DE102015108036B4

DE102015108036B4 - Fahrzeug-Drehmomentkompensationssystem

Info

Publication number: DE102015108036B4
Application number: DE102015108036.2A
Authority: DE
Inventors: Marcus S. Gilbert; David S. Mathews; Keith M. Lindsey jun.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: US20150354486A1; US9581100B2; CN105298667B; CN105298667A; DE102015108036A1

Abstract

Steuersystem, das zum Steuern eines Verbrennungsmotors (102) ausgebildet ist, umfassend:eine Kurbelwelle (112), die in Ansprechen auf eine Verbrennung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff gedreht wird, welches zumindest einem Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, den der Verbrennungsmotor (102) aufweist;einen Motordrehzahlsensor (114), der ausgebildet ist, um ein Motorausgangsdrehzahlsignal (252) auszugeben, das eine Drehzahl der Kurbelwelle (112) angibt;ein Motorsteuermodul (200), das ausgebildet ist, um eine Menge an Luft und Kraftstoff zu steuern, die dem zumindest einen Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, und eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors (102) basierend auf der Menge an Luft und Kraftstoff zu schätzen; undein Drehmomentkompensationsmodul (202) in elektronischer Kommunikationsverbindung mit dem Motorsteuermodul (200) und dem Motordrehzahlsensor (114), wobei das Drehmomentkompensationsmodul (202) ausgebildet ist, um zumindest einen schwachen Zylinder (110a, 110b) basierend auf dem Motorausgangsdrehzahlsignal (252) zu ermitteln und um einen Drehmomentkompensationswert, der die geschätzte Drehmomentausgabe anpasst, basierend auf dem schwachen Zylinder (110a, 110b) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet,dass der Drehmomentkompensationswert auf einem Betrag eines Kraftstoffverlustes basiert, der aus einer Fehlzündung des zumindest einen schwachen Zylinders (110a, 110b) resultiert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugantriebsstrangsysteme und spezieller ein Motorsteuersystem, das auf einer Drehmomentsteuerung basiert.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug weist einen Motor auf, der ein Drehmoment erzeugt. Der Motor überträgt die Drehmomentausgabe mittels einer Kurbelwelle auf ein Getriebe. Das Fahrzeug bewegt sich, wenn die Drehmomentausgabe auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs übertragen wird. Ein Kurbelwellensensor oder Motorausgangsdrehzahlsensor (EOS-Sensor) erzeugt ein Signal basierend auf der Drehung der Kurbelwelle.
Manchmal kann der Motor aufgrund verschiedener Ursachen fehlzünden, beispielsweise aufgrund einer nicht korrekten Zufuhr von Kraftstoff und/oder Luft. Herkömmliche Motorsteuersysteme verwenden die Drehmomentausgabe, die durch den Motor erzeugt wird, um eine Motorfehlzündung zu detektieren. In einigen Fällen bewirkt eine Motorfehlzündung, dass ein oder mehrere einzelne Zylinder einen ungleichmäßigen Betrag des Antriebsdrehmoments ausgeben. Das heißt, dass die Stärke einiger Zylinder schwächer als die anderer sein kann, was zu einem Drehmomentungleichgewicht über die Zylinder führt. Folglich kann eine Motorfehlzündung fehlerhaft diagnostiziert werden.
Aus der DE 10 2011 016 704 A1 sind ein Steuersystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 bekannt.
Die DE 10 2013 208 853 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Detektieren von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor, wobei in Abhängigkeit vom Typ und der Anzahl der Fehlzündungen Korrekturmaßnahmen für den Betrieb des Verbrennungsmotors vorgesehen sind.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuersystem, ein elektronisches Steuermodul und ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, mit denen Fehlzündungen in Zylindern des Verbrennungsmotors zuverlässig detektiert und kompensiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein elektronisches Steuermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Das Steuersystem, das zum Steuern eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, umfasst eine Kurbelwelle und einen Motordrehzahlsensor. Die Kurbelwelle wird in Ansprechen auf eine Verbrennung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff gedreht, das zumindest einem Zylinder zugeführt wird, den der Verbrennungsmotor aufweist. Der Motordrehzahlsensor ist ausgebildet, um ein Motorausgangsdrehzahlsignal auszugeben, das eine Drehzahl der Kurbelwelle angibt. Ein Motorsteuermodul steuert eine Menge an Luft und Kraftstoff, die einem Zylinder zugeführt werden, und schätzt eine Drehmomentausgabe basierend auf der Menge an Luft und Kraftstoff. Ein Drehmomentkompensationsmodul ist ausgebildet, um zumindest einen schwachen Zylinder basierend auf dem Motorausgangsdrehzahlsignal zu ermitteln. Das Drehmomentkompensationsmodul ist ferner ausgebildet, um einen Drehmomentkompensationswert zu ermitteln, der die geschätzte Drehmomentausgabe basierend auf dem schwachen Zylinder anpasst.
Das elektronische Steuermodul, das zum Anpassen eines geschätzten Drehmomentausgabewerts ausgebildet ist, um eine Fehlzündung zumindest eines Zylinders zu kompensieren, den ein Verbrennungsmotor aufweist, umfasst ein Zylinderleistungsmodul, das ausgebildet ist, um einen starken Zylinder basierend auf einer ersten Verbrennungskraft und einen schwachen Zylinder basierend auf einer zweiten Verbrennungskraft, die kleiner als die erste Verbrennungskraft ist, zu ermitteln. Ein Kraftstoffberechnungsmodul steht mit dem Zylinderleistungsmodul in elektronischer Kommunikationsverbindung. Das Kraftstoffberechnungsmodul ist ausgebildet, um eine Kraftstoffmenge zu ermitteln, die dem zumindest einen schwachen Zylinder zugeführt wird. Ein Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul steht mit dem Kraftstoffberechnungsmodul in elektronischer Kommunikationsverbindung. Das Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul ist ausgebildet, um den Kraftstoff, der dem zumindest einen schwachen Zylinder zugeführt wird, in einen Drehmomentverlustwert umzuwandeln. Ein Drehmomentkorrekturmodul steht mit dem Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul in elektronischer Kommunikationsverbindung. Das Drehmomentkorrekturmodul ist ausgebildet, um einen angepassten Drehmomentausgabewert basierend auf einer Differenz zwischen dem geschätzten Drehmomentausgabewert und dem Drehmomentverlustwert zu erzeugen.
Ferner umfasst das Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, dass ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, die zumindest einem Zylinder zugeführt werden, den der Verbrennungsmotor aufweist, verbrannt wird, um eine Kurbelwelle drehend anzutreiben. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Motorausgangsdrehzahlsignal erzeugt wird, das eine Drehzahl der Kurbelwelle angibt. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors basierend auf der Menge an Luft und Kraftstoff geschätzt wird, die dem zumindest einen Zylinder zugeführt werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass zumindest ein schwacher Zylinder basierend auf dem Motorausgangsdrehzahlsignal ermittelt wird und dass ein Drehmomentkompensationswert ermittelt wird, der die geschätzte Drehmomentausgabe basierend auf dem schwachen Zylinder anpasst.
Die vorstehenden Merkmale der Erfindung werden leicht anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
Figurenliste
Andere Merkmale und Details erscheinen lediglich beispielhaft in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, von denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein Fahrzeugsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein elektronisches Drehmomentkompensationsmodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Kompensieren einer Fahrzeugdrehmomentausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Zumindest eine Ausführungsform umfasst ein Motorsteuermodul, das ausgebildet ist, um eine Fehlzündung eines oder mehrerer einzelner Zylinder basierend auf einem Fehlzündungs-Detektionsschwellenwert zu detektieren. Der Fehlzündungs-Detektionsschwellenwert kann durch das Steuermodul basierend auf einem Drehmomentsignal ermittelt werden, das gemäß der Drehung der Kurbelwelle erzeugt wird. Ein Drehmomentkompensationsmodul steht mit dem Motorsteuermodul in elektrischer Verbindung, bei der es sich hier und im Folgenden um eine elektronische Kommunikationsverbindung handelt, und ist ausgebildet, um einen Kompensationswert zu ermitteln, der einen anfänglichen geschätzten Drehmomentausgabewert dynamisch anpasst, der durch das Motorsteuermodul ermittelt wird. Gemäß einer Ausführungsform basiert der Kompensationswert auf einem Betrag eines Kraftstoffverlustes, der aus einer Fehlzündung in einem oder mehreren Zylindern, z.B. einem schwachen Zylinder, resultiert. Diesbezüglich kann der angepasste Drehmomentausgabewert eine Fehlzündung eines oder mehrerer einzelner Zylinder kompensieren und die Genauigkeit des Detektierens eines Motorfehlzündungsereignisses verbessern.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugsystems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Das Fahrzeugsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ausgebildet ist, um ein Drehmoment zu erzeugen. Lediglich zu Zwecken der Erläuterung wird der Motor 102 als ein Verbrennungsmotor vom Dieseltyp diskutiert. Es ist jedoch einzusehen, dass das Fahrzeugsystem 100 mit anderen Typen von Verbrennungsmotoren verwendet werden kann, die einen Funkenzündungs-Verbrennungsmotor (z.B. vom Benzintyp) umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Ein oder mehrere Systeme und/oder Aktuatoren des Motors 102 können durch ein Motorsteuermodul (ECM) 200 gesteuert werden, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird.
Luft wird durch einen Einlasskrümmer 104 in den Motor 102 angesaugt. Das Volumen der Luft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann durch ein Drosselventil 106 variiert werden. Eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 108 mischen Kraftstoff mit der Luft, um ein brennbares Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Gemäß einer Ausführungsform ist das ECM 200 ausgebildet, um das Öffnen des Drosselventils 106 zu steuern. Es ist jedoch einzusehen, dass einzelne Aktuatormodule (z.B. ein Drossel-Aktuatormodul und ein Kraftstoff-Aktuatormodul) vorgesehen sein können, um das Drosselventil 106 bzw. die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 108 zu steuern.
Der Motor 102 weist einen oder mehrere Zylinder 110a, 110b usw. auf. Jeder Zylinder 110a, 110b usw. weist einen Kolben auf (nicht gezeigt), der mit einer Kurbelwelle 112 gekoppelt ist. Obwohl der Motor 102 derart dargestellt ist, dass er nur die Zylinder 110a, 110b usw. aufweist, ist einzusehen, dass der Motor 102 mehr als einen Zylinder 110a, 110b usw. aufweisen kann. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann vier Takte umfassen: einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Verbrennungstakt (oder Expansionstakt) und einen Auslasstakt. Während des Einlasstakts wird der Kolben beispielsweise bis zu einer untersten Position abgesenkt, und die Luft und der Kraftstoff werden in den Zylinder 110a, 110b usw. eingeleitet. Die unterste Position kann als eine untere Totpunktposition (BDC-Position) bezeichnet werden.
Während des Kompressionstakts treibt die Kurbelwelle 112 den Kolben beispielsweise in Richtung einer obersten Position, wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 110a, 110b usw. komprimiert wird. Die oberste Position kann als eine obere Totpunktposition (TDC-Position) bezeichnet werden. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben in Richtung der BDC-Position, wodurch die Kurbelwelle 112 drehend angetrieben wird. Diese Drehkraft (d.h. das Drehmoment) kann die Kompressionskraft sein, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch während des Kompressionstakts eines nächsten Zylinders in einer vorbestimmten Zündreihenfolge der Zylinder 110a, 110b, usw. komprimiert. Das Abgas, das aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs resultiert, wird während des Auslasstakts aus dem Zylinder 110a, 110b usw. ausgestoßen.
Ein Motorausgangsdrehzahlsensor (EOS-Sensor) 114 misst die Drehzahl der Kurbelwelle 112 und erzeugt ein EOS-Signal, das die EOS angibt. Lediglich beispielhaft kann der EOS-Sensor 114 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor) oder einen anderen geeigneten Typ eines EOS-Sensors 114 umfassen. Das Zahnrad 116 kann die Anzahl von „N“ Zähnen aufweisen, und es ist ausgebildet, um sich mit der Kurbelwelle 112 zu drehen. Der EOS-Sensor 114 erzeugt ein gepulstes Signal in Ansprechen auf das Detektieren eines oder mehrerer der Zähne während der Drehung des Zahnrads 116. Die Zeitdauer zwischen jeweiligen Pulsen (d.h. zwischen jeweiligen detektierten Zähnen) kann die Gesamtdrehzahl der Kurbelwelle 112 bestimmen.
Jeder Puls des Signals kann einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 112 um einen Betrag gleich 360° dividiert durch N Zähne entsprechen. Lediglich beispielhaft kann das Zahnrad 116 60 gleichmäßig beabstandete Zähne aufweisen (d.h. n = 60), und jeder Puls kann 6° der Drehung der Kurbelwelle 112 entsprechen. Bei verschiedenen Implementierungen können einer oder mehrere der N gleichmäßig beabstandeten Zähne weggelassen werden. Lediglich beispielhaft können zwei der N Zähne weggelassen werden. Der eine oder die mehreren Zähne können beispielsweise als ein Indikator einer Umdrehung der Kurbelwelle 112 weggelassen werden. Der EOS-Sensor 114 kann die EOS basierend auf einer Zeitdauer zwischen den Pulsen, d.h. zwischen jeweiligen detektierten Zähnen, erzeugen. Lediglich beispielhaft kann der EOS-Sensor 114 die EOS basierend auf einer Zeitdauer erzeugen, welche die Kurbelwelle 112 benötigt, um sich um einen vorbestimmten Winkel (z.B. 90°) während des Expansionstakts des Zylinders 110a, 110b usw. zu drehen. Die EOS kann verwendet werden, um zusätzliche Dynamikereignisse (d.h. Störungen) der Kurbelwelle 112 zu ermitteln, welche eine Beschleunigung/Verlangsamung und/oder einen Ruck umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, was wiederum eine Störung eines oder mehrerer Zylinder 110a, 110b angibt. Beispielsweise kann eine Störung eines Zylinders 110a, 110b usw. basierend auf einer ersten Ableitung der EOS (z.B. der Geschwindigkeit), die während des Verbrennungstakts des Zylinders 110a, 110b usw. gemessen wird, einer zweiten Ableitung der EOS, die während des Verbrennungstakts des Zylinders 110a, 110b usw. gemessen wird, und einer zweiten Ableitung der EOS, die während des Verbrennungstakts eines nächsten Zylinders gemessen wird, welcher dem Zylinder 110a, 110b usw. in der Zündreihenfolge unmittelbar nachfolgt, ermittelt werden. Die erste Ableitung der Drehzahl ist die Beschleunigung/Verlangsamung, und die zweite Ableitung der Drehzahl ist der Ruck.
Eine Fehlzündung kann in dem Zylinder 110a, 110b usw. aufgrund einer Anzahl von Ursachen auftreten, beispielsweise aufgrund einer nicht korrekten Zufuhr von Kraftstoff und/oder Luft. Da die Fehlzündung typischerweise die Bewegung eines oder mehrerer Zylinder 110a, 110b usw. stört, kann die Fehlzündung ebenso die Drehung der Kurbelwelle 112 stören, wodurch eine Schwankung in dem EOS-Signal verursacht wird. Auf diese Weise können eine Beschleunigung, eine Verlangsamung und/oder ein Ruck des Zylinders 110a, 110b usw., die durch eine Fehlzündung verursacht werden, basierend auf Schwankungen des EOS-Signals ermittelt werden.
Der Motor 102 kann die Drehmomentausgabe mittels der Kurbelwelle 112 auf ein Getriebe 118 übertragen, wie ein Fachmann verstehen wird. Das Getriebe 118 kann das Drehmoment über eine Getriebeausgangswelle 120 auf ein oder mehrere Räder 121 übertragen. In dem Fall, in dem das Getriebe 118 ein Getriebe vom Automatiktyp ist, kann das Fahrzeugsystem 100 eine Drehmomentübertragungseinrichtung, beispielsweise einen Drehmomentwandler, aufweisen, der das Ausgangsdrehmoment auf das Getriebe 118 überträgt.
Das ECM 200 steuert ferner das Drehmoment, das durch den Motor 102 ausgegeben wird (d.h. das Drehmoment, das durch die Kurbelwelle 112 geliefert wird). Das ECM 200 kann das Drehmoment, das durch den Motor 102 ausgegeben wird, steuern, indem ein oder mehrere Motoraktuatoren gesteuert werden. Beispielsweise kann das ECM 200 ein oder mehrere Steuersignale ausgeben, die einen jeweiligen Aktuator steuern, der dem Drosselventil 106 und/oder einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 108 zugeordnet ist. Das Steuersignal kann beispielsweise die Öffnungsfläche des Drosselventils 106, die Kraftstoffmenge, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 108 geliefert wird, und/oder die Kraftstoffzufuhrrate der Zylinder 110a, 110b usw. und/oder den Zeitpunkt steuern, an dem der Kraftstoff komprimiert wird.
Das ECM 200 ist ferner ausgebildet, um eine Motorfehlzündung (z.B. eine Fehlzündung eines oder mehrerer einzelner Zylinder 110a, 110b usw.) basierend auf der Drehmomentausgabe des Motors 102 zu detektieren. Gemäß einer Ausführungsform verknüpft eine EOS-Nachschlagetabelle (EOS-LUT), die in dem ECM 200 gespeichert ist, eine Liste gespeicherter Drehmomentwerte mit einem entsprechenden EOS-Schwellenwert. Das ECM 200 vergleicht die Drehmomentausgabe mit den Drehmomentwerten, die in der EOS-LUT aufgelistet sind, um einen entsprechenden EOS-Schwellenwert zu ermitteln. Auf diese Weise kann das ECM 200 ermitteln, dass eine Fehlzündung eines oder mehrerer Zylinder 110a, 110b usw. aufgetreten ist, wenn die gemessene EOS (d.h. das EOS-Signal, das durch den EOS-Sensor 114 ausgegeben wird) den ermittelten EOS-Schwellenwert überschreitet.
In dem Fall einer Motorfehlzündung kann das ECM 200 einen oder mehrere schwache Zylinder, d.h. Zylinder mit unterdurchschnittlicher Leistung, ermitteln, und es kann einen Teil der Luft und/oder des Kraftstoffs, die für die starken Zylinder, d.h. die Zylinder mit ausreichender Leistung, vorgesehen sind, zu dem schwachen Zylinder umleiten. Auf diese Weise gleicht das ECM 200 die Drehmomenterzeugung des Motors 102 derart aus, dass die Zylinder 110a, 110b usw. jeweils ungefähr den gleichen Betrag des Drehmoments erzeugen. Ein herkömmliches Drehmomentausgleichssystem nimmt jedoch an, dass jeder Zylinder 110a, 110b usw. während nachfolgender Motorzyklen weiterhin ungefähr den gleichen Betrag des Drehmoments erzeugt. Folglich ist ein Motorsteuermodul, das in ein herkömmliches Motorsystem eingebunden ist, nicht mit irgendeiner Rückkopplung versehen, ob der umverteilte Kraftstoff irgendeinen Drehmomentverlust verhindert.
Obgleich dies bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 nicht gezeigt ist, kann das ECM 200 auch andere Motoraktuatoren steuern. Lediglich beispielhaft kann das ECM 200 ein Ladedruck-Aktuatormodul, das einen Ladedruck steuert, der durch eine Ladedruckeinrichtung geliefert wird, ein Abgasrückführungs-Aktuatormodul (AGR-Aktuatormodul), welches das Öffnen eines AGR-Ventils steuert, ein Phasensteller-Aktuatormodul, das Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerpositionen steuert, und/oder andere geeignete Motoraktuatoren steuern, wie Fachleute verstehen werden.
Das Fahrzeugsystem 100 umfasst ferner ein Drehmomentkompensationsmodul 202 in elektrischer Verbindung mit dem EOS-Sensor 114 und dem ECM 200. Das Drehmomentkompensationsmodul 202 ist ausgebildet, um einen Kompensationswert zu ermitteln, der die geschätzte Drehmomentausgabe dynamisch anpasst, um eine Motorfehlzündung zu kompensieren. Der Kompensationswert kann beispielsweise einen Betrag eines Drehmomentverlustes umfassen, der durch einen oder mehrere schwache Zylinder 110a, 110b usw. (d.h. durch Zylinder mit unterdurchschnittlicher Leistung) hervorgerufen wird. Ein schwacher Zylinder kann beispielsweise durch eine Zylinderfehlzündung verursacht werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Kompensationswert gemäß einem Betrag eines Kraftstoffverlustes ermittelt, der aus einer Fehlzündung eines oder mehrerer Zylinder 110a, 110b usw. resultiert. Die angepasste Drehmomentausgabe kann anschließend verwendet werden, um einen entsprechenden EOS-Schwellenwert anhand der EOS-LUT zu ermitteln, welcher wiederum verwendet wird, um eine Motorfehlzündung zu ermitteln, wie vorstehend im Detail beschrieben ist.
Nun zu 2 übergehend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines elektronischen Drehmomentkompensationsmoduls 202 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Drehmomentkompensationsmodul 202 umfasst ein Drehmomentausgleichsmodul 204, ein Zylinderleistungsmodul 206, ein Kraftstoffberechnungsmodul 208, ein Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul 201 und ein Drehmomentkorrekturmodul 212.
Das Drehmomentausgleichsmodul 204 kann die Drehmomentausgabe, die erzeugt wird, basierend auf den Zuständen der Motoraktuatoren schätzen. Dementsprechend kann das Drehmomentausgleichsmodul 204 ein geschätztes Drehmomentsignal 250 erzeugen, das eine anfängliche geschätzte Drehmomentausgabe des Motors 100 angibt. Diese geschätzte Drehmomentausgabe kann durch das ECM 200 verwendet werden, um eine Regelung verschiedener Motorluftströmungs- und Kraftstoffgemischparameter auszuführen, welche die Drosselfläche, den Krümmerabsolutdruck (MAP), die Kraftstoffmasse und die Kolbenzeiteinstellung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Beispielsweise kann eine Drehmomentbeziehung (T-Beziehung) definiert werden als: $T = f (APC, AF, n)$
In dieser Beziehung ist das Drehmoment (T) eine Funktion der Luft pro Zylinder (APC) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF) und der Anzahl (n) aktivierter Zylinder. Zusätzliche Variablen können berücksichtigt werden, wie Fachleute verstehen werden. Die Drehmomentbeziehung kann durch eine Gleichung modelliert werden, und/oder sie kann als Nachschlagetabelle gespeichert sein. Obwohl das Drehmomentausgleichsmodul 204 derart dargestellt ist, dass es in dem Drehmomentkompensationsmodul eingebunden ist, ist einzusehen, dass das Drehmomentausgleichsmodul 204 als ein einzelnes, eigenständiges Modul implementiert sein kann, das von dem Kompensationsmodul 202 getrennt ist.
Das Zylinderleistungsmodul 206 kann eine Stärke, z.B. die Ausgangskraft, eines oder mehrerer Zylinder 110a, 110b usw. ermitteln. Gemäß einer Ausführungsform empfängt das Zylinderleistungsmodul 206 das EOS-Signal 252 von dem EOS-Sensor 114 und ermittelt die Stärke eines Zylinders 110a, 110b usw. basierend auf einer Beschleuigung/Verlangsamung und/oder einem Ruck der Kurbelwelle 112. Wie vorstehend diskutiert wurde, ist die Beschleunigung/Verlangsamung die erste Ableitung des EOS-Signals 252, und der Ruck ist die zweite Ableitung des EOS-Signals 252. Gemäß einer Ausführungsform kann das Zylinderleistungsmodul 206 eine Verlangsamung und/oder einen Ruck während eines Motorzyklus einem schwachen Zylinder 110a, 110b usw. oder Zylinder mit unterdurchschnittlicher Leistung zuordnen. Wenn die Verlangsamung beispielsweise einen Verlangsamungsschwellenwert überschreitet und/oder der Ruck einen Ruckschwellenwert überschreitet, kann das Zylinderleistungsmodul 206 ermitteln, dass die Stärke eines speziellen Zylinders schwach ist. Diesbezüglich kann das Zylinderleistungsmodul 206 ein Zylinderleistungssignal 254 ausgeben, das die Existenz eines oder mehrerer schwacher Zylinder 110a, 110b usw. angibt. Gemäß einer Ausführungsform kann ein starker Zylinder eine erste Verbrennungskraft erzeugen, und ein schwacher Zylinder kann eine zweite Verbrennungskraft erzeugen, die kleiner als die erste Verbrennungskraft ist.
Das Kraftstoffberechnungsmodul 208 steht mit dem Zylinderleistungsmodul 206 in elektrischer Verbindung. Das Kraftstoffberechnungsmodul 208 empfängt auch ein Kraftstoff-Zeitplansignal 256 von dem ECM 200, das die Kraftstoffmenge angibt, die jedem Zylinder 110a, 110b usw. während eines jeweiligen Motorzyklus zugeführt wird. Basierend auf dem Zylinderleistungssignal 254 und dem Kraftstoff Zeitplansignal 256 kann das Kraftstoffberechnungsmodul 208 ein Kraftstoffmengensignal 258 ausgeben, das die Kraftstoffmenge angibt, die einem oder mehreren schwachen Zylindern zugeführt wird.
Das Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul 210 steht mit dem Kraftstoffberechnungsmodul 208 in elektrischer Verbindung. Dementsprechend ist das Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul 210 ausgebildet, um das Kraftstoffmengensignal 258 in einen Drehmomentwert umzuwandeln und ein Drehmomentverlustsignal 260 zu erzeugen, das einen Betrag eines Drehmomentverlustes angibt, der durch einen oder mehrere schwache Zylinder verursacht wird. Die Beziehung zwischen dem EOS-Signal 252, das während eines speziellen Motorzyklus erzeugt wird, dem Kraftstoff, der einem schwachen Zylinder zugeführt wird, und/oder dem Drehmomentverlust kann durch eine Gleichung modelliert werden, und/oder sie kann als eine Nachschlagetabelle gespeichert sein, wie Fachleute verstehen werden.
Das Drehmomentkorrekturmodul 212 steht mit dem Drehmomentausgleichsmodul 204 und dem Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul 210 in elektrischer Verbindung. Das Drehmomentkorrekturmodul 212 empfängt das geschätzte Drehmomentsignal 250 von dem Drehmomentausgleichsmodul 204 und das Drehmomentverlustsignal 260 von dem Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul 210. Gemäß einer Ausführungsform subtrahiert das Drehmomentkorrekturmodul 212 den Drehmomentverlust von dem geschätzten Drehmoment, um einen korrigierten Drehmomentwert zu ermitteln, und es gibt ein korrigiertes Drehmomentsignal 262 aus, das den korrigierten Drehmomentwert für das Drehmomentausgleichsmodul 204 angibt. Auf diese Weise wird eine geschlossene Rückkopplungsschleife ausgeführt, so dass das Drehmomentausgleichsmodul 204 einen korrigierten Drehmomentwert ermittelt, der einen oder mehrere schwache Zylinder kompensiert. Das Drehmomentausgleichsmodul 204 kann die geschätzte Drehmomentausgabe anschließend dynamisch über einen oder mehrere Motorzyklen gemäß dem korrigierten Drehmomentsignal 262 einstellen, und es gibt ein angepasstes Drehmomentsignal 264 an das ECM 200 aus. Das angepasste Drehmomentsignal 264 kann anschließend durch das ECM 200 verwendet werden, um den entsprechenden EOS-Schwellenwert anhand der EOS-LUT zu ermitteln, welcher wiederum verwendet werden kann, um eine Motorfehlzündung zu ermitteln, wie vorstehend im Detail beschrieben ist.
Nun zu 3 übergehend, stellt ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Kompensieren einer Fahrzeugdrehmomentausgabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Das Verfahren beginnt bei Schritt 300, und es schreitet zu Schritt 302 voran, wo eine Stärke eines oder mehrerer Zylinder ermittelt wird. Ein starker Zylinder kann eine erste Verbrennungskraft erzeugen, und ein schwacher Zylinder kann eine zweite Verbrennungskraft erzeugen, die kleiner als die erste Verbrennungskraft ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die Stärke eines Zylinders beispielsweise auf einer Störung eines EOS-Signals basieren, das die Drehung eines Zahnrads modelliert, das mit einer sich drehenden Kurbelwelle gekoppelt ist. Wenn die Störung beispielsweise unterhalb eines Schwellenwerts liegt, wird bei Schritt 304 ermittelt, dass ein entsprechender Zylinder stark ist. Nach Voranschreiten zu Schritt 306 wird eine anfängliche geschätzte Drehmomentausgabe des Motors aufrecht erhalten, und das Verfahren endet bei Schritt 308. Dementsprechend wird eine Fehlzündungsdetektion basierend auf der anfänglichen geschätzten Drehmomentausgabe ausgeführt.
Wenn die Störung jedoch bei Schritt 302 den Schwellenwert überschreitet, wird bei Schritt 310 ermittelt, dass der entsprechende Zylinder schwach ist, und das Verfahren schreitet zu Schritt 312 voran, wo eine Kraftstoffmenge, die dem schwachen Zylinder zugeführt wird, ermittelt wird. Bei Schritt 314 wird die ermittelte Kraftstoffmenge, die dem schwachen Zylinder zugeführt wird, in einen Drehmomentwert umgewandelt, der einen Betrag eines Drehmomentverlustes angibt, der durch den schwachen Zylinder verursacht wird. Die Beziehung zwischen dem EOS-Signal, das während eines speziellen Motorzyklus erzeugt wird, der Kraftstoffmenge, die dem schwachen Zylinder zugeführt wird, und/oder dem Drehmomentverlust kann durch eine Gleichung modelliert werden und/oder als Nachschlagetabelle gespeichert sein, wie ein Fachmann verstehen wird. Bei Schritt 316 wird die anfängliche geschätzte Drehmomentausgabe basierend auf dem Drehmomentverlust angepasst. Gemäß einer Ausführungsform wird der Drehmomentverlust beispielsweise von dem anfänglichen geschätzten Drehmoment subtrahiert, um die angepasste Drehmomentausgabe zu ermitteln. Nach dem Ermitteln der angepassten Drehmomentausgabe endet das Verfahren bei Schritt 308. Dementsprechend kann eine Fehlzündungsdetektion basierend auf der angepassten Drehmomentausgabe ausgeführt werden. Auf diese Weise kann ein Zylinder mit schwacher Leistung berücksichtigt werden, wenn die Fehlzündungsdetektion ausgeführt wird, so dass die Genauigkeit der gesamten Fehlzündungsdetektion verbessert wird.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Modul“ auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und deren Elemente durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der Anmeldung fallen.

Claims

Steuersystem, das zum Steuern eines Verbrennungsmotors (102) ausgebildet ist, umfassend: eine Kurbelwelle (112), die in Ansprechen auf eine Verbrennung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff gedreht wird, welches zumindest einem Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, den der Verbrennungsmotor (102) aufweist; einen Motordrehzahlsensor (114), der ausgebildet ist, um ein Motorausgangsdrehzahlsignal (252) auszugeben, das eine Drehzahl der Kurbelwelle (112) angibt; ein Motorsteuermodul (200), das ausgebildet ist, um eine Menge an Luft und Kraftstoff zu steuern, die dem zumindest einen Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, und eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors (102) basierend auf der Menge an Luft und Kraftstoff zu schätzen; und ein Drehmomentkompensationsmodul (202) in elektronischer Kommunikationsverbindung mit dem Motorsteuermodul (200) und dem Motordrehzahlsensor (114), wobei das Drehmomentkompensationsmodul (202) ausgebildet ist, um zumindest einen schwachen Zylinder (110a, 110b) basierend auf dem Motorausgangsdrehzahlsignal (252) zu ermitteln und um einen Drehmomentkompensationswert, der die geschätzte Drehmomentausgabe anpasst, basierend auf dem schwachen Zylinder (110a, 110b) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentkompensationswert auf einem Betrag eines Kraftstoffverlustes basiert, der aus einer Fehlzündung des zumindest einen schwachen Zylinders (110a, 110b) resultiert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Drehmomentkompensationswert ein Betrag eines Drehmomentverlustes (260) ist, der durch den zumindest einen schwachen Zylinder (110a, 110b) erzeugt wird.
Steuersystem nach Anspruch 2, wobei das Drehmomentkompensationsmodul (202) eine angepasste Drehmomentausgabe (264) basierend auf der geschätzten Drehmomentausgabe und dem Betrag des Drehmomentverlustes (260) ermittelt.
Steuersystem nach Anspruch 3, wobei das Motorsteuermodul (200) eine Fehlzündung des zumindest einen Zylinders (110a, 110b) basierend auf der angepassten Drehmomentausgabe (264) ermittelt.
Steuersystem nach Anspruch 4, wobei die angepasste Drehmomentausgabe (264) eine Differenz zwischen der geschätzten Drehmomentausgabe und dem Betrag des Drehmomentverlustes (260) ist.
Steuersystem nach Anspruch 5, wobei das Drehmomentkompensationsmodul (202) ausgebildet ist, um die geschätzte Drehmomentausgabe basierend auf dem Betrag des Drehmomentverlustes (260) über eine Reihe von Motorzyklen dynamisch anzupassen.
Steuersystem nach Anspruch 6, wobei die Fehlzündung basierend auf einer Nachschlagetabelle ermittelt wird, die zumindest einen gespeicherten Drehmomentwert mit einem entsprechenden Motorausgangsdrehzahl-Schwellenwert verknüpft.
Steuersystem nach Anspruch 7, wobei das Motorsteuermodul (200) die angepasste Drehmomentausgabe (264) mit dem zumindest einen gespeicherten Drehmomentwert, der in der Nachschlagetabelle aufgelistet ist, vergleicht, um den entsprechenden Motorausgangsdrehzahl-Schwellenwert zu ermitteln, und die Fehlzündung basierend auf einem Vergleich zwischen dem Motorausgangsdrehzahlsignal (252) und dem ermittelten entsprechenden Motorausgangsdrehzahl-Schwellenwert ermittelt.
Elektronisches Steuermodul (202), das ausgebildet ist, um einen geschätzten Drehmomentausgabewert (250) anzupassen, um eine Fehlzündung zumindest eines Zylinders (110a, 110b) zu kompensieren, den ein Verbrennungsmotor (102) aufweist, wobei das elektronische Steuermodul (202) umfasst: ein Zylinderleistungsmodul (206), das ausgebildet ist, um einen starken Zylinder (110a, 110b) basierend auf einer ersten Verbrennungskraft und einen schwachen Zylinder (110a, 110b) basierend auf einer zweiten Verbrennungskraft, die kleiner als die erste Verbrennungskraft ist, zu ermitteln; ein Kraftstoffberechnungsmodul (208) in elektronischer Kommunikationsverbindung mit dem Zylinderleistungsmodul (206), wobei das Kraftstoffberechnungsmodul (208) ausgebildet ist, um eine Kraftstoffmenge zu ermitteln, die dem zumindest einen schwachen Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird; ein Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul (210) in elektronischer Kommunikationsverbindung mit dem Kraftstoffberechnungsmodul (208), wobei das Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul (210) ausgebildet ist, um den Kraftstoff, der dem zumindest einen schwachen Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, in einen Drehmomentverlustwert (260) umzuwandeln, wobei der Drehmomentverlustwert (260) auf einem Betrag eines Kraftstoffverlustes basiert, der aus einer Fehlzündung des zumindest einen schwachen Zylinders (110a, 110b) resultiert; und ein Drehmomentkorrekturmodul (212) in elektronischer Kommunikationsverbindung mit dem Kraftstoff-Drehmoment-Umwandlungsmodul (201), wobei das Drehmomentkorrekturmodul (212) ausgebildet ist, um einen angepassten Drehmomentausgabewert basierend auf einer Differenz zwischen dem geschätzten Drehmomentausgabewert (250) und dem Drehmomentverlustwert (260) zu erzeugen.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (102), wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das zumindest einem Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, den der Verbrennungsmotor (102) aufweist, verbrannt wird, um eine Kurbelwelle (112) drehend anzutreiben; ein Motorausgangsdrehzahlsignal (252) erzeugt wird, das eine Drehzahl der Kurbelwelle (112) angibt; eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors (102) basierend auf der Menge an Luft und Kraftstoff, die dem zumindest einen Zylinder (110a, 110b) zugeführt wird, geschätzt wird; zumindest ein schwacher Zylinder (110a, 110b) basierend auf dem Motorausgangsdrehzahlsignal (252) ermittelt wird; und ein Drehmomentkompensationswert, der die geschätzte Drehmomentausgabe anpasst, basierend auf dem schwachen Zylinder (110a, 110b) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentkompensationswert anhand eines Betrags eines Kraftstoffverlustes ermittelt wird, der aus einer Fehlzündung des zumindest einen schwachen Zylinders (110a, 110b) resultiert.