summationsmodul 308 ermittelt den Luftmassenwert ACT 320 basierend auf dem Zylinderzustandssignal STAT 328, dem APC-Wert APC_EVENT 326 und der akkumulierten Luftmasse DEACT_CUR 330. Der Luftmassenwert ACT 320 kann gleich der akkumulierten Luftmasse DEACT_CUR 330 plus den APC-Wert APC_EVENT 326 gesetzt werden. Dies berücksichtigt die Luftmenge, die (i) während Zylinderereignissen von deaktivierten Zylindern, die sequentiell vor dem gegenwärtigen Zylinderereignis aufgetreten sind, und (ii) nach einem letzten Zylinderereignis eines aktivierten Zylinders aufgenommen wird. Der Luftmassenwert ACT 320 wird während jeder Iteration von Schritt 370 überschrieben.
Bei 372 kann das Schätzungsmodul 310 die Luftmasse MASS_CurCyl 332, die in einen vorliegenden Zylinder angesaugt wird, beispielsweise basierend auf dem MAP-Signal 214, der Motordrehzahl E_spd 208, der Drosselposition, wie sie durch das Fahrereingabesignal 230 angegeben wird, und/oder dem Luftmassenwert ACT 320 schätzen. Bei 374 kann das Voraussagemodul 312 die Luftmasse MASS_SubCyl 334, die in einen oder mehrere nachfolgende Zylinder angesaugt wird, beispielsweise basierend auf dem MAP-Signal 214, der Motordrehzahl E_spd 208, der Drosselposition, wie sie durch das Fahrereingabesignal 230 angegeben wird, dem Luftmassenwert ACT 320 und/oder der Luftmasse MASS_CurCyl 332 voraussagen. Die vorausgesagte Luftmasse eines Zylinders kann bei 180° oder mehr davor auftreten, dass der Zylinder ein Zylinder-Einlassereignis oder ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis aufweisen soll.
Bei 376 kann das ECM 114 einen oder mehrere Parameter basierend auf den Luftmassenwerten MASS_CurCyl 332, MASS_SubCyl 334 ermitteln. Die Luftmassenwerte MASS_CurCyl 332, Mass_SubCyl 334 können für eine Kraftstoff-Steuerkette verwendet werden. Der eine oder die mehreren Parameter können beispielsweise Kraftstoffeinspritzungsparameter umfassen, wie etwa Kraftstoffeinspritzungsmengen, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Zylinderzyklus, Kraftstoffeinspritzungs-Strömungsraten usw. Der eine oder die mehreren Parameter können auch Drehmomentwerte umfassen, die an die Module 206, 240, 244, 246 und 250 geliefert werden können, um die Aktivierungs-/ Deaktivierungssequenz SEQ (oder das Aktivierungs-/Deaktivierungsmuster) und die Steuersignale 242, 246, 248, 252 für die Aktuatoren 116, 120, 124, 126, 164 zu erzeugen. Der Schritt 354 kann im Anschluss an Schritt 376 ausgeführt werden.
Die vorstehend beschriebenen Signale, Werte, Identifikatoren, Massen, Tabellen und Parameter können in einem Speicher 340 gespeichert werden, und es kann auf sie durch beliebige der Module des ECM 114 und/oder des APC-Moduls 199 zugegriffen werden. Die vorstehend beschriebenen Schritte sind als veranschaulichende Beispiele gedacht; die Schritte können sequentiell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeitdauern oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, was von der Anwendung abhängt. Ebenso können beliebige der Schritte nicht ausgeführt oder übersprungen werden, was von der Implementierung und/oder der Abfolge von Ereignissen abhängt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren verfolgt eine vorliegende Zylinder-ID und Aktivierungs-/Deaktivierungszustände eines vorliegenden Zylinders und einen letzten Zylinders. Dies ermöglicht, dass eine akkumulierte gesamte Luftmasse, die während Zylinderereignissen von deaktivierten Zylindern ermittelt wird, als der Luftmassenwert für einen vorliegenden aktivierten Zylinder verwendet wird. Das Verfahren liefert genaue Luftmassenwerte des Einlasskrümmers 110 und Luftmassenwerte jedes der Zylinder zwischen Einlassereignissen und Nicht-Einlassereignissen sowie während uneinheitlicher und/oder sich verändernder Aktivierungs-/Deaktivierungssequenzen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um einen Betrag einer Luftmasse in jedem Zylinder des Motors 102 zu schätzen oder vorauszusagen, während dieser in einen stationären Zustand arbeitet, wie er durch das APC-Modul 199 und/oder das ECM 114 ermittelt wird. Der Motor 102 arbeitet im stationären Zustand, wenn eine Luftströmung in einen Einlasskrümmer 110 des Motors 102 konstant ist und/oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer vorbestimmten Menge einer Luftströmung liegt. Eine Änderung in der Luftströmung kann beispielsweise durch eine Änderung in der Drosselposition und/oder durch Änderungen in Positionen der Nockenphasensteller 148, 150 bedingt sein.
Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein Wert (326) einer Luft pro Zylinder (118) für ein Zylinder-Einlassereignis oder ein Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines vorliegenden Zylinders (118) eines Motors (102) basierend auf einem Luftmassenströmungssignal (324) und einem Motordrehzahlsignal (208) ermittelt wird, wobei der Motor (102) mehrere Zylinder (118) aufweist, die den vorliegenden Zylinder (118) umfassen; ein Zustandssignal (328) erzeugt wird, das angibt, ob der vorliegende Zylinder (118) aktiviert oder deaktiviert ist; basierend auf dem Zustandssignal (328) eine gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) in einem Einlasskrümmer (110) des Motors (102) ermittelt wird für Luft, die durch den Einlasskrümmer (110) seit einem letzten Zylinder-Einlassereignis eines aktivierten Zylinders (118) und vor aufeindanderfolgenden Zylinder-Nicht-Einlassereignissen zumindest zweier deaktivierter Zylinder (118) aufgenommen wird, und basierend auf einer vorhergehenden akkumulierten Luftmasse in dem Einlasskrümmer (110) und dem Wert (326) der Luft pro Zylinder; basierend auf dem Zustandssignal (328) ein Luftmassenwert (320) für den vorliegenden Zylinder (118) basierend auf dem Wert (326) der Luft pro Zylinder (118) und der gegenwärtigen akkumulierten Luftmasse (330) ermittelt wird; einer oder mehrere der mehreren Zylinder (118) frei ausgewählt werden; der eine ausgewählte oder die mehreren ausgewählten Zylinder (118) deaktiviert werden; und die anderen der mehreren Zylinder (118) aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: Werte der Luft pro Zylinder (118) für Zylinder-Einlassereignisse von aktivierten Zylindern des Motors (102) basierend auf dem Luftmassenströmungssignal (324) und dem Motordrehzahlsignal (208) ermittelt werden, wobei das Luftmassenströmungssignal (324) eine Menge an Luft angibt, die durch den Einlasskrümmer (110) aufgenommen wird, und wobei jeder der Werte der Luft pro Zylinder (118) für die Zylinder-Einlassereignisse eine Menge an Luft angibt, die durch den Einlasskrümmer (110) aufgenommen wird seit einem Beginn eines letzten Zylinder-Einlassereignisses eines aktivierten Zylinders oder eines letzten Zylinder-Nicht-Einlassereignisses eines deaktivierten Zylinders; und Werte der Luft pro Zylinder (118) für Zylinder-Nicht-Einlassereignisse von deaktivierten Zylindern des Motors (102) basierend auf dem Luftmassenströmungssignal (324) und dem Motordrehzahlsignal (208) ermittelt werden, wobei jeder der Werte der Luft pro Zylinder (118) für die Zylinder-Nicht-Einlassereignisse eine Menge an Luft angibt, die durch den Einlasskrümmer (110) aufgenommen wird seit einem Beginn eines letzten Zylinder-Einlassereignisses eines aktivierten Zylinders (118) oder eines letzten Zylinder-Nicht-Einlassereignissees eines deaktivierten Zylinders (118).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass eine Motordrehzahl des Motors (102) ermittelt wird, wobei der Wert (326) der Luft pro Zylinder (118) basierend auf der Motordrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass ein Frequenzsignal (324) basierend auf einer Spannung erzeugt wird, die von einem Luftmassenströmungssensor (186) empfangen wird, wobei der Wert (326) der Luft pro Zylinder (118) basierend auf dem Frequenzsignal (324) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) gleich einer Summe der vorhergehenden akkumulierten Luftmasse und des Werts (326) der Luft pro Zylinder (118) gesetzt wird, wobei: das Zustandssignal (328) angibt, dass der vorliegende Zylinder (118) deaktiviert ist; und die vorgehende akkumulierte Luftmasse vor einem Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines Zylinders mit einem Einlasstakt unmittelbar vor einem Einlasstakt des vorliegenden Zylinders ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Luftmassenwert (320) gleich einer Summe des Werts (326) der Luft pro Zylinder (118) und der gegenwärtigen akkumulierten Luftmasse (330) gesetzt wird, wobei: das Zustandssignal (328) angibt, dass der vorliegende Zylinder (118) aktiviert ist; und die gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) vor einem Zylinder-Nicht-Einlassereignis eines Zylinders (118) mit einem Einlasstakt unmittelbar vor einem Einlasstakt des vorliegenden Zylinders (118) ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Werte der Luft pro Zylinder (118) für jedes Zylinder-Einlassereignis von aktivierten Zylindern und Werte der Luft pro Zylinder (118) für jedes Zylinder-Nicht-Einlassereignis von deaktivierten Zylindern ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, das die gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) für Luft ermittelt wird, die durch den Einlasskrümmer seit einem letzten Zylinder-Einlassereignis eines aktivierten Zylinders und während mehrerer aufeinanderfolgender Zylinder-Nicht-Einlassereignisse mehrerer deaktivierter Zylinder (118) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: ein Wert der Luft pro Zylinder (118) für einen zweiten Zylinder (118) ermittelt wird, wobei der zweite Zylinder (118) dem vorliegenden Zylinder (118) nachfolgt und aktiviert ist; und die gegenwärtige akkumulierte Luftmasse (330) derart überschrieben wird, dass sie gleich dem zweiten Wert der Luft pro Zylinder (118) ist, und ein zweiter Luftmassenwert für den zweiten Zylinder (118) basierend auf dem zweiten Wert der Luft pro Zylinder (118), nicht basierend auf der vorhergehenden akkumulierten Luftmasse und nicht basierend auf dem Luftmassenwert (320) für den vorliegenden Zylinder (118) ermittelt wird.