DE102015106506A1 - System und Verfahren zum Steuern eines Mehrkraftstoffmotors zum Verringern von Motorpumpenverlusten - Google Patents

System und Verfahren zum Steuern eines Mehrkraftstoffmotors zum Verringern von Motorpumpenverlusten Download PDF

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Abstract

Ein Kraftstoffsteuermodul führt N Zylindern eines Motors basierend auf einer Motordrehmomentanforderung unter Verwendung eines ersten Kraftstoffsystems Kraftstoffs zu. N ist eine ganze Zahl größer als Null. Ein Drosselsteuermodul öffnet basierend auf der Motordrehmomentanforderung und basierend auf der Kraftstoffzufuhr der N Zylinder unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems ein Drosselventil bis zu einer vorbestimmten weit offenen Drosselposition (WOT-Position). Wenn die Motordrehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, ermittelt ein Kostenmodul einen ersten Kostenwert für die Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffsystems; und es ermittelt einen zweiten Kostenwert für das Anpassen zumindest eines, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters. Basierend auf dem ersten und dem zweiten Kostenwert löst ein Anpassungsmodul eine Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems aus; oder es passt den zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameter an.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Mehrkraftstoff-Steuersysteme und -verfahren.
  • HINTERGRUND
  • Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
  • 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 injiziert wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine gewünschte 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Kraftstoffsteuermodul führt N Zylindern eines Motors basierend auf einer Motordrehmomentanforderung unter Verwendung eines ersten Kraftstoffsystems Kraftstoffs zu, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist. Ein Drosselsteuermodul öffnet basierend auf der Motordrehmomentanforderung und basierend auf der Kraftstoffzufuhr der N Zylinder unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems ein Drosselventil bis zu einer vorbestimmten weit offenen Drosselposition (WOT-Position). Wenn die Motordrehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, ermittelt ein Kostenmodul einen ersten Kostenwert für die Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffsystems; und es ermittelt einen zweiten Kostenwert für das Anpassen zumindest eines, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters. Basierend auf dem ersten und dem zweiten Kostenwert löst ein Anpassungsmodul eine Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems aus; oder es passt den zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameter an.
  • Gemäß weiteren Merkmalen passt das Anpassungsmodul die Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder auf die Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems an, wenn der erste Kostenwert kleiner als der zweite Kostenwert ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen weist das Anpassungsmodul die Anpassung des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters an, wenn der zweite Kostenwert kleiner als der erste Kostenwert ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen ermittelt das Kostenmodul den zweiten Kostenwert für ein Herunterschalten eines Getriebes von einem gegenwärtigen Getriebe-Übersetzungsverhältnis, und das Anpassungsmodul weist selektiv das Herunterschalten des Getriebes basierend auf einem Vergleich des ersten und des zweiten Kostenwerts an.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt das Kostenmodul einen ersten Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf der Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems; es ermittelt den ersten Kostenwert basierend auf dem ersten Satz möglicher Betriebsparameter; es ermittelt einen zweiten Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf der Anpassung des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters; und es ermittelt den zweiten Kostenwert basierend auf dem zweiten Satz möglicher Betriebsparameter.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen ermittelt ein Drehmomentgrenzenmodul das vorbestimmte Drehmoment basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstofftyp; und das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstofftyp, der sich von dem ersten Kraftstofftyp unterscheidet.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der erste Kraftstofftyp komprimiertes Erdgas (CNG); und der zweite Kraftstofftyp ist Benzin.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff an ersten Positionen, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstoff an zweiten Positionen, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und die ersten Positionen sind von den zweiten Positionen verschieden.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff in Einlasskanäle, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder.
  • Ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass basierend auf einer Motordrehmomentanforderung N Zylindern eines Motors unter Verwendung eines ersten Kraftstoffsystems Kraftstoff zugeführt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist; dass basierend auf der Motordrehmomentanforderung und der Kraftstoffzufuhr der N Zylinder unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems ein Drosselventil bis zu einer vorbestimmten weit offenen Drosselposition (WOT-Position) geöffnet wird; dass dann, wenn die Motordrehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist: ein erster Kostenwert für die Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffsystems ermittelt wird; und ein zweiter Kostenwert für das Anpassen zumindest eines, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters ermittelt wird. Das Steuerverfahren umfasst ferner, dass basierend auf dem ersten und dem zweiten Kostenwert: eine Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems ausgelöst wird; oder der zumindest eine, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidende Betriebsparameter angepasst wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner, dass die Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder auf die Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems angepasst wird, wenn der erste Kostenwert kleiner als der zweite Kostenwert ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner, dass die Anpassung des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters angewiesen wird, wenn der zweite Kostenwert kleiner als der erste Kostenwert ist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner: dass der zweite Kostenwert für ein Herunterschalten eines Getriebes von einem gegenwärtigen Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; und dass das Herunterschalten des Getriebes selektiv basierend auf einem Vergleich des ersten und des zweiten Kostenwerts angewiesen wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner: dass ein erster Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf der Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems ermittelt wird; dass der erste Kostenwert basierend auf dem ersten Satz möglicher Betriebsparameter ermittelt wird; dass ein zweiter Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf dem Anpassen des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters ermittelt wird; und dass der zweite Kostenwert basierend auf dem zweiten Satz möglicher Betriebsparameter ermittelt wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner, dass das vorbestimmte Drehmoment basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern ermittelt wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstofftyp; und das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstofftyp, der sich von dem ersten Kraftstofftyp unterscheidet.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen ist der erste Kraftstofftyp komprimiertes Erdgas (CNG); und der zweite Kraftstofftyp ist Benzin.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff an ersten Positionen, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstoff an zweiten Positionen, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und die ersten Positionen sind von den zweiten Positionen verschieden.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen injiziert das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff in Einlasskanäle, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und das zweite Kraftstoffsystem injiziert einen zweiten Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen offensichtlich werden. Die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems ist;
  • 3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Bikraftstoff-Steuermoduls ist; und
  • 4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr darstellt.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff in Zylindern, um ein Drehmoment zu erzeugen. Einigen Motoren kann Kraftstoff unter Verwendung von zwei Kraftstoffsystemen zugeführt werden, und sie können daher als bivalente Motoren bezeichnet werden. Unterschiedliche Kraftstoffsysteme können verwendet werden, um unterschiedliche Kraftstofftypen zu injizieren. Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Kraftstoffsysteme verwendet werden, um Kraftstoff an unterschiedlichen Positionen zu injizieren. Beispielsweise kann ein Kraftstoffsystem Benzin injizieren, und ein anderes Kraftstoffsystem kann komprimiertes Erdgas (CNG) injizieren. Als ein anderes Beispiel kann ein Kraftstoffsystem den Kraftstoff direkt in Zylinder des Motors injizieren, und ein anderes Kraftstoffsystem kann den Kraftstoff in Einlasskanäle injizieren, die den Zylindern zugeordnet sind.
  • Unterschiedliche Kraftstofftypen und unterschiedliche Kraftstoffinjektionspositionen erfordern unterschiedliche Luftströmungsbedingungen. Beispielsweise ist mehr Luftströmung in einen Motor zum Erreichen eines stöchiometrischen Gemischs aus Luft und CNG erforderlich als die Luftströmung, die zum Erreichen eines stöchiometrischen Gemischs aus Luft und Benzin erforderlich ist. Ein Motorsteuermodul (ECM) kann ein Drosselventil öffnen, um die Luftströmung in den Motor zu erhöhen.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung öffnet das ECM das Drosselventil für eine Kraftstoffzufuhr, die mehr Luftströmung als ein anderer Typ der Kraftstoffzufuhr erfordert. Das Öffnen des Drosselventils verringert die Pumpverluste des Motors. Beispielsweise kann das ECM das Drosselventil bis zu einer vorbestimmten weit offenen Drosselposition (WOT-Position) öffnen, um die Pumpverluste des Motors zu minimieren. Der Motor kann auch mehr Drehmoment erzeugen, indem die Kraftstoffzufuhr eines oder mehrerer Zylinder verändert wird, ohne dass das Drosselventil angepasst werden muss.
  • Wenn der angeforderte Betrag des Motordrehmoments größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist, ermittelt das ECM erste Kosten für das Verändern der Kraftstoffzufuhr und zweite Kosten für das Verändern eines oder mehrerer anderer Betriebsparameter, beispielsweise für das Herunterschalten eines Getriebes in ein anderes Übersetzungsverhältnis. Wenn die ersten Kosten kleiner als die zweiten Kosten sind, kann das ECM die Kraftstoffzufuhr eines oder mehrer Zylinder des Motors verändern. Beispielsweise kann das ECM von der Zufuhr von CNG zu einem Zylinder auf die Zufuhr von Benzin zu einem Zylinder umschalten, oder es kann für einen Zylinder von der Verwendung der Einlasskanalinjektion zu der Verwendung der Kraftstoffdirektinjektion umschalten. Wenn die zweiten Kosten geringer als die ersten Kosten sind, kann das ECM ein Herunterschalten des Getriebes anweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Motor 102 erzeugt das Antriebsdrehmoment basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomatsystem basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten.
  • Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Das Drosselventil 112 kann 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 den Motor 102 basierend auf einer Eingabe starten und stoppen, die von einem Zündungssystem 120 empfangen wird. Das Zündungssystem 120 kann einen Schlüssel oder einen Knopf umfassen. Das ECM 114 kann den Motor 102 starten, wenn ein Fahrer den Schlüssel von einer ausgeschalteten Position in eine eingeschaltete Position (oder Betriebsposition) dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt. Das ECM 114 kann den Motor 102 stoppen, wenn der Fahrer den Schlüssel von der eingeschalteten Position in die ausgeschaltete Position dreht oder wenn der Fahrer den Knopf drückt, während der Motor 102 läuft. Das ECM 114 kann einen oder mehrere Zylinder deaktivieren, während der Motor 102 läuft, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessert werden 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 angesaugt. Das ECM 114 steuert ein Injektor-Aktuatormodul 123, welches das Öffnen eines Kraftstoffinjektors 124 und eines Kraftstoffinjektors 125 steuert. Die Kraftstoffinjektoren 124 und 125 können den Kraftstoff in Einlasskanäle, die den Zylindern zugeordnet sind, in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, direkt in die Zylinder oder in eine Kombination der vorstehenden Möglichkeiten injizieren. Das Injektor-Aktuatormodul 123 kann die Injektion von Kraftstoff in Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
  • Der injizierte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch 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.
  • 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. Das Abgassystem 134 umfasst einen katalytischen Wandler 136, der Emissionen verringert.
  • 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-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 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 und des Auslassventils 130 abschalten, indem das Einlassventil 122 und das Auslassventil 130 von der Einlassnockenwelle 140 bzw. von der Auslassnockenwelle 142 entkoppelt wird. Bei verschiedenen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Einrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise unter der Verwendung von elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktuatoren.
  • Das Motorsystem 100 kann ein erstes Kraftstoffsystem 160 und ein zweites Kraftstoffsystem 162 umfassen. Das erste Kraftstoffsystem 160 umfasst einen Kraftstofftank 164, eine Kraftstoffpumpe 166, eine Kraftstoffleitung 168, eine Kraftstoffleiste 170, den Kraftstoffinjektor 124 und andere Kraftstoffinjektoren zum Injizieren von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 164. Der Kraftstofftank 164 kann Kraftstoff wie beispielsweise Benzin speichern. Die Kraftstoffpumpe 166 liefert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 164 über die Kraftstoffleitung 168 zu der Kraftstoffleiste 170. Die Kraftstoffleiste 170 verteilt den Kraftstoff auf den Kraftstoffinjektor 124 und die anderen Kraftstoffinjektoren, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 164 injizieren.
  • Das zweite Kraftstoffsystem 162 umfasst einen Kraftstofftank 172, eine Kraftstoffpumpe 174, eine Kraftstoffleitung 176, eine Kraftstoffleiste 178 und den Kraftstoffinjektor 125. Der Kraftstofftank 172 kann einen zweiten Kraftstoff speichern, wie beispielsweise komprimiertes Erdgas (CNG). Die Kraftstoffpumpe 174 liefert den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 172 über die Kraftstoffleitung 176 zu der Kraftstoffleiste 178. Die Kraftstoffleiste 178 verteilt den Kraftstoff auf den Kraftstoffinjektor 125 und die anderen Kraftstoffinjektoren für den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 172. Das ECM 114 steuert ein Pumpen-Aktuatormodul 179, das die Ausgabe der Kraftstoffpumpe 166 und der Kraftstoffpumpe 174 regelt, um einen gewünschten Druck in der Kraftstoffleitung 168 bzw. in der Kraftstoffleitung 176 zu erreichen.
  • Obgleich gemäß dem Beispiel das erste Kraftstoffsystem 160 Benzin injiziert und das zweite Kraftstoffsystem 162 CNG injiziert, ist die vorliegende Anmeldung auf andere Kraftstofftypen anwendbar. Beispielsweise kann das erste Kraftstoffsystem 160 einen anderen flüssigen Kraftstoff injizieren, wie beispielsweise Flüssiggas (LPG), und das zweite Kraftstoffsystem 162 kann einen anderen gasförmigen Kraftstoff injizieren, wie beispielsweise verdampftes LPG oder Wasserstoff. Obgleich das Beispiel derart gezeigt und beschrieben ist, dass das erste und das zweite Kraftstoffsystem 160 und 162 unterschiedliche Kraftstofftypen injizieren, ist die vorliegende Anmeldung auch auf Kraftstoffsysteme anwendbar, bei denen der gleiche Kraftstoff an unterschiedlichen Position injiziert werden kann, beispielsweise direkt in die Zylinder und/oder in Einlasskanäle der Zylinder.
  • 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.
  • Eine Position des Drosselventils 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. 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 der Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 196 in Verbindung stehen, um beispielsweise Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Das ECM 114 kann auch mit einem oder mehreren Steuermodulen eines Fahrzeugs in Verbindung stehen, beispielsweise mit einem Hybridsteuermodul, einem Chassissteuermodul und/oder mit einem Karosseriesteuermodul.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des ECM 114 dargestellt. Ein Drehmomentanforderungsmodul 204 kann eine Drehmomentanforderung 208 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 212 ermitteln, beispielsweise basierend auf einer Gaspedalposition, einer Bremspedalposition, einer Tempomateingabe und/oder basierend auf einer oder mehreren anderen geeigneten Fahrereingaben. Das Drehmomentanforderungsmodul 204 kann die Drehmomentanforderung 208 zusätzlich oder alternativ basierend auf einer oder mehreren anderen Anforderungen ermitteln, wie beispielsweise basierend auf anderen Drehmomentanforderungen, die durch das ECM 114 erzeugt werden, und/oder basierend auf Drehmomentanforderungen, die von anderen Modulen des Fahrzeugs empfangen werden, beispielsweise von dem Getriebesteuermodul 196, dem Hybridsteuermodul, dem Chassissteuermodul usw. Ein oder mehrere Motoraktuatoren können basierend auf der Drehmomentanforderung 208 und/oder basierend auf einem oder mehreren anderen Fahrzeugbetriebsparametern gesteuert werden.
  • Beispielsweise ermittelt ein Drosselsteuermodul 216 eine Ziel-Drosselöffnung 220 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Drossel-Aktuatormodul 116 steuert die Öffnung des Drosselventils 112 basierend auf der Ziel-Drosselöffnung 220. Ein Zündfunkensteuermodul 228 kann einen Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 232 basierend auf der Drehmomentanforderung 208 ermitteln. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 steuert den Zündfunken basierend auf dem Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 232.
  • Ein Kraftstoffsteuermodul 240 ermittelt erste und zweite Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 244 und 248 für das erste bzw. das zweite Kraftstoffsystem 160 bzw. 162 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Lediglich beispielhaft können die ersten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 244 eine Ziel-Menge und eine Ziel-Zeiteinstellung für die Injektion von Benzin umfassen, und die zweiten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 248 können eine Ziel-Menge sowie eine Ziel-Zeiteinstellung für die Injektion von CNG umfassen. Das Festlegen der Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 244 und 248 wird nachstehend weiter diskutiert. Das Injektor-Aktuatormodul 123 steuert das erste und das zweite Kraftstoffinjektionssystem 160 und 162, um die Kraftstoffinjektion basierend auf den ersten bzw. den zweiten Ziel-Kraftstoffzufuhrparametern 244 bzw. 248 zu steuern.
  • Ein Zylindersteuermodul 252 kann eine Ziel-Anzahl von Zylindern zum Aktivieren und/oder Deaktivieren basierend auf der Drehmomentanforderung 208 ermitteln. Das Zylindersteuermodul 252 kann auch Ziel-Einlass- und/oder Ziel-Auslassventil-Phaseneinstellungswinkel basierend auf der Drehmomentanforderung 208 ermitteln. Die Zielwerte zum Steuern der Einlass- und Auslassventile der Zylinder werden gemeinsam durch 256 dargestellt. Das Ventil-Aktuatormodul 158 steuert die Aktivierung/Deaktivierung und die Phaseneinstellung der Einlass- und der Auslassventile der Zylinder basierend auf der Ziel-Anzahl von Zylindern und den Ziel-Ventilphaseneinstellungswinkeln. Die Kraftstoffzufuhr wird für die deaktivierten Zylinder abgeschaltet. Ein oder mehrere andere Motoraktuatoren können zusätzlich basierend auf der Drehmomentanforderung 208 gesteuert werden.
  • Unterschiedliche Kraftstoffe weisen unterschiedliche Dichten auf. Beispielsweise hat CNG eine geringere Dichte als flüssiges Benzin. Ein Kraftstoff mit einer geringeren Dichte verdrängt mehr Luft in einem Einlasskanal-Injektionssystem und erfordert höhere Krümmerdrücke zum Erzeugen des gleichen Betrags des Drehmoments als ein anderer Kraftstoff mit höherer Dichte. Das Öffnen des Drosselventils 112, welches das Öffnen des Drosselventils 112 bis zu einer weit offenen Drosselposition (WOT-Position) umfasst, erhöht den Luftdruck in den Zylindern und verringert die Pumpverluste des Motors 102.
  • Die folgende Gleichung stellt die Oxidation von Methan dar. Methan ist der ideale Inhaltsstoff von CNG-Kraftstoff. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
  • Das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis) ist ein Massenverhältnis, das beispielsweise für Methan wie folgt ermittelt wird:
    • 1. Die Atomgewichte sind: Kohlenstoff (C) 12,01, Wasserstoff (H) 1,008, Sauerstoff (O) 16
    • 2. Molekulargewicht von Methan = (1·12,01) + (4·1,008) = 16,042
    • 3. Molekulargewicht von Sauerstoff = 2·16 = 32
    • 4. Das Sauerstoff-Kraftstoff-Massenverhältnis = (2·32)/(1·16,042) = 64/16,042 = 3,99
    • 5. Sauerstoff umfasst 23,2% der Masse der Luft, daher 3,99·100/23,2 = 17,2 kg Luft.
  • Folglich beträgt das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Methan 17,2:1. Die folgende Gleichung stellt die Oxidation von Benzin dar. C8H18 + 12,5O2 → 8CO2 + 9H2O
  • Unter Verwendung einer ähnlichen Ermittlung kann das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Benzin als 14,7:1 ermittelt werden.
  • Die volumetrische Effizienz von Methan ist aufgrund der geringeren Dichte des Methans geringer als die volumetrische Effizienz von Benzin, was zu einer größeren Einlassladungsverdrängung in einem Einlasskanal-Injektionssystem (PFI-System) führt. Die volumetrische Effizienz entspricht einer tatsächlichen Luftströmung in einen Zylinder bezogen auf einen maximalen Wert. PFI-Systeme sind aufgrund des Vorhandenseins der Einlassladungsverdrängung in PFI-Systemen weniger volumetrisch effizient als Direktinjektionssysteme. Aufgrund der Injektion von Kraftstoff direkt in die Zylinder verdrängen Direktinjektionssysteme keine Einlassladung.
  • Wenn die Dichte von Benzin, Methan und Luft gegeben ist, können die Volumina (Masse/Dichte) von Luft und Kraftstoff für jeden Kraftstoff ermittelt werden, welche zum Erreichen des jeweiligen stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses notwendig sind. Für CNG: VAIR = 17,2 kg/1,204 kg/m3 = 14,29 m3, daher VCNG = 1 kg/0,668 kg/m3 = 1,50 m3.
  • Für Benzin: VAIR = 14,7 kg/1,204 kg/m3 = 12,21 m3, daher VGAS = 1 kg/4,816 kg/m3 = 0,21 m3.
  • VAIR ist das Volumen der Luft, die zum Erreichen des entsprechenden stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses notwendig ist. VCNG ist das Volumen an CNG, das zum Erreichen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für CNG notwendig ist. VGAS ist das Volumen an Benzin, das zum Erreichen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für Benzin notwendig ist.
  • Zum Ermitteln des Betrags des Leistungsverlustes aufgrund der Einlassladungsverdrängung (Einlassluftverdrängung), kann die folgende Gleichung verwendet werden: Leistungsverlust = Kraftstoffvolumen/(Luftvolumen + Kraftstoffvolumen)
  • Die folgenden Berechnungen werden für ein PFI-System angegeben. Im Fall eines Direktinjektionssystems gibt es keine Leistungsverluste aufgrund der Einlassluftverdrängung, da der Kraftstoff direkt in den Zylinder injiziert wird. Aus der Sicht des Vorstehenden sind die Leistungsverluste für Benzin und CNG: PLGAS = 0,21/(12,21 + 0,21) = 1,6% PLCNG = 1,50/(14,29 + 1,50) = 9,5%, wobei PLGAS der Leistungsverlust für Benzin und PLCNG der Leistungsverlust für CNG ist.
  • Daher weist ein Benzinsystem aufgrund der Einlassladungsverdrängung einen Vorteil bezüglich der volumetrischen Effizienz von 8 Prozent (%) gegenüber einem CNG-System auf. Die Benzin-Kraftstoffzufuhr weist auch den zusätzlichen Vorteil einer Einlassladungskühlung aufgrund der Verdampfung des flüssigen Benzins auf, welche die volumetrische Effizienz gegenüber einem CNG-System erhöht. Infolgedessen muss ein Motor, dem als Kraftstoff CNG zugeführt wird, bei höheren Krümmerdrücken betrieben werden, um den gleichen Betrag des Drehmoments wie ein Benzinmotor zu erzeugen.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 an, dass das Kraftstoffsteuermodul 240 die zweiten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 248 zum Zuführen von CNG für einen oder mehrere der Zylinder des Motors 102 erzeugt. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die ersten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 244 zum Zuführen von Benzin für keinen, einen oder mehrere andere Zylinder des Motors 102 festlegen.
  • Basierend auf der Zuführung von CNG zu einem oder mehreren der Zylinder weist das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 auch an, dass das Drosselsteuermodul 216 die Ziel-Drosselöffnung 220 erhöht (relativ dazu, dass einem oder mehreren zusätzlichen Zylindern Benzin zugeführt werden würde). Lediglich beispielhaft kann das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 anweisen, dass die Ziel-Drosselöffnung 220 derart festgelegt wird, dass das Drosselventil 112 bis zu der WOT-Position geöffnet wird. Unter der Voraussetzung, dass das Drosselventil 112 bis zu der WOT-Position geöffnet wird, kann das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 auch anweisen, dass das Kraftstoffsteuermodul 240 die zweiten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 248 für das Zuführen von CNG-Kraftstoff für eine größtmögliche Anzahl von Zylindern festlegt und die ersten Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 244 zum Zuführen von Benzin für eine kleinstmögliche Anzahl von Zylindern zum Erreichen der Drehmomentanforderung 208 festlegt. Das Öffnen des Drosselventils 112 verringert ferner die Pumpverluste des Motors 102.
  • Wenn die Drehmomentanforderung 208 größer als eine vorbestimmte Drehmomentgrenze für gegenwärtige Betriebsparameter 264 (z. B. für das gegenwärtige Getriebe-Übersetzungsverhältnis, für die gegenwärtige Anzahl von Zylindern, denen CNG zugeführt wird, usw.) oder gleich dieser ist, ermittelt das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 einen ersten Kostenwert für das Umschalten eines Zylinders, dem als Kraftstoff CNG zugeführt wird, auf eine Kraftstoffzuführung mit Benzin. Das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 ermittelt auch einen zweiten Kostenwert für das Verändern eines oder mehrerer der gegenwärtigen Betriebsparameter 264. Beispielsweise kann das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 den zweiten Kostenwert für das Herunterschalten des Getriebes ermitteln.
  • Wenn der erste Kostenwert kleiner als der zweite Kostenwert ist, weist das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 an, dass das Kraftstoffsteuermodul 240 die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, beispielsweise um Eins erhöht. Die vergrößerte Öffnung des Drosselventils 112 ermöglicht, dass der Motor 102 mehr Drehmoment erzeugt, indem die Kraftstoffzufuhr eines oder mehrerer Zylinder bei der gegebenen Öffnung des Drosselventils 112 von CNG auf Benzin umgeschaltet wird. Die Einlassventil- und die Auslassventil-Phaseneinstellung der Zylinder, denen Benzin zugeführt wird, können für die Verwendung von Benzin optimiert werden, während die Einlassventil- und die Auslassventil-Phaseneinstellung der Zylinder, denen CNG zugeführt wird, für die Verwendung von CNG optimiert werden können.
  • Wenn der zweite Kostenwert kleiner als der erste Kostenwert ist, weist das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 die Änderung eines oder mehrerer der Betriebsparameter 264 an. Beispielsweise kann das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 anweisen, dass das Getriebesteuermodul 196 das Getriebe herunterschaltet. Das Bi-Kraftstoff-Steuermodul 260 kann auch einen oder mehrere Motoraktuatoren basierend auf dem Herunterschalten anpassen.
  • Obgleich als Beispiel das Erhöhen der Anzahl von Zylindern, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, dargestellt ist, wie es vorstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung allgemeiner auf das Erhöhen der Anzahl von Zylindern anwendbar, die unter Verwendung eines Kraftstoffsystems mit höherer volumetrischer Effizienz mit Kraftstoff versorgt werden. In dem Fall der Injektion zweier unterschiedlicher Kraftstofftypen wird die Anzahl von Zylindern, denen ein volumetrisch effizienterer Kraftstoff zugeführt wird, erhöht. In dem Fall der Injektion eines Kraftstofftyps an unterschiedlichen Positionen wird die Anzahl der Zylinder erhöht, die ein volumetrisch effizienteres Kraftstoffzufuhrsystem (z. B. eine Direktinjektion) verwenden.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Bi-Kraftstoff-Steuermoduls 260 dargestellt. Ein Drehmomentgrenzenmodul 304 ermittelt eine Motordrehmomentgrenze 308 basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern 264. Die gegenwärtigen Betriebsparameter 264 umfassen beispielsweise die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff CNG zugeführt wird, die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, das gegenwärtige Getriebe-Übersetzungsverhältnis und andere Betriebsparameter des Fahrzeugs (sowie Parameter, die nicht steuerbar sind, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck). Die gegenwärtigen Betriebsparameter 264 können unter Verwendung von Sensoren gemessen und/oder als Ziel-Parameter angewiesen werden. Das Drehmomentgrenzenmodul 304 kann die Motordrehmomentgrenze 308 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder eines oder mehrerer Kennfelder ermitteln, welche die gegenwärtigen Betriebsparameter 264 mit der Motordrehmomentgrenze 308 in Beziehung setzen.
  • Ein Auslösemodul 312 erzeugt ein Auslösesignal 316 basierend auf der Drehmomentanforderung 208 und der Motordrehmomentgrenze 308. Beispielsweise kann das Auslösemodul 312 das Auslösesignal 316 auf einen ersten Zustand festlegen, wenn die Drehmomentanforderung kleiner als die Motordrehmomentgrenze 308 ist. Das Auslösemodul 312 kann das Auslösesignal 316 auf einen zweiten Zustand festlegen, wenn die Drehmomentanforderung 208 größer als die Motordrehmomentgrenze 308 oder gleich dieser ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein vorbestimmtes Drehmoment, das kleiner als die Motordrehmomentgrenze 308 ist, anstelle der Motordrehmomentgrenze 308 verwendet werden. Beispielsweise kann ein vorbestimmtes Drehmoment, das ein vorbestimmter Prozentanteil der Motordrehmomentgrenze 308 ist, verwendet werden, wobei der vorbestimmte Prozentanteil kleiner als 100% ist.
  • Wenn sich das Auslösesignal 316 im zweiten Zustand befindet, ermittelt ein Kostenmodul 320 einen ersten Kostenwert 324 für das Erhöhen der Anzahl von Zylindern, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, um eine vorbestimmte Anzahl von Zylindern. Lediglich beispielhaft kann die vorbestimmte Anzahl von Zylindern 1 Zylinder oder 2 Zylinder sein. Das Kostenmodul 320 ermittelt auch einen zweiten Kostenwert 328 für das Verändern eines oder mehrerer anderer der gegenwärtigen Betriebsparameter 264, wie beispielsweise für das Herunterschalten des Getriebes.
  • Das Kostenmodul 320 kann einen ersten möglichen Satz von Betriebsbedingungen basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern 264 ermitteln und die Anzahl von Zylindern (von den gegenwärtigen Betriebsparametern 264), denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, um die vorbestimmte Anzahl von Zylindern erhöhen und die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff CNG zugeführt wird, um die vorbestimmte Anzahl von Zylindern verringern. Das Kostenmodul 320 kann den ersten Kostenwert 324 basierend auf dem ersten Satz möglicher Betriebsbedingungen ermitteln, beispielsweise unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder eines oder mehrerer Kennfelder, welche Sätze möglicher Betriebsbedingungen mit den Kosten in Beziehung setzen.
  • Das Kostenmodul 320 kann einen zweiten möglichen Satz von Betriebsbedingungen basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern 264 ermitteln und das Getriebe-Übersetzungsverhältnis (von den gegenwärtigen Betriebsparametern 264) verändern, wenn das Getriebe heruntergeschaltet wurde. Das Kostenmodul 320 kann den zweiten Kostenwert 328 basierend auf dem zweiten Satz möglicher Betriebsbedingungen ermitteln, beispielsweise unter Verwendung der einen oder der mehreren Funktionen und/oder des einen oder der mehreren Kennfelder, welche die möglichen Betriebsbedingungen mit den Kosten in Beziehung setzen.
  • Ein Anpassungsmodul 332 vergleicht den ersten und den zweiten Kostenwert 324 und 328. Wenn der erste Kostenwert 324 kleiner als der zweite Kostenwert 328 oder gleich diesem ist, weist das Anpassungsmodul 332 an, dass das Kraftstoffsteuermodul 240 die Anzahl der Zylinder erhöht, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, und die Anzahl der Zylinder verringert, denen als Kraftstoff CNG zugeführt wird, und zwar um die vorbestimmte Anzahl von Zylindern, was mit 336 bezeichnet ist. In Ansprechen auf die Anweisung 336 erhöht das Kraftstoffsteuermodul 240 die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff Benzin zugeführt wird, und es verringert die Anzahl der Zylinder, denen als Kraftstoff CNG zugeführt wird. Dies ermöglicht, dass der Motor 102 die Verwendung von Benzin für eine gewünschte Drehmomentausgabe minimiert. Die vergrößerte Öffnung des Drosselventils 112 minimiert die Pumpverluste.
  • Wenn der zweite Kostenwert 328 kleiner als der erste Kostenwert 324 ist, weist das Anpassungsmodul 332 an, dass das Getriebesteuermodul 196 das Getriebe herunterschaltet, was mit 340 bezeichnet ist. Das Getriebesteuermodul 196 schaltet das Getriebe in Ansprechen auf die Anweisung 340 herunter.
  • Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr des Motors 102 zeigt. Die Steuerung kann mit 404 beginnen, wo das Drehmomentgrenzenmodul 304 die Motordrehmomentgrenze 308 basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern 264 ermittelt. Das Drehmomentgrenzenmodul 304 kann bei 404 auch das vorbestimmte Drehmoment basierend auf der Motordrehmomentgrenze 308 ermitteln.
  • Bei 408 kann das Auslösemodul 312 ermitteln, ob die Drehmomentanforderung 208 kleiner als die Motordrehmomentgrenze 308 oder das vorbestimmte Drehmoment ist. Wenn 408 wahr ist, kann die Steuerung enden. Wenn 408 falsch ist, kann die Steuerung mit 412 fortfahren. Bei 412 ermittelt das Kostenmodul 320 den ersten und den zweiten Kostenwert 324 und 328. Das Kostenmodul 320 ermittelt den ersten Kostenwert 324 basierend auf einer Zunahme der Anzahl von Zylindern, denen unter Verwendung des ersten (volumetrisch effizienteren) Kraftstoffsystems 160 Kraftstoff zugeführt wird, sowie basierend auf den anderen der gegenwärtigen Betriebsparameter 264. Das Kostenmodul 320 ermittelt den zweiten Kostenwert 328 basierend auf einer Änderung eines oder mehrerer der gegenwärtigen Betriebsparameter 264, beispielsweise durch Herunterschalten des Getriebes. Das Kostenmodul 320 ermittelt den ersten und den zweiten Kostenwert 324 und 328 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder eines oder mehrerer Kennfelder, welche die möglichen Betriebsbedingungen mit den Kosten in Beziehung setzen.
  • Bei 416 ermittelt das Anpassungsmodul 332, ob der erste Kostenwert 324 kleiner als der zweite Kostenwert 328 ist. Wenn 416 wahr ist, weist das Anpassungsmodul 332 bei 420 an, dass das Kraftstoffsteuermodul 240 die Anzahl der Zylinder erhöht, denen unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems 160 Kraftstoff zugeführt wird. Das Kraftstoffsteuermodul 420 erhöht anschließend bei 420 die Anzahl der Zylinder, denen unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems 160 Kraftstoff zugeführt wird, um die vorbestimmte Anzahl von Zylindern (z. B. um 1), und die Steuerung kann enden. Wenn 416 falsch ist, weist das Anpassungsmodul 332 an, dass die eine oder die mehreren Betriebsbedingungen verändert werden. Beispielsweise kann das Anpassungsmodul 332 bei 424 anweisen, dass das Getriebesteuermodul 196 das Getriebe herunterschaltet. Die Steuerung kann nach 424 enden. Obgleich das Beispiel von 4 derart gezeigt ist, dass es endet, kann 4 eine Steuerschleife repräsentieren, und es können Steuerschleifen mit einer vorbestimmten Rate ausgeführt werden.
  • 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 (10)

  1. Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend, dass: basierend auf einer Motordrehmomentanforderung N Zylindern eines Motors unter Verwendung eines ersten Kraftstoffsystems Kraftstoff zugeführt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist; basierend auf der Motordrehmomentanforderung und basierend auf der Kraftstoffzufuhr der N Zylinder unter Verwendung des ersten Kraftstoffsystems ein Drosselventil bis zu einer vorbestimmten weit offenen Drosselposition (WOT-Position) geöffnet wird; dann, wenn die Motordrehmomentanforderung größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist: ein erster Kostenwert für die Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffsystems ermittelt wird; und ein zweiter Kostenwert für das Anpassen zumindest eines, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters ermittelt wird; und basierend auf dem ersten und dem zweiten Kostenwert: eine Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems ausgelöst wird; oder der zumindest eine, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidende Betriebsparameter angepasst wird.
  2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Kraftstoffzufuhr des zumindest einen der N Zylinder auf die Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems angepasst wird, wenn der erste Kostenwert kleiner als der zweite Kostenwert ist.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass die Anpassung des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters angewiesen wird, wenn der zweite Kostenwert kleiner als der erste Kostenwert ist.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: der zweite Kostenwert für ein Herunterschalten eines Getriebes von einem gegenwärtigen Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; und das Herunterschalten des Getriebes selektiv basierend auf einem Vergleich des ersten und des zweiten Kostenwerts angewiesen wird.
  5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: ein erster Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf der Kraftstoffzufuhr zumindest eines der N Zylinder des Motors unter Verwendung des zweiten Kraftstoffsystems ermittelt wird; der erste Kostenwert basierend auf dem ersten Satz möglicher Betriebsparameter ermittelt wird; ein zweiter Satz möglicher Betriebsparameter basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern und basierend auf dem Anpassen des zumindest einen, sich von der Kraftstoffzufuhr des Motors unterscheidenden Betriebsparameters ermittelt wird; und der zweite Kostenwert basierend auf dem zweiten Satz möglicher Betriebsparameter ermittelt wird.
  6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass das vorbestimmte Drehmoment basierend auf den gegenwärtigen Betriebsparametern ermittelt wird.
  7. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei: das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstofftyp injiziert; und das zweite Kraftstoffsystem einen zweiten Kraftstofftyp injiziert, der von dem ersten Kraftstofftyp verschieden ist.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei: der erste Kraftstofftyp komprimiertes Erdgas (CNG) ist; und der zweite Kraftstofftyp Benzin ist.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei: das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff an ersten Positionen injiziert, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; das zweite Kraftstoffsystem einen zweiten Kraftstoff an zweiten Positionen injiziert, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und die ersten Positionen von den zweiten Positionen verschieden sind.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei: das erste Kraftstoffsystem einen ersten Kraftstoff in Einlasskanäle injiziert, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind; und das zweite Kraftstoffsystem einen zweiten Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder injiziert.
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