DE102014110522B4

DE102014110522B4 - Verfahren zum Steuern einer Luftströmung durch einen Motor basierend auf einer Grenze für eine Kraftstoffeinspritzungsdauer

Info

Publication number: DE102014110522B4
Application number: DE102014110522.2A
Authority: DE
Inventors: Rafat F. Hattar; Kenneth R. Kridner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2034-07-26
Also published as: DE102014110522A1; CN104343567B; CN104343567A; US20150039208A1

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:eine gewünschte Einspritzungsdauer ermittelt wird;die gewünschte Einspritzungsdauer mit einer Grenze für die Einspritzungsdauer verglichen wird;eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) eines Motors (102) basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist; undeine Drossel (112) des Motors (102) basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist,wobei eine Grenze für eine Kraftstoffströmung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer, Motorbetriebsbedingungen und Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) ermittelt wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist, undwobei eine Grenze für eine Luftströmung basierend auf der Grenze für die Kraftstoffströmung und einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird und dass die Drossel (112) basierend auf der Grenze für die Luftströmung gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern einer Luftströmung für jeden Zylinder eines Motors basierend auf einer Grenze für eine Kraftstoffeinspritzungsdauer.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird mittels einer Drossel geregelt. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoffgemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine Soll-Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentausgabe des Motors.
Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Funkenzündung sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Kompressionszündung sein kann.
In der DE 100 51 551 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei dem eine gewünschte Einspritzungsdauer ermittelt und mit einer Grenze für die Einspritzungsdauer verglichen wird. Wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist, wird eine Soll-Luftfüllung eines Zylinders des Motors entsprechend der Grenze für die Einspritzungsdauer verringert und mittels einer Drossel des Motors eingestellt.
In der DE 100 25 128 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben.
Auch in der EP 1 379 770 B1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben.
Die DE 10 2004 013 240 A1 beschreibt ebenfalls ein ähnliches Verfahren, bei dem jedoch die Leistung eines Verbrennungsmotors begrenzt wird, sobald eine gewünschte Einspritzungsdauer eine Grenze für die Einspritzungsdauer erreicht.
In der US 2009 / 0 287 393 A1 ist ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor beschrieben, bei welchem Stromprofile für Kraftstoffeinspritzungspulse in Abhängigkeit von Betriebsphasen des Verbrennungsmotors ausgewählt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit welchem Luftzufuhr und Kraftstoffeinspritzung derart konsistent gesteuert werden, dass die Verbrennungsstabilität verbessert und die Emissionen des Motors verringert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren umfasst, dass eine gewünschte Einspritzungsdauer ermittelt und mit einer Grenze für die Einspritzungsdauer verglichen wird. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Motors wird basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist. Ferner wird eine Drossel des Motors basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Verfahren kann eine Luftströmung für jeden Zylinder eines Motors basierend auf einer Grenze für den Betrag einer Kraftstoffströmung durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung steuern. Beispielsweise kann das Verfahren eine gewünschte Kraftstoffströmung auf die Grenze für die Kraftstoffströmung einstellen, wenn die gewünschte Kraftstoffströmung größer als die Grenze für die Kraftstoffströmung ist, und es kann die Luftströmung basierend auf der Grenze für die Kraftstoffströmung und einem gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuern. Das Steuern der Luftströmung auf diese Weise erfordert eine Kalibrierung, um eine Beziehung zwischen Steuerparametern für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (z.B. Beginn der Einspritzung, Einspritzungsdauer, Ende der Einspritzung) und der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu entwickeln.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung steuert eine Luftströmung zu jedem Zylinder eines Motors basierend auf einer Grenze für die Zufuhrdauer der Kraftstoffeinspritzung. Das Verfahren kann eine gewünschte Zufuhrdauer auf die Grenze für die Zufuhrdauer einstellen, wenn die gewünschte Zufuhrdauer größer als die Grenze für die Zufuhrdauer ist, und es kann die Luftströmung basierend auf der Grenze für die Zufuhrdauer einstellen. Die Grenze für die Zufuhrdauer kann basierend auf Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, der Verbrennungsstabilität und Partikelemissionsniveaus ermittelt werden. Die Steuerung der Luftströmung auf diese Weise verringert die Zeit und die Komplexität der Kalibrierung, verbessert die Konsistenz der Emissionsniveaus und liefert ein konsistentes Verhalten der Kraftstoffeinspritzung sowie eine konsistente Begrenzung für die Luftströmung pro Zylinder.
Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst ein beispielhaftes Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, basiert auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Zündungssystem basieren.
Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Einlasssystem 108 einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 kann den Kraftstoff direkt in die Zylinder, wie es gezeigt ist, oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, einspritzen. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kraftstoff 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. 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 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/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 einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgesto-ßen.
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.
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 Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148, 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub ebenso durch das Ventil-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abgeschaltet wird. Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 abschalten, indem das Einlassventil 122 von dem Einlass-Nockenphasensteller 148 entkoppelt wird. Auf ähnliche Weise kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Öffnen des Auslassventils 130 abschalten, indem das Auslassventil 130 von dem Auslass-Nockenphasensteller 150 abgekoppelt wird. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 unter Verwendung von anderen Einrichtungen als Nockenwellen steuern, wie beispielsweise unter der Verwendung von elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktuatoren.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der die Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert haben. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Die Temperatur des Abgases in dem Abgassystem 134 kann unter Verwendung eines Abgastemperatursensors (EGT-Sensors) 193 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul (HCM) 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen. Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des TCM 194 und des HCM 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine Implementierung des ECM 114 ein Motordrehzahlmodul 202, ein Modul 204 für eine gewünschte Luftströmung und ein Modul 206 für ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis). Das Motordrehzahlmodul 202 ermittelt eine Motordrehzahl. Das Motordrehzahlmodul 202 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann das Motordrehzahlmodul 202 die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer der Kurbelwellendrehung ermitteln, die einer Anzahl von Zahndetektierungen entspricht. Das Motordrehzahlmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
Das Modul 204 für die gewünschte Luftströmung ermittelt einen gewünschten Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder des Motors 102, welcher als eine gewünschte Luft pro Zylinder (APC) bezeichnet werden kann. Das Modul 204 für die gewünschte Luftströmung kann die gewünschte Luftströmung basierend auf einer Drehmomentanforderung für den Motor 102 ermitteln, die basierend auf einer Fahrereingabe, wie beispielsweise einer Gaspedalposition und einer Tempomateinstellung, und/oder einer oder mehreren Nebenaggregatslasten ermittelt werden kann. Das Modul 204 für die gewünschte Luftströmung gibt die gewünschte Luftströmung aus.
Das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis ermittelt ein gewünschtes A/F-Verhältnis des Motors 102. Das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis kann das gewünschte A/F-Verhältnis basierend auf Motorbetriebsbedingungen ermitteln. Beispielsweise kann das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis das gewünschte A/F-Verhältnis für ein Motoraufwärmen und/oder zum Schutz von Abgaskomponenten auf ein fettes A/F-Verhältnis einstellen. Das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis kann basierend auf der Kühlmitteltemperatur, der Abgastemperatur und/oder einer Motorbetriebsdauer ermitteln, ob der Motor 102 gerade aufwärmt und/oder ob Komponenten des Abgassystems 134 aufgrund einer Überhitzung beschädigt werden können. Das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis kann die Motorbetriebsdauer basierend auf einer Fahrereingabe ermitteln, wenn beispielsweise eine Zündung eingeschaltet wird. Das Modul 206 für das gewünschte A/F-Verhältnis gibt das gewünschte A/F-Verhältnis aus.
Ein Modul 208 für eine gewünschte Einspritzungsdauer ermittelt eine gewünschte Dauer der Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder des Motors 102. Das Modul 208 für die gewünschte Einspritzungsdauer kann die gewünschte Einspritzungsdauer basierend auf der Motordrehzahl, der gewünschten Luftströmung und dem gewünschten A/F-Verhältnis ermitteln. Beispielsweise kann das Modul 208 für die gewünschte Einspritzungsdauer die gewünschte Einspritzungsdauer einstellen, um das gewünschte A/F-Verhältnis bei der gewünschten Luftströmung und der Motordrehzahl zu erreichen. Da Modul 208 für die gewünschte Einspritzungsdauer gibt die gewünschte Einspritzungsdauer aus.
Ein Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 ermittelt eine Grenze für eine Einspritzungsdauer (z.B. eine maximale Einspritzungsdauer). Das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 kann die Grenze für die Einspritzungsdauer basierend auf der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermitteln. Das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 kann die Motorlast basierend auf der Massenströmungsrate der Luft ermitteln, welche durch den MAF-Sensor 186 ermittelt wird. Die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung können eine statische Strömungsrate, eine Öffnungsgröße und/oder eine Kolbengröße umfassen. Das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 kann die Grenze für die Einspritzungsdauer basierend auf einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl, der Motorlast und der Grenze für die Einspritzungsdauer ermitteln. Die Beziehung kann basierend auf den Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorbestimmt werden.
Das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 vergleicht die gewünschte Einspritzungsdauer mit der Grenze für die Einspritzungsdauer und begrenzt die gewünschte Einspritzungsdauer auf die Grenze für die Einspritzungsdauer, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist. Wenn die gewünschte Einspritzungsdauer kleiner als die Grenze für die Einspritzungsdauer oder gleich dieser ist, begrenzt das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 die gewünschte Einspritzungsdauer nicht. Das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 gibt ein Signal aus, das die gewünschte Einspritzungsdauer angibt und das angibt, ob die gewünschte Einspritzungsdauer begrenzt ist.
Ein Kraftstoffsteuermodul 212 steuert die zeitliche Einstellung und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung in dem Motor 102. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann die zeitliche Einstellung und die Dauer der Einspritzung steuern, indem ein Start der Einspritzung, eine Einspritzungsdauer und/oder ein Ende der Einspritzung ausgegeben werden. Der Start und das Ende der Einspritzung können als ein Kurbelwinkel relativ zu dem TDC spezifiziert werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 basierend auf dem Start der Einspritzung, der Einspritzungsdauer und/oder dem Ende der Einspritzung öffnen und schließen.
Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann den Start der Einspritzung einstellen, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern und/oder um Partikelemissionsniveaus zu verringern. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann das Ende der Einspritzung basierend auf dem Start der Einspritzung und der gewünschten Einspritzungsdauer einstellen. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 die Grenze für die Einspritzungsdauer anstelle der gewünschten Einspritzungsdauer ausgeben, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist. Bei diesen Implementierungen kann das Kraftstoffsteuermodul 212 das Ende der Einspritzung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer anstelle der gewünschten Einspritzungsdauer einstellen.
En Drosselsteuermodul 214 steuert den Betrag der Luftströmung durch den Motor 102. Das Drosselsteuermodul 214 kann die Luftströmung steuern, indem eine gewünschte Drosselfläche ausgegeben wird. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann das Drosselventil 112 basierend auf der gewünschten Drosselfläche regeln. Das Drosselsteuermodul 214 kann die gewünschte Luftströmung von dem Modul 204 für die gewünschte Luftströmung empfangen. Wenn das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 die gewünschte Einspritzungsdauer begrenzt, kann das Kraftstoffsteuermodul 212 eine gewünschte Kraftstoffströmung basierend auf der gewünschten Einspritzungsdauer, wie sie begrenzt wurde, den Motorbetriebsbedingungen und/oder der Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermitteln. Zusätzlich kann das Drosselsteuermodul 214 die gewünschte Luftströmung basierend auf der gewünschten Kraftstoffströmung und dem gewünschten A/F-Verhältnis begrenzen und die gewünschte Drosselfläche einstellen, um die gewünschte Luftströmung zu erreichen, wie sie begrenzt wurde.
Die Motorbetriebsbedingungen, die verwendet werden, um die gewünschte Kraftstoffströmung zu ermitteln, können den Druck des Kraftstoffs, welcher der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 zugeführt wird, die gegenwärtige APC und/oder die Motordrehzahl umfassen. Wenn der Motor 102 ein Motor mit Einlasskanaleinspritzung ist, kann der Kraftstoffdruck relativ konstant sein (z.B. ein Wert von 300 Kilopascal (kPa) bis 600 kPa). Somit kann der Kraftstoffdruck vorbestimmt sein. Wenn der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung ist, kann der Kraftstoffdruck innerhalb eines relativ breiten Bereichs liegen (z.B. in einem Bereich von 1 Megapascal (MPa) bis 30 MPa). Daher kann der Kraftstoffdruck gemessen werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 können die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die zum Ermitteln des gewünschten Kraftstoffs verwendet werden, eine Anstiegszeit, eine Zeit von der Spitze bis zum Beenden und eine Zeit zum Beenden umfassen. Die Anstiegszeit ist eine Zeitdauer von einer Zeit, zu der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 geöffnet wird, bis zu einer zweiten Zeit, zu der die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 gleich einem Spitzenwert ist. Die Zeit von der Spitze bis zum Beenden ist eine Zeitdauer von der zweiten Zeit bis zu einer dritten Zeit, bis zu welcher die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 gleich einem statischen Wert ist und bei diesem gehalten wird (z.B., wenn Änderungen in der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kleiner als ein vorbestimmter Wert sind). Die Zeit zum Beenden ist eine Zeitdauer von der dritten Zeit bis zu einer vierten Zeit, zu welcher die Kraftstoffeinspritzeinrichtung geschlossen ist.
Wenn das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 die gewünschte Einspritzungsdauer nicht begrenzt, kann das Drosselsteuermodul 214 die gewünschte Luftströmung nicht basierend auf der gewünschten Kraftstoffströmung begrenzen. Zusätzlich kann das Drosselsteuermodul 214 die gewünschte Drosselfläche einstellen, um die gewünschte Luftströmung zu erreichen, wie sie durch das Modul 204 für die gewünschte Luftströmung ermittelt wird. Das Drosselsteuermodul 214 kann basierend auf dem Signal, das durch das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 ausgegeben wird, ermitteln, ob das Einspritzungsdauer-Grenzenmodul 210 die gewünschte Einspritzungsdauer begrenzt.
Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren zum Steuern des Betrags einer Luftströmung zu jedem Zylinder eines Motors basierend auf einer Grenze für eine Einspritzungsdauer bei 302. Bei 304 ermittelt das Verfahren eine gewünschte APC. Das Verfahren kann die gewünschte APC basierend auf einer Drehmomentanforderung für den Motor ermitteln. Das Verfahren kann die Drehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe, beispielsweise einer Gaspedalposition oder einer Tempomateinstellung, und/oder basierend auf einer oder mehreren Nebenaggregatslasten ermitteln.
Bei 306 ermittelt das Verfahren eine gewünschte Einspritzungsdauer. Das Verfahren kann die gewünschte Einspritzungsdauer basierend auf der Motordrehzahl, der gewünschten APC und einem gewünschten A/F-Verhältnis ermitteln. Beispielsweise kann das Verfahren die gewünschte Einspritzungsdauer einstellen, um das gewünschte A/F-Verhältnis bei der gewünschten APC und der Motordrehzahl zu erreichen.
Bei 308 ermittelt das Verfahren die Grenze für die Einspritzungsdauer. Das Verfahren kann die Grenze für die Einspritzungsdauer basierend auf der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermitteln. Das Verfahren kann die Motorlast basierend auf einer Einlassluftströmung ermitteln. Die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung können eine statische Strömungsrate, eine Öffnungsgröße und/oder eine Kolbengröße umfassen. Das Verfahren kann die Grenze für die Einspritzungsdauer basierend auf einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl, der Motorlast und der Grenze für die Einspritzungsdauer ermitteln. Die Beziehung kann basierend auf den Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorbestimmt werden.
Bei 310 ermittelt das Verfahren, ob die gewünschte Einspritzungsdauer größer als eine Grenze für die Einspritzungsdauer ist. Wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist, fährt das Verfahren bei 312 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 314 fort. Bei 314 steuert das Verfahren eine Drossel des Motors basierend auf der gewünschten APC. Bei 316 steuert das Verfahren eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors basierend auf der gewünschten Einspritzungsdauer.
Bei 312 ermittelt das Verfahren eine Grenze für die Kraftstoffströmung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer, den Motorbetriebsbedingungen und den Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Die Motorbetriebsbedingungen können einen Kraftstoffdruck, eine gegenwärtige APC und/oder die Motordrehzahl umfassen. Die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung können eine Anstiegszeit, eine Zeit von der Spitze bis zum Beenden und eine Zeit zum Beenden umfassen. Diese Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung werden vorstehend unter Bezugnahme auf 2 diskutiert.
Bei 318 ermittelt das Verfahren eine APC-Grenze basierend auf der Grenze für die Kraftstoffströmung und dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Die APC-Grenze kann als eine Grenze für die Luftströmung bezeichnet werden. Bei 320 steuert das Verfahren die Drossel basierend auf der APC-Grenze. Bei 322 steuert das Verfahren die Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer. Das Verfahren kann ein Start der Einspritzung einstellen, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern und/oder um Partikelemissionsniveaus zu verringern, und es kann ein Ende der Einspritzung basierend auf dem Start der Einspritzung und der Grenze für die Einspritzungsdauer einstellen.
Das Verfahren kann ein Signal erzeugen, das angibt, ob die gewünschte Einspritzungsdauer begrenzt ist. Das Signal kann angeben, dass die gewünschte Einspritzungsdauer begrenzt ist, wenn das Verfahren die Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer steuert. Ansonsten kann das Signal angeben, dass die gewünschte Einspritzungsdauer nicht begrenzt ist.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Ausdruck Modul durch den Ausdruck Schaltung ersetzt werden. Der Ausdruck Modul kann sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine Schaltung der kombinatorischen Logik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird; 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 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 genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Speicher kann eine Teilmenge des Ausdrucks computerlesbares Medium bezeichnen. Der Ausdruck computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehenden elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und dieses kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig 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 und/oder auf diese angewiesen sein.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: eine gewünschte Einspritzungsdauer ermittelt wird; die gewünschte Einspritzungsdauer mit einer Grenze für die Einspritzungsdauer verglichen wird; eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) eines Motors (102) basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist; und eine Drossel (112) des Motors (102) basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist, wobei eine Grenze für eine Kraftstoffströmung basierend auf der Grenze für die Einspritzungsdauer, Motorbetriebsbedingungen und Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) ermittelt wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist, und wobei eine Grenze für eine Luftströmung basierend auf der Grenze für die Kraftstoffströmung und einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird und dass die Drossel (112) basierend auf der Grenze für die Luftströmung gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer größer als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motorbetriebsbedingungen einen Kraftstoffdruck, eine gemessene Luftströmung und eine Motordrehzahl umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) eine erste Zeitdauer von einer ersten Zeit, zu der die Einspritzeinrichtung (125) geöffnet wird, bis zu einer zweiten Zeit umfassen, zu der die Kraftstoffströmung durch die Einspritzeinrichtung (125) gleich einer Spitzenströmung ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) eine zweite Zeitdauer von der zweiten Zeit bis zu einer dritten Zeit umfassen, bis zu der Änderungen in der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) kleiner als ein vorbestimmter Wert sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) eine dritte Zeitdauer von der dritten Zeit bis zu einer vierten Zeit umfassen, zu welcher die Einspritzeinrichtung (125) geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: die gewünschte Einspritzungsdauer basierend auf einer gewünschten Luftströmung und einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird; und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (125) basierend auf der gewünschten Einspritzungsdauer gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer kleiner als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: die gewünschte Luftströmung basierend auf einer Fahrereingabe ermittelt wird; und die Drossel (112) basierend auf der gewünschten Luftströmung gesteuert wird, wenn die gewünschte Einspritzungsdauer kleiner als die Grenze für die Einspritzungsdauer ist.