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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Verfahren zum Steuern des Betrags eines den Rädern eines Fahrzeug zugeführten Drehmoments, um die Fahrbarkeit zu verbessern.
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HINTERGRUND
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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.
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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.
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Die
DE 10 2009 004 331 A1 beschreibt ebenfalls ein ähnliches Verfahren, bei dem jedoch keine gewünschte Motordrehzahl ermittelt wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit dem Fahrbarkeitsprobleme eines Fahrzeugs aufgrund unerwünschter Änderungen im Drehmoment des Motors vermieden werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Verfahren umfasst, dass eine Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer Fahrereingabe und einer Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird. Eine Motordrehmomentanforderung wird basierend auf der Achsendrehmomentanforderung sowie basierend auf einer Turbinendrehzahl und/oder basierend darauf ermittelt, ob eine Kupplung eines Drehmomentwandlers eingerückt ist. Ein Betrag eines Drehmoments, das durch einen Motor erzeugt wird, wird basierend auf der Motordrehmomentanforderung gesteuert.
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Figurenliste
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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.
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In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein System und ein Verfahren können den Betrag eines Drehmoments, das durch einen Motor erzeugt wird, basierend auf einer Motorleistungsanforderung steuern. Das System und das Verfahren können die Motorleistungsanforderung basierend auf einer Fahrereingabe, wie beispielsweise einer Pedalposition und einer Tempomateinstellung, und basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln. Beispielsweise können das System und das Verfahren die Motorleistungsanforderung unter Verwendung einer Abbildung einer Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Motorleistung ermitteln. Das System und das Verfahren können anschließend eine Motordrehmomentanforderung ermitteln, indem die Motorleistungsanforderung durch die Motordrehzahl dividiert wird. Das System und das Verfahren können wiederum den Betrag des Drehmoments, das durch den Motor erzeugt wird, basierend auf der Motordrehmomentanforderung steuern.
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Das Steuern des Betrags des Drehmoments, das durch einen Motor erzeugt wird, basierend auf einer Motorleistungsanforderung kann Fahrbarkeitsprobleme bewirken. Beispielsweise kann die Abbildung der Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Motorleistung annehmen, dass ein Getriebe hochschaltet und dass eine Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist. Wenn das Getriebe herunterschaltet und/oder die Drehmomentwandlerkupplung nicht eingerückt ist, kann daher der Betrag des Drehmoments, das durch den Motor erzeugt wird, nicht wie gewünscht der Fahrereingabe entsprechen.
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Gemäß einem anderen Beispiel können Änderungen in der Motordrehzahl, da die Motorleistungsanforderung durch die Motordrehzahl dividiert wird, unerwünschte Änderungen im Motordrehmoment bewirken. Änderungen in der Motordrehzahl können auftreten, wenn das Getriebe geschaltet wird oder wenn die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt oder gelöst wird. Wenn diese Ereignisse auftreten, kann sich der Betrag des Drehmoments, das durch den Motor erzeugt wird, unabhängig von der Fahrereingabe ändern.
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Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung steuern den Betrag des Drehmoments, das durch einen Motor erzeugt wird, basierend auf einer Achsendrehmomentanforderung. Das System und das Verfahren ermitteln die Achsendrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das System und das Verfahren können die Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer Antwortzeit eines Antriebsstrangsystems anpassen, das den Motor, das Getriebe, einen Drehmomentwandler und einen Endantrieb umfassen kann. Das System und das Verfahren können eine Motordrehmomentanforderung basierend auf der angepassten Achsendrehmomentanforderung und Getriebeverlusten (Drehmomentverlusten in dem Getriebe) ermitteln. Das System und das Verfahren können anschließend den Betrag des Drehmoments, das durch den Motor erzeugt wird, basierend auf der Motordrehmomentanforderung steuern.
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Das System und das Verfahren können die Getriebeverluste basierend auf einem Getriebegang, einer Turbinendrehzahl, die dem Drehmomentwandler zugeordnet ist, und basierend darauf ermitteln, ob eine Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist. Wenn die Motordrehmomentanforderung erzeugt wird, berücksichtigen daher das System und das Verfahren den Getriebegang, die Turbinendrehzahl und ferner, ob die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist. Das System und das Verfahren verbessern die Fahrbarkeit im Vergleich zu leistungsbasierten Motorsteuersystemen und -verfahren.
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Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung vermeiden auch Fahrbarkeitsprobleme, die damit verbunden sind, dass eine Motorleistungsanforderung durch die Motordrehzahl dividiert wird, um eine Motordrehmomentanforderung zu ermitteln. Zusätzlich steht das Achsendrehmoment mit der Fahrzeugbeschleunigung in einer direkteren Beziehung als zur Motorleistung. Daher verbessert das Interpretieren der Fahrereingabe anhand des Achsendrehmoments die Fahrbarkeit im Vergleich dazu, dass die Fahrereingabe anhand der Motorleistung interpretiert wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 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 kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammem, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
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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.
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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.
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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.
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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 ausgestoßen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (VS-Sensors) 188 gemessen werden, der an einem Rad des Fahrzeugs angeordnet sein kann.
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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. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
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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.
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Ein Drehmomentwandler (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um den Motor 102 hydraulisch mit dem Getriebe zu koppeln. Der Drehmomentwandler kann ein Schaufelrad und eine Turbine aufweisen. Das Schaufelrad kann mechanisch mit dem Motor 102 gekoppelt sein. Die Turbine kann hydraulisch mit dem Schaufelrad gekoppelt sein und das Getriebe antreiben. Der Drehmomentwandler kann auch eine Verriegelungskupplung aufweisen, welche die Turbine mit dem Schaufelrad verriegelt und das Schaufelrad und die Turbine mechanisch koppelt. Die Drehzahl der Turbine kann unter Verwendung eines Turbinendrehzahlsensors (nicht gezeigt) gemessen werden, der die Turbinendrehzahl an das TCM 194 ausgeben kann.
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Nun auf
2 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des ECM
114 ein Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul
202, ein Achsendrehmoment-Anpassungsmodul
204 und ein Motordrehmoment-Ermittlungsmodul
206. Das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul
202 ermittelt eine Achsendrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul
104 und der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem VS-Sensor
188. Das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul
202 kann die Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
wobei T
acc ein Beschleunigungsdrehmoment ist, PP die Pedalposition ist, VS die Fahrzeuggeschwindigkeit ist und ZPT ein Nullpedaldrehmoment ist. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden.
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Das Beschleunigungsdrehmoment ist ein Betrag eines Achsendrehmoments (Drehmoment an den Rädern), das erforderlich ist, um eine gewünschte Beschleunigung des Fahrzeug zu erreichen. Wie es die Beziehung (1) angibt, ist das Beschleunigungsdrehmoment eine Funktion der Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Nullpedaldrehmoment kann verwendet werden, um den Betrag des Drehmoments zu steuern, das durch den Motor 102 erzeugt wird, wenn ein Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt, wie nachstehend detaillierter diskutiert wird.
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Das Beschleunigungsdrehmoment kann basierend auf einer Beziehung ermittelt wird wie beispielsweise
wobei Accel die gewünschte Beschleunigung des Fahrzeugs ist, M eine Masse des Fahrzeugs ist und R ein Radius der Räder ist. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Wie es die Beziehung (
2) angibt, ist die gewünschte Beschleunigung eine Funktion der Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul
202 gibt das Achsendrehmoment aus.
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Das Achsendrehmoment-Anpassungsmodul
204 passt die Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer tatsächlichen Antwort eines Antriebsstrangsystems und einer gewünschten Antwort des Antriebsstrangsystems an. Das Antriebsstrangsystem kann den Motor
102, das Getriebe, den Drehmomentwandler und einen Endantrieb (nicht gezeigt) umfassen, der das Getriebe mit den Rädern koppelt. Eine Antwort erster Ordnung des Antriebsstrangsystems kann gleich einer Zeitdauer von einer ersten Zeit, zu welcher ein Achsendrehmoment angewiesen wird, bis zu einer zweiten Zeit sein, zu welcher 90 Prozent des Achsendrehmoments erreicht werden. Die Antwort erster Ordnung kann dadurch charakterisiert sein, dass eine Zeitkonstante gleich einem Drittel der Antwort erster Ordnung verwendet wird. Das Achsendrehmoment-Anpassungsmodul
204 kann eine angepasste Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
wobei τ
act eine tatsächliche Zeitkonstante einer Antriebsstrang-Systemantwort ist, τ
des eine gewünschte Zeitkonstante der Antriebsstrang-Systemantwort ist und s ein komplexes Argument einer Laplace-Transformation ist.
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Die tatsächliche Zeitkonstante kann basierend auf einer Funktion der Motordrehzahl und eines Verhältnisses eines angewiesenen Drehmoments zu einem maximalen Drehmoment bei der Motordrehzahl ermittelt werden. Diese Funktion kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Zusätzlich kann diese Funktion vorbestimmt werden, indem das Antriebsstrangsystem in einem Dynamometer angeordnet wird. Alternativ kann das Achsendrehmoment-Anpassungsmodul 204 die tatsächliche Zeitkonstante in Echtzeit basierend auf der Antwort erster Ordnung des Antriebsstrangsystems schätzen. Das gewünschte Drehmoment kann basierend auf einer Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines gewünschten Achsendrehmoments ermittelt werden. Diese Funktion kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden, und sie kann mit dem Ziel der Verbesserung der Fahrbarkeit vorbestimmt werden.
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Das Motordrehmoment-Ermittlungsmodul
206 ermittelt eine Motordrehmomentanforderung basierend auf der angepassten Achsendrehmomentanforderung. Das Motordrehmoment-Ermittlungsmodul
206 kann die Motordrehmomentanforderung basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
wobei T
eng die Motordrehmomentanforderung ist, OFF ein Offset ist und SC ein Skalar ist. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Der Offset und der Skalar können ein Maß der Getriebeverluste sein, wie es nachstehend detaillierter diskutiert wird.
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Ein Modul
208 für eine gewünschte Motordrehzahl ermittelt eine gewünschte Motordrehzahl basierend auf der Achsendrehmomentanforderung, die durch das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul
202 ermittelt wird, einem Getriebegang und einer Turbinendrehzahl. Wenn die Drehmomentwandlerkupplung nicht eingerückt ist, kann das Modul
208 für die gewünschte Motordrehzahl die gewünschte Motordrehzahl beispielsweise basierend auf einer Beziehung ermitteln wie etwa
wobei N
eng_des die gewünschte Motordrehzahl ist, N
turb die Turbinendrehzahl ist und Gear der Getriebegang ist. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Modul
208 für die gewünschte Motordrehzahl kann den Getriebegang und die Turbinendrehzahl von dem TCM
194 empfangen.
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Gemäß einem Beispiel kann die Beziehung (
5) in einer Gleichung verkörpert wie beispielsweise
wobei SL die gesamten Drehverluste des Antriebsstrangsystems sind, η
E die Effizienz des Getriebes ist und η
R das Drehmomentverhältnis des Getriebes, eines Verteilergetriebes (nicht gezeigt) und eines Differentials (nicht gezeigt) ist, TR des Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers ist und k ein Faktor ist. Wie Gleichung (6) angibt, können die gesamten Drehverluste eine Funktion des Getriebegangs sein, während das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers und der k-Faktor eine Funktion eines Verhältnisses der Turbinendrehzahl zu der gewünschten Motordrehzahl sein können. Die Getriebeeffizienz, das Getriebe-Drehmomentverhältnis und der k-Faktor können vorbestimmt werden, indem beispielsweise das Antriebsstrangsystem in einem Dynamometer angeordnet wird. Gemäß einem Beispiel kann der k-Faktor gleich der Motordrehzahl dividiert durch die Quadratwurzel der Drehmomentausgabe des Motors
102 sein. Die Gleichung (6) kann offline auf eine iterative Weise gelöst werden, und die Ergebnisse können in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. Anschließend kann die gewünschte Motordrehzahl in Echtzeit unter Verwendung der Nachschlagetabelle basierend auf der Achsendrehmomentanforderung, dem Getriebegang und der Turbinendrehzahl ermittelt werden.
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Gemäß einem anderen Beispiel kann das Modul
208 für die gewünschte Motordrehzahl dann, wenn die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt ist, die gewünschte Motordrehzahl basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
wobei Slip
des ein gewünschter Schlupf in dem Drehmomentwandler ist. Der Drehmomentwandlerschlupf ist gleich einer Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Turbinendrehzahl. Das Modul
208 für die gewünschte Motordrehzahl kann den gewünschten Schlupf von dem TCM
194 empfangen. Das TCM
194 kann den gewünschten Schlupf einstellen, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und Schwingungen zu verringern.
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Ein Modul
210 für Getriebeverluste ermittelt den Skalar und den Offset, die durch das Motordrehmoment-Ermittlungsmodul
206 zum Ermitteln des Motordrehmoments verwendet werden. Das Modul
210 für Getriebeverluste kann den Skalar basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
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Das Modul
210 für Getriebeverluste kann den Offset basierend auf einer Beziehung ermitteln wie beispielsweise
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Das Modul 210 für die Getriebeverluste kann die Turbinendrehzahl und den Getriebegang von dem TCM 194 empfangen.
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Ein Motordrehzahl-Steuermodul 212 gibt eine Motordrehmomentanforderung aus, um die Motordrehzahl zu steuern. Das Motordrehzahl-Steuermodul 212 kann die Motordrehmomentanforderung gleich dem Nullpedaldrehmoment setzen, wenn das ECM 114 von einem Drehmomentsteuermodus in einen Drehzahlsteuermodus übergeht, beispielsweise dann, wenn ein Fahrer seinen Fuß von dem Gaspedal entfernt. Das Motordrehzahl-Steuermodul 212 kann das Nullpedaldrehmoment ausgeben, wenn die Achsendrehmomentanforderung von dem Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul 202 kleiner als ein Schwellenwert ist (ein vorbestimmter Wert), was angibt, dass sich der Fuß des Fahrers nicht auf dem Gaspedal befindet. Das Nullpedaldrehmoment kann nur dann zum Steuern des Betrags des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, verwendet werden, wenn das Motordrehzahl-Steuermodul 212 das Nullpedaldrehmoment ausgibt.
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Das Motordrehzahl-Steuermodul 212 kann das Nullpedaldrehmoment anpassen, um die Differenz zwischen einer gewünschten Motordrehzahl und einer tatsächlichen Motordrehzahl zu verringern. Das Motordrehzahl-Steuermodul 212 kann die gewünschte Motordrehzahl für einen Fahrzeugschiebebetrieb linear verringern, bis eine Leerlaufdrehzahl erreicht ist, und die gewünschte Motordrehzahl anschließend bei der Leerlaufdrehzahl halten. Das Motordrehzahl-Steuermodul 212 kann die tatsächliche Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln.
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Ein Motordrehmoment-Steuermodul 214 steuert den Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird. Das Motordrehmoment-Steuermodul 214 kann die Motordrehmomentausgabe basierend auf der Motordrehmomentanforderung steuern, die durch das Motordrehmoment-Ermittlungsmodul 206 ausgegeben wird, wenn die Achsendrehmomentanforderung, die durch das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul 202 ausgegeben wird, größer als der Schwellenwert oder gleich diesem ist. Das Motordrehmoment-Steuermodul 214 kann das ausgegebene Motordrehmoment basierend auf der Motordrehmomentanforderung steuern, die durch das Motordrehzahl-Steuermodul 212 ausgegeben wird, wenn die Achsendrehmomentanforderung, die durch das Achsendrehmoment-Ermittlungsmodul 202 ausgegeben wird, kleiner als der Schwellenwert ist.
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Das Motordrehmoment-Steuermodul 214 kann den Betrag des Drehmoments steuern, das durch den Motor 102 erzeugt wird, indem eine gewünschte Drosselfläche, eine gewünschte Kraftstoffzufuhrrate und/oder ein gewünschter Zündfunkenzeitpunkt eingestellt werden. Das Motordrehmoment-Steuermodul 214 kann die gewünschte Drosselfläche, die gewünschte Kraftstoffzufuhrrate und den gewünschten Zündfunkenzeitpunkt an das Drossel-Aktuatormodul 116, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 bzw. das Zündfunken-Aktuatormodul 126 ausgeben. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann das Drosselventil 112 basierend auf der gewünschten Drosselfläche regeln. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzung basierend auf der gewünschten Kraftstoffzufuhrrate regeln. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Zündkerze 128 basierend auf dem gewünschten Zündfunkenzeitpunkt regeln.
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Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren zum Steuern eines Achsendrehmoments (Drehmoment an den Rädern) bei 302. Bei 304 ermittelt das Verfahren eine erste Motordrehmomentanforderung für einen Drehzahlsteuermodus. Das Verfahren kann die erste Motordrehmomentanforderung gleich einem Nullpedaldrehmoment setzen, wenn ein Fahrer seinen Fuß von einem Gaspedal entfernt. Das Verfahren kann das Nullpedaldrehmoment anpassen, um die Differenz zwischen einer gewünschten Motordrehzahl und einer tatsächlichen Motordrehzahl zu verringern. Das Verfahren kann die gewünschte Motordrehzahl für einen Fahrzeugschiebebetrieb linear verringern, bis eine Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Das Verfahren kann anschließend die gewünschte Motordrehzahl bei der Leerlaufdrehzahl halten.
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Bei 306 ermittelt das Verfahren eine Achsendrehmomentanforderung basierend auf einer Pedalposition, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Nullpedaldrehmoment. Beispielsweise kann das Verfahren die Achsendrehmomentanforderung unter Verwendung der Beziehungen (1) und (2) ermitteln, die vorstehend diskutiert wurden. Bei 308 passt das Verfahren die Achsendrehmomentanforderung basierend auf der Antwortzeit eines Antriebsstrangsystems an. Das Antriebsstrangsystem kann den Motor, ein Getriebe, einen Drehmomentwandler, der den Motor hydraulisch mit dem Getriebe koppelt, und einen Endantrieb umfassen, der das Getriebe mit den Rädern eines Fahrzeugs koppelt. Gemäß einem Beispiel kann das Verfahren die Achsendrehmomentanforderung unter Verwendung der Beziehung (3) anpassen, die vorstehend diskutiert wurde.
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Bei 310 ermittelt das Verfahren eine gewünschte Motordrehzahl. Wenn eine Drehmomentwandlerkupplung nicht eingerückt ist, kann das Verfahren die gewünschte Motordrehzahl basierend auf den Beziehungen (5) und (6) ermitteln, wie es vorstehend diskutiert wurde. Ansonsten kann das Verfahren die gewünschte Motordrehzahl basierend auf der Beziehung (7) ermitteln, wie es vorstehend diskutiert wurde. Die Drehmomentwandlerkupplung kann verwendet werden, um eine Turbine des Drehmomentwandlers mechanisch mit einem Schaufelrad des Drehmomentwandlers zu koppeln. Das Schaufelrad kann mechanisch mit dem Motor gekoppelt sein. Die Turbine kann mechanisch mit dem Getriebe gekoppelt sein.
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Bei 312 ermittelt das Verfahren einen Skalar und einen Offset, die Getriebeverluste angeben. Das Verfahren kann den Skalar basierend auf der Turbinendrehzahl und der gewünschten Motordrehzahl unter Verwendung der Beziehung (8) ermitteln, wie es vorstehend diskutiert wurde. Das Verfahren kann den Offset basierend auf einem Getriebegang unter Verwendung der Beziehung (9) ermitteln, wie es vorstehend diskutiert wurde.
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Bei 314 ermittelt das Verfahren eine zweite Motordrehmomentanforderung für einen Drehmomentsteuermodus. Das Verfahren kann die zweite Motordrehmomentanforderung basierend auf dem angepassten Achsendrehmoment, dem Skalar und dem Offset ermitteln. Beispielsweise kann das Verfahren die Motordrehmomentanforderung unter Verwendung der Beziehung (4) ermitteln, wie es vorstehend diskutiert wurde.
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Bei 316 ermittelt das Verfahren, ob die Achsendrehmomentanforderung, die bei 306 ermittelt wurde, kleiner als ein Schwellenwert (ein vorbestimmter Wert) ist. Gemäß einem Beispiel kann die Achsendrehmomentanforderung kleiner als der Schwellenwert sein, wenn sich der Fuß des Fahrers nicht auf dem Gaspedal befindet. Wenn die Achsendrehmomentanforderung kleiner als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren bei 318 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 320 fort. Bei 318 steuert das Verfahren den Motor basierend auf der ersten Motordrehmomentanforderung. Bei 320 steuert das Verfahren den Motor basierend auf der zweiten Motordrehmomentanforderung.
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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.
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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.
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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.
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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.