DE102015114730A1

DE102015114730A1 - System und Verfahren zum Anpassen von Kraftstoffeinspritzungsparametern während Übergangsereignissen zum Verringern von Partikelemissionen

Info

Publication number: DE102015114730A1
Application number: DE102015114730.0A
Authority: DE
Inventors: Robert S. Levy; David P. Sczomak; Michael J. Lucido; Jonathan T. Shibata
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: CN105443258B; DE102015114730B4; US20160084192A1; CN105443258A; US9695772B2

Abstract

Ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Kraftstoffsteuermodul und ein Modul für eine gewünschte Luft pro Zylinder (APC) und/oder ein Modul für einen vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP). Das Modul für die gewünschte APC ermittelt einen gewünschten Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder eines Motors. Das Modul für den vorausgesagten MAP sagt einen Druck in einem Einlasskrümmer des Motors zu einem zukünftigen Zeitpunkt voraus. Das Kraftstoffsteuermodul passt einen Kraftstoffeinspritzungsparameter des Motors selektiv an basierend auf: einer Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt; und/oder einer Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/054,669, die am 24. September 2014 eingereicht wurde. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Anpassen von Kraftstoffeinspritzungsparametern während Übergangsereignissen zum Verringern von Partikelemissionen.
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 eingespritzt 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.
Wenn ein Motor Luft und Kraftstoff zum Erzeugen des Antriebsdrehmoments verbrennt, erzeugt der Motor neben anderen Emissionen Partikel, die in ein Abgassystem des Motors gelangen. Die Partikel umfassen Ruß oder Rauch, der aus Partikeln mit Mikrometerabmessungen besteht. Die Menge der Partikel, die in die Atmosphäre ausgestoßen wird, kann verringert werden, indem ein Partikelfilter in das Abgassystem des Motors eingebunden wird. Partikelfilter sind jedoch teuer und erhöhen den Abgasgegendruck.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Kraftstoffsteuermodul und ein Modul für eine gewünschte Luft pro Zylinder (APC) und/oder ein Modul für einen vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP). Das Modul für die gewünschte APC ermittelt einen gewünschten Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder eines Motors. Das Modul für den vorausgesagten MAP sagt einen Druck in einem Einlasskrümmer des Motors zu einem zukünftigen Zeitpunkt voraus. Das Kraftstoffsteuermodul passt einen Kraftstoffeinspritzungsparameter des Motors selektiv an basierend auf: einer Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt; und/oder einer Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt.
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 vollständiger verständlich 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;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
4 eine Graphik ist, die beispielhafte Messwerte von Übergangsereignissen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es gibt drei Hauptgründe dafür, dass ein Motor Partikel erzeugt. Erstens kann der Kraftstoff, der in einen Zylinder des Motors eingespritzt wird, auf die Oberseite eines Kolbens in dem Zylinder auftreffen und dort anhaften. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreffen von Kraftstoff kann größer sein, wenn die Kolbenoberfläche kalt ist. Zweitens kann sich der Kraftstoff schlecht mit Luft vermischen, wodurch bewirkt wird, dass lokale Bereiche in dem Zylinder ein fettes Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis (z. B. größer als 1,7) aufweisen. Drittens bewirkt der Kraftstoff, der an der Oberfläche einer Spitze einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung bleibt, eine Diffusionsflamme, die Kohlenstoffablagerungen an der Spitze der Einspritzeinrichtung zurücklässt. Dadurch nimmt typischerweise die Menge an Partikeln, die durch einen Motor erzeugt wird, mit der Zeit zu. Diese Zunahme kann als eine Drift der Einspritzeinrichtung bezeichnet werden.
Ein System und ein Verfahren können verschiedene Kraftstoffeinspritzungsparameter anpassen, um Partikelemissionen zu verringern, und zwar anstatt oder zusätzlich zu der Verwendung eines Partikelfilters zum Verringern von Partikelemissionen. Beispielsweise kann das Auftreffen von Kraftstoff verringert werden, indem mehrere Kraftstoffeinspritzungen für jedes Verbrennungsereignis verwendet werden und indem die Zeiteinstellung der Einspritzung nach Spät verstellt wird. Die Verwendung mehrerer Kraftstoffeinspritzungen kann jedoch die Diffusionsflamme verstärken, und die Verstellung der Zeiteinstellung der Einspritzung nach Spät kann die Zeitspanne verkürzen, die der Luft/Kraftstoff-Vermischung zugeteilt wird. Die Luft-Kraftstoff-Vermischung kann durch die Verwendung mehrerer Kraftstoffeinspritzungen und die Verstellung der Zeiteinstellung der Einspritzung nach Früh verbessert werden, um die Bewegung der Ladung zu verstärken, um die Verdampfung zu verbessern und um die Zeitspanne zu verlängern, die der Luft-Kraftstoff-Vermischung zugeteilt wird. Wie vorstehend festgestellt wurde, können mehrere Kraftstoffeinspritzungen jedoch die Diffusionsflamme verstärken, und das Verstellen der zeitlichen Einstellung der Einspritzung nach Früh kann das Auftreffen des Kraftstoffs verstärken. Die Diffusionsflamme kann verringert werden, indem die Verwendung mehrerer Einspritzungen begrenzt wird und indem dadurch die Anzahl von Schließereignissen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verringert wird.
Die Menge an Partikeln, die durch einen Motor erzeugt wird, ist typischerweise während Übergangsereignissen oder Zeitdauern mit Übergangs-Betriebsbedingungen relativ zu der Menge an Partikeln größer, die durch den Motor während Zeitdauern mit stationären Motorbetriebsbedingungen erzeugt wird. Übergangsereignisse treten auf, wenn der Betrag des Drehmoments, der durch einen Motor erzeugt wird, schnell zunimmt, beispielsweise dann, wenn ein Fahrer ein Gaspedal bis zu einer weit offenen Drosselposition niederdrückt. Im Gegensatz dazu treten Zeitdauern mit stationären Motorbetriebsbedingungen auf, wenn der Betrag des Drehmoments, der durch einen Motor erzeugt wird, relativ konstant ist.
Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung verringert Partikelemissionen, indem ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsparameter während Übergangsereignissen angepasst werden. Die Kraftstoffeinspritzungsparameter umfassen die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen für jedes Verbrennungsereignis, eine Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, relativ zu einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, die für ein Verbrennungsereignis eingespritzt wird, die Zeiteinstellung der Einspritzung und/oder den Kraftstoffeinspritzungsdruck. Das System und das Verfahren passt die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf bestimmten Messwerten der Übergangsereignisse an, um ein Gleichgewicht zwischen der Verringerung des Auftreffens des Kraftstoffs, der Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Vermischung und der Verringerung der Diffusionsflamme zu schaffen.
Bei einem Beispiel passen das System und das Verfahren die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf dem Ausmaß eines Übergangsereignisses sowie basierend auf der momentanen Motordrehzahl und dem momentanen Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder des Motors bei dem Beginn des Übergangsereignisses an. Das System und das Verfahren nähern das Ausmaß des Übergangsereignisses unter Verwendung eines Indikators einer zukünftigen Motorlast an, wie beispielsweise einer Änderung in einem gewünschten Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder des Motors. Bei einem weiteren Beispiel erhöhen das System und das Verfahren die Anzahl der Einspritzungen pro Verbrennungsereignis, und/oder sie verstellen die Zeiteinstellung der Einspritzung nach Spät, wenn das Ausmaß des Übergangsereignisses zunimmt und/oder wenn die momentane Motordrehzahl und die momentane Luft pro Zylinder zunehmen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst ein 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.
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 einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Einspritzeinrichtungs-Aktuatormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 kann Kraftstoff an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 einspritzen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 den Kraftstoff direkt in die Zylinder, wie in 1 gezeigt ist, oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, einspritzen. Das Einspritzeinrichtungs-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/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 zum Erzeugen eines Zündfunkens 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 Zündfunken-Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
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 und 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 ECM 114 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Ventil-Aktuatormodul 158 angewiesen wird, das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 zu deaktivieren. Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 deaktivieren, indem das Einlassventil 122 von der Einlass-Nockenwelle 140 entkoppelt wird. Auf ähnliche Weise kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Öffnen des Auslassventils 130 deaktivieren, indem das Auslassventil 130 von der Auslass-Nockenwelle 142 abgekoppelt wird. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 unter Verwendung anderer Einrichtungen als Nockenwellen steuern, wie beispielsweise unter der Verwendung elektromagnetischer oder elektrohydraulischer Aktuatoren.
Ein Kraftstoffsystem 160 liefert Kraftstoff für eine Zuführung zu den Zylindern an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125. Das Kraftstoffsystem 160 umfasst einen Kraftstofftank 162, eine Niederdruckpumpe 164, eine erste Kraftstoffleitung 166, eine Hochdruckpumpe 168, eine zweite Kraftstoffleitung 170 und eine Kraftstoffleiste 172. Die Niederdruckpumpe 164 führt den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 162 über die erste Kraftstoffleitung 166 der Hochdruckpumpe 168 zu. Die Niederdruckpumpe 164 kann eine elektrische Pumpe sein.
Die Hochdruckpumpe 168 setzt den Kraftstoff aus der ersten Kraftstoffleitung 166 unter Druck und führt den unter Druck stehenden Kraftstoff über die zweite Kraftstoffleitung 170 der Kraftstoffleiste 172 zu. Die Hochdruckpumpe 168 kann durch die Einlassnockenwelle 140 und/oder die Auslassnockenwelle 142 angetrieben werden. Die Kraftstoffleiste 172 verteilt den unter Druck stehenden Kraftstoff auf eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors 102, beispielsweise auf die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125.
Das ECM 114 steuert ein Pumpen-Aktuatormodul 174, welches die Ausgabe der Niederdruckpumpe 164 und der Hochdruckpumpe 168 regelt, um einen gewünschten Druck in der ersten Kraftstoffleitung 166 bzw. in der Kraftstoffleiste 172 zu erreichen. Ein Sensor 176 für den Kraftstoffdruck auf der niedrigen Seite (LFP-Sensor) misst den Druck des Kraftstoffs in der ersten Kraftstoffleitung 166, der als ein Druck auf der niedrigen Seite bezeichnet werden kann. Ein Sensor 178 für den Kraftstoffdruck auf der hohen Seite (HFP-Sensor) misst den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleiste 172, der als ein Kraftstoffdruck auf der hohen Seite bezeichnet werden kann. Der LFP-Sensor 176 und der HFP-Sensor 178 können den Druck auf der niedrigen Seite und den Druck auf der hohen Seite an das Pumpen-Aktuatormodul 174 liefern, das wiederum den Druck auf der niedrigen Seite und den Druck auf der hohen Seite an das ECM 114 liefern kann. Alternativ können der LFP-Sensor 176 und der HFP-Sensor 178 den Druck auf der niedrigen Seite und den Druck auf der hohen Seite direkt an das ECM 114 liefern.
Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 verwendet Signale der Sensoren, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) 194 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 114 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul (HCM) 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen. Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator wirken, 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.
Das ECM 114 verringert Partikelemissionen, indem ein mehr oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsparameter während Übergangsereignissen angepasst werden. Die Krafstoffeinspritzungsparameter umfassen die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen für jedes Verbrennungsereignis, eine Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, relativ zu einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, die für ein Verbrennungsereignis eingespritzt wird, die zeitliche Einstellung der Einspritzung und/oder den Kraftstoffeinspritzungsdruck (d. h. den Druck des Kraftstoffs, welcher der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 125 zugeführt wird). Das ECM 114 passt die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf bestimmten Messwerten der Übergangsereignisse an, um ein Gleichgewicht zwischen der Verringerung des Auftreffens des Kraftstoffs, dem Verbessern der Luft-Kraftstoff-Vermischung und der Verringerung der Diffusionsflamme zu schaffen. Die Messwerte können das Ausmaß eines Übergangsereignisses und auch die momentane Motordrehzahl und den momentanen Betrag der Luftströmung für jeden Zylinder des Motors 102 bei dem Beginn des Übergangsereignisses umfassen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Drehmomentanforderungsmodul 202. Das Drehmomentanforderungsmodul 202 ermittelt eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104. Gemäß einem Beispiel speichert das Drehmomentanforderungsmodul 202 eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein gewünschtes Drehmoment, und es ermittelt die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf einer ausgewählten der Abbildungen. Das Drehmomentanforderungsmodul 202 kann die Fahrerdrehmomentanforderung auch basierend auf dem Krümmerdruck von dem MAP-Sensor 184 und/oder der momentanen Luft pro Zylinder (dem momentanen Betrag der Luftströmung für jeden Zylinder des Motors 102) ermitteln.
Das Drehmomentanforderungsmodul 202 kann zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung und anderen Drehmomentanforderungen 204 vermitteln und eine der Drehmomentanforderungen ausgeben, die während der Vermittlung ausgewählt wird. Die Drehmomentanforderungen 204 können eine Drehmomentverringerung umfassen, die von einem Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf tritt auf, wenn das Achsendrehmoment die Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegenüber der Straßenoberfläche zu rutschen. Die Drehmomentanforderungen 204 können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
Die Drehmomentanforderungen 204 können auch Bremsmanagementanforderungen und Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Bremsmanagementanforderungen können das Achsendrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Achsendrehmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen übersteigt, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Die Drehmomentanforderungen aufgrund überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit können das Achsendrehmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Drehmomentanforderungen 204 können auch von Fahrzeugstabilitäts-Kontrollsystemen erzeugt werden.
Die Drehmomentanforderungen 204 können auch eine Getriebedrehmomentanforderung, eine Startdrehmomentanforderung und eine Motorkapazitäts-Drehmomentanforderung umfassen. Getriebedrehmomentanforderungen können durch das TCM 194 erzeugt werden, um ein Schalten des Getriebes zu erleichtern. Startdrehmomentanforderungen können erzeugt werden, während das Fahrzeug in Gang gesetzt wird (von Null beschleunigt), um die Beschleunigung des Fahrzeugs zu steuern. Motorkapazitäts-Drehmomentanforderungen können sicherstellen, dass die ausgewählte Drehmomentanforderung innerhalb eines Bereichs liegt, der durch die minimale und die maximale Drehmomentkapazität des Motors 102 definiert ist.
Ein Modul 206 für eine gewünschte Luft pro Zylinder (APC) ermittelt einen gewünschten Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder des Motors 102. Das Modul 206 für die gewünschte APC kann die gewünschte Luft pro Zylinder basierend auf der Drehmomentanforderung ermitteln, die durch das Drehmomentanforderungsmodul 202 ausgegeben wird. Beispielsweise kann das Modul 206 für die gewünschte APC die gewünschte Luft pro Zylinder basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Drehmomentanforderung und der gewünschten Luft pro Zylinder ermitteln. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert werden. Das Modul 206 für die gewünschte APC kann die gewünschte Luft pro Zylinder ausgeben.
Das Modul 206 für die gewünschte APC kann einen gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder über eine vorbestimmte Zeitdauer oder einen vorbestimmten Betrag der Kurbelwellendrehung ermitteln. Beispielsweise kann das Modul 206 für die gewünschte APC die gewünschte Luft pro Zylinder mit einer vorbestimmten Rate (z. B. 12,5 Millisekunden) ermitteln, und das Modul 206 für die gewünschte APC kann den Mittelwert eines Satzes von Werten für die gewünschte Luft pro Zylinder über die letzten zwei Motorzyklen ermitteln. Jeder Motorzyklus entspricht zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein neuer Wert für die gewünschte Luft pro Zylinder ermittelt wird, kann das Modul 206 für die gewünschte APC den ältesten Wert der gewünschten Luft pro Zylinder aus dem Satz entfernen, den neuesten Wert der gewünschten Luft pro Zylinder zu dem Satz hinzufügen und den Mittelwert des Satzes der Werte für die gewünschte Luft pro Zylinder ermitteln. Daher kann der Mittelwert als ein gleitender Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder bezeichnet werden. Das Modul 206 für die gewünschte APC kann den gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder ausgeben.
Ein Modul 208 für eine momentane Luft pro Zylinder (APC) ermittelt die momentane Luft pro Zylinder. Das Modul 208 für die momentane APC kann die momentane Luft pro Zylinder basierend auf der Massenströmungsrate der Luft, die durch den MAF-Sensor 186 gemessen wird, und der Anzahl aktiver Zylinder in dem Motor 102 ermitteln. Beispielsweise kann das Modul 208 für die momentane APC das Produkt der Massenströmungsrate der Luft und einer entsprechenden Zeitdauer durch die Anzahl aktiver Zylinder dividieren, um die momentane Luft pro Zylinder zu erhalten. Das Modul 208 für die momentane APC gibt die momentane Luft pro Zylinder aus.
Ein Modul 212 für einen vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP) sagt den Druck in dem Einlasskrümmer 110 zu einem zukünftigen Zeitpunkt voraus. Das Modul 212 für den vorausgesagten MAP kann den Krümmerdruck basierend auf dem Krümmerdruck, der durch den MAP-Sensor 184 gemessen wird, und basierend auf der momentanen Luft pro Zylinder von dem Modul 208 für die momentane APC voraussagen. Beispielsweise kann das Modul 212 für den vorausgesagten MAP den Krümmerdruck basierend auf einer Beziehung zwischen dem gegenwärtigen Krümmerdruck, der gegenwärtigen Luft pro Zylinder und dem vorausgesagten Krümmerdruck voraussagen. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert sein. Das Modul 212 für den vorausgesagten MAP gibt den vorausgesagten Krümmerdruck aus.
Ein Motordrehzahlmodul 210 ermittelt die momentane Motordrehzahl. Das Motordrehzahlmodul 210 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann das Motordrehzahlmodul 210 die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer berechnen, die verstreicht, wenn die Kurbelwelle eine oder mehrere Umdrehungen vollendet. Das Motordrehzahlmodul 210 gibt die momentane Motordrehzahl aus.
Ein Kraftstoffsteuermodul 214 verringert Partikelemissionen, indem ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsparameter während Übergangsereignissen angepasst werden. Die Kraftstoffeinspritzungsparameter umfassen die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen für jedes Verbrennungsereignis, eine Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, relativ zu einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, der für ein Verbrennungsereignis eingespritzt wird, die Zeiteinstellung der Einspritzung und/oder den Kraftstoffeinspritzungsdruck. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen, die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, und die Zeiteinstellung der Einspritzung unter Verwendung eines Einspritzeinrichtungs-Steuersignals 216 anpassen, das an das Einspritzeinrichtungs-Aktuatormodul 124 gesendet wird. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann den Kraftstoffeinspritzungsdruck unter Verwendung eines Pumpensteuersignals 218 anpassen, das an das Pumpen-Aktuatormodul 174 gesendet wird.
Das Kraftstoffsteuermodul 214 passt die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf bestimmten Messwerten der Übergangsereignisse an, um ein Gleichgewicht zwischen der Verringerung des Auftreffens des Kraftstoffs, der Verstärkung der Luft-Kraftstoff-Vermischung und der Verringerung der Diffusionsflamme zu schaffen. Die Messwerte der Übergangsereignisse umfassen das Ausmaß eines Übergangsereignisses und auch die momentane Motordrehzahl sowie die momentane Luft pro Zylinder zu einem ersten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt kann dem Beginn des Übergangsereignisses entsprechen.
Gemäß einem Beispiel erhöht das Kraftstoffsteuermodul 214 die Anzahl der Einspritzungen pro Verbrennungsereignis, und/oder es verstellt die Zeiteinstellung der Einspritzung nach Spät, wenn das Ausmaß des Übergangsereignisses zunimmt und/oder wenn die momentane Motordrehzahl und die momentane Luft pro Zylinder zunehmen. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 214 die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der momentanen Motordrehzahl, der momentanen Luft pro Zylinder und dem Ausmaß des Übergangsereignisses anpassen. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert sein.
Das Kraftstoffsteuermodul 214 verwendet einen Indikator einer zukünftigen Motorlast, beispielsweise einer Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder oder einer Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck, als eine Näherung des Ausmaßes des Übergangsereignisses. Gemäß einem Beispiel nähert das Kraftstoffsteuermodul 214 das Ausmaß des Übergangsereignisses unter Verwendung einer Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder von dem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt an. Der zweite Zeitpunkt kann dem Ende des Übergangsereignisses entsprechen. Gemäß einem anderen Beispiel nähert das Kraftstoffsteuermodul 214 das Ausmaß des Übergangsereignisses unter Verwendung einer Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt an.
Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt bei 302 ein Verfahren zum Anpassen von Kraftstoffeinspritzungsparametern während Übergangsbedingungen, um Partikelemissionen zu verringern. Das Verfahren ist im Zusammenhang der Module beschrieben, die in die beispielhafte Implementierung des ECM 114, die in 2 gezeigt ist, eingebunden sind, um die Funktionen weiter zu beschreiben, die durch diese Module ausgeführt werden. Die speziellen Module, welche die Schritte des Verfahrens ausführen, können jedoch von denjenigen verschieden sein, welche nachstehend beschrieben sind, und/oder das Verfahren kann unabhängig von den Modulen von 2 implementiert werden. Beispielsweise kann das Verfahren durch ein einziges Modul implementiert sein.
Bei 304 ermittelt das Motordrehzahlmodul 210 die momentane Motordrehzahl zu einem ersten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt kann dem Beginn eines Übergangsereignisses entsprechen. Bei 306 ermittelt das Modul 208 für die momentane APC die momentane Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt. Bei 308 ermittelt das Kraftstoffsteuermodul 214 eine Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder von dem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt. Der zweite Zeitpunkt kann dem Ende des Übergangsereignisses entsprechen.
Bei 312 ermittelt das Kraftstoffsteuermodul 214 einen Schwellenwert. Wie nachstehend in weiterem Detail erläutert wird, vergleicht das Kraftstoffsteuermodul 214 die Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder mit dem Schwellenwert, um zu ermitteln, ob die Kraftstoffeinspritzungsparameter angepasst werden sollen. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann den Schwellenwert basierend auf der momentanen Motordrehzahl zu dem ersten Zeitpunkt und der momentanen Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt ermitteln. Beispielsweise kann das Kraftstoffsteuermodul 214 den Schwellenwert basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der momentanen Motordrehzahl zu dem ersten Zeitpunkt, der momentanen Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt und dem Schwellenwert ermitteln. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert sein.
Bei 312 ermittelt das Kraftstoffsteuermodul 214, ob die Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder größer als der Schwellenwert ist. Wenn die Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder größer als der Schwellenwert ist, fährt das Kraftstoffsteuermodul 214 bei 314 fort und passt einen oder mehrere der Kraftstoffeinspritzungsparameter von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert an. Ansonsten fährt das Kraftstoffsteuermodul 214 bei 316 fort und passt die Kraftstoffeinspritzungsparameter nicht an.
Bei 318 hält das Kraftstoffsteuermodul 214 die Kraftstoffeinspritzungsparameter für eine erste Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) auf dem zweiten Wert. Bei 320 passt das Kraftstoffsteuermodul 214 die Kraftstoffeinspritzungsparameter von dem zweiten Wert auf den ersten Wert an. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann die Kraftstoffeinspritzungsparameter über eine zweite Zeitdauer von dem zweiten Wert auf den ersten Wert anpassen (z. B. rampenartig erhöhen oder rampenartig verringern). Die erste und die zweite Zeitdauer können vorbestimmt sein. Zusätzlich kann das Kraftstoffsteuermodul 212 die erste und die zweite Zeitdauer basierend auf der momentanen Motordrehzahl, der Temperatur eines Kolbens in einem Zylinder des Motors 102 und/oder der Temperatur einer Verbrennungskammer, die dem Zylinder zugeordnet ist, anpassen. Gemäß einem Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 212 die erste und die zweite Zeitdauer verkürzen, wenn die momentane Motordrehzahl zunimmt, und umgekehrt. Die Kraftstoffeinspritzungsparameter können wiederum über eine kleine Anzahl von Verbrennungsereignissen bezogen auf die Anzahl von Verbrennungsereignissen angepasst werden, über welche die Kraftstoffeinspritzungsparameter angepasst werden würden, wenn die erste und die zweite Zeitdauer nicht verkürzt werden würden.
Gemäß einem anderen Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 212 die erste und die zweite Zeitdauer verkürzen, wenn die Änderungsrate in der Kolbentemperatur und/oder der Verbrennungskammertemperatur zunimmt, und umgekehrt. Das Kraftstoffsteuermodul 212 kann die Kolbentemperatur und/oder die Verbrennungskammertemperatur basierend auf Motorbetriebsbedingungen schätzen. Die Motorbetriebsbedingungen können die Motordrehzahl, die Luft pro Zylinder, die Einlasslufttemperatur, die Motorkühlmitteltemperatur, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und den Zündfunkenzeitpunkt umfassen.
Wenn die Temperatur des Motors 102 zunimmt, kann die Menge der Partikelemissionen abnehmen, die durch den Motor 102 während Übergangsereignissen erzeugt werden. Daher kann das Kraftstoffsteuermodul 214 den Schwellenwert basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur von dem ECT-Sensor 182 anpassen. Das Kraftstoffsteuermodul 214 kann den Schwellenwert beispielsweise erhöhen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als eine erste Temperatur ist. Die erste Temperatur kann eine vorbestimmte Temperatur sein (z. B. 90°C). Alternativ kann das Kraftstoffsteuermodul 214 dann, wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als die erste Temperatur ist, den Betrag verringern, um den die Kraftstoffeinspritzungsparameter angepasst werden. Gemäß einem Beispiel kann das Kraftstoffsteuermodul 214 dann, wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als die erste Temperatur ist, die Kraftstoffeinspritzungsparameter unabhängig davon nicht anpassen, ob die Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder größer als der Schwellenwert ist.
In der vorstehenden Beschreibung ermittelt das Kraftstoffsteuermodul 214 einen Schwellenwert basierend auf der momentanen Motordrehzahl und der momentanen Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt, und es passt die Kraftstoffeinspritzungsparameter an, wenn eine Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder größer als der Schwellenwert ist. Das Kraftstoffsteuermodul 214 ermittelt jedoch möglicherweise keinen Schwellenwert. Stattdessen kann das Kraftstoffsteuermodul 214 die Kraftstoffeinspritzungsparameter basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der momentanen Motordrehzahl zu dem ersten Zeitpunkt, der momentanen Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt und der Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt ermitteln. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung verkörpert sein.
Nun auf 4 Bezug nehmend, sind ein Pedalpositionssignal 402 und ein Signal 404 für eine momentane Luft pro Zylinder (momentane APC) bezogen auf eine x-Achse 406, eine erste y-Achse 408 und eine zweite y-Achse 410 aufgetragen. Die x-Achse 406 repräsentiert die Zeit in Sekunden. Die erste y-Achse 408 repräsentiert den Prozentanteil für das Niederdrücken eines Gaspedals. Die zweite y-Achse 410 repräsentiert die Luft pro Zylinder in Milligramm.
Bei 412 ist der Motor im Leerlauf, das Fahrzeug befindet sich im Schiebebetrieb, und beliebige Übergangsereignisse, die auftreten, können als langsame oder leichte Übergangsereignisse charakterisiert werden. Daher können ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung Kraftstoffeinspritzungsparameter bezüglich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Leistung optimieren. Die optimierten Kraftstoffeinspritzungsparameter können bezüglich der Verringerung von Partikelemissionen relativ zu den Kraftstoffeinspritzungsparametern während mittlerer oder großer Übergangsereignisse weniger beeinträchtigt sein. Gemäß einem Beispiel können die optimierten Kraftstoffeinspritzungsparameter eine einzelne Einspritzung für jedes Verbrennungsereignis und einen Basiszeitpunkt für den Start der Einspritzung (Basis-SOI-Zeitpunkt) umfassen (z. B. 300 Grad vor dem TDC).
Wie vorstehend erläutert wurde, können das System und das Verfahren eine Änderung in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder als eine Näherung des Ausmaßes eines Übergangsereignisses verwenden. Ein leichtes Übergangsereignis kann Änderungen in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder entsprechen, die geringer als 4 Milligramm sind. Mittlere Übergangsereignisse können Änderungen in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder entsprechen, die von 4 Milligramm bis 7 Milligramm reichen. Große Übergangsereignisse können Änderungen in dem gleitenden Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder entsprechen, die größer als oder gleich 8 Milligramm sind.
Bei 414 tritt ein mittleres Übergangsereignis bei einer geringen Motordrehzahl und einer geringen Motorlast auf. In Ansprechen darauf können das System und das Verfahren die Anzahl der Einspritzungen für jedes Verbrennungsereignis von Eins auf Zwei erhöhen. Zusätzlich können das System und das Verfahren die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespitzt wird, relativ zu der Gesamtmenge des Kraftstoffs optimieren, der für ein einzelnes Verbrennungsereignis eingespritzt wird. Beispielsweise können das System und das Verfahren 50 Prozent der Gesamtmenge bei jeder der zwei Einspritzungen einspritzen. Das System und das Verfahren können für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) damit fortfahren, zwei Einspritzungen für jedes Verbrennungsereignis auszuführen, und sie können anschließend zur Ausführung einer einzelnen Einspritzung für jedes Verbrennungsereignis zurückkehren, wenn die vorbestimmte Zeitdauer endet.
Eine Motordrehzahl, die kleiner als oder gleich 800 Umdrehungen pro Minute (RPM) ist, kann als eine geringe Motordrehzahl bezeichnet werden. Eine Motordrehzahl, die in einem Bereich von 800 RPM bis 3000 RPM liegt, kann als eine mittlere Motordrehzahl bezeichnet werden. Eine Motordrehzahl, die größer als 3000 RPM ist, kann als eine hohe Motordrehzahl bezeichnet werden.
Das System und das Verfahren können das Signal 404 für die momentane APC als eine Näherung der Motorlast verwenden. Eine momentane APC, die kleiner als oder gleich 100 Milligramm ist, kann einer geringen Motorlast entsprechen. Eine momentane APC, die innerhalb eines Bereichs von 100 Milligramm bis 300 Milligramm liegt, kann als eine mittlere Motorlast bezeichnet werden. Eine momentane APC, die größer als 300 Milligramm ist, kann einer hohen Motorlast entsprechen.
Bei 416 tritt ein großes Übergangsereignis bei einer geringen Motordrehzahl und einer geringen Motorlast auf. In Ansprechen darauf können das System und das Verfahren die Anzahl der Einspritzungen von Eins auf Drei erhöhen. Zusätzlich können das System und das Verfahren die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, relativ zu der Gesamtmenge des Kraftstoffs optimieren, der für ein einzelnes Verbrennungsereignis eingespritzt wird. Beispielsweise können das System und das Verfahren ungefähr 33 Prozent der Gesamtmenge bei jeder der drei Einspritzungen einspritzen. Das System und das Verfahren können für eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) damit fortfahren, zwei Einspritzungen für jedes Verbrennungsereignis auszuführen, und sie können anschließend zur Ausführung einer einzelnen Einspritzung für jedes Verbrennungsereignis zurückkehren, wenn die vorbestimmte Zeitdauer endet.
Bei 418 tritt ein großes Übergangsereignis bei einer mittleren Motordrehzahl und einer mittleren Motorlast auf. In Ansprechen darauf können das System und das Verfahren die Anzahl der Einspritzungen von Eins auf Zwei erhöhen und die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung eingespritzt wird, relativ zu der Gesamtmenge des Kraftstoffs optimieren, der für ein einzelnes Verbrennungsereignis eingespritzt wird. Das System und das Verfahren können ebenso den SOI-Zeitpunkt um einen vorbestimmten Betrag (z. B. 10 Grad bis 50 Grad) relativ zu dem Basis-SOI-Zeitpunkt nach Spät verstellen.
Das System und das Verfahren können für eine erste Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) damit fortfahren, zwei Einspritzungen für jedes Verbrennungsereignis auszuführen und den SOI-Zeitpunkt nach Spät zu verstellen. Wenn die erste Zeitdauer endet, können das System und das Verfahren eine einzelne Einspritzung für jedes Verbrennungsereignis ausführen. Das System und das Verfahren können auch den SOI-Zeitpunkt über eine zweite Zeitdauer auf den Basis-SOI-Zeitpunkt anpassen. Die erste und die zweite Zeitdauer können vorbestimmt sein und/oder basierend auf der Motordrehzahl, der Kolbentemperatur und/oder der Verbrennungskammertemperatur angepasst werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Ausdruck Modul durch den Ausdruck Schaltung ersetzt werden. Der Ausdruck Modul kann sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine Schaltung der kombinatorischen Logik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Speicher kann eine Teilmenge des Ausdrucks computerlesbares Medium bezeichnen. Der Ausdruck computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehenden elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und dieses kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen und/oder auf diese angewiesen sein.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein gewünschter Betrag einer Luftströmung für jeden Zylinder eines Motors ermittelt wird; und/oder ein Druck in einem Einlasskrümmer des Motors zu einem zukünftigen Zeitpunkt vorausgesagt wird; und ein Kraftstoffeinspritzungsparameter des Motors selektiv angepasst wird basierend auf: einer Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt; und/oder einer Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Kraftstoffeinspritzungsparameter ferner basierend auf einer gemessenen Motordrehzahl zu dem ersten Zeitpunkt und einer momentanen Luft pro Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die momentane Luft pro Zylinder basierend auf einer gemessenen Massenströmungsrate der Luft, die zu dem ersten Zeitpunkt in den Einlasskrümmer strömt, und einer Anzahl von Zylindern in dem Motor ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Kraftstoffeinspritzungsparameter ferner basierend auf einer Änderung in einem Mittelwert der gewünschten Luft pro Zylinder und/oder des vorausgesagten Krümmerdrucks über eine vorbestimmte Anzahl von Motorzyklen angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungsparameter eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen für ein Verbrennungsereignis, eine Kraftstoffmenge, die für jede Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, relativ zu einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, der für das Verbrennungsereignis eingespritzt wird, eine zeitliche Einstellung der Kraftstoffeinspritzung und/oder einen Kraftstoffeinspritzungsdruck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass der Kraftstoffeinspritzungsparameter angepasst wird, wenn die Änderung der gewünschten Luft pro Zylinder und/oder die Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass dann, wenn die Änderung der gewünschten Luft pro Zylinder und/oder die Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck größer als der Schwellenwert ist: die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen für jedes Verbrennungsereignis erhöht wird; und/oder die Zeiteinstellung der Kraftstoffeinspritzung nach Spät verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass dann, wenn die Änderung in der gewünschten Luft pro Zylinder und/oder die Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck größer als der Schwellenwert ist, der Kraftstoffeinspritzungsparameter von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert angepasst wird und der Kraftstoffeinspritzungsparameter für eine erste Zeitdauer bei dem zweiten Wert beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass dann, wenn die erste Zeitdauer endet, der Kraftstoffeinspritzungsparameter über eine zweite Zeitdauer von dem zweiten Wert auf den ersten Wert angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass dann, wenn eine Motorkühlmitteltemperatur größer als eine erste Temperatur ist: der Schwellenwert erhöht wird und/oder der Betrag, um den der Kraftstoffeinspritzungsparameter angepasst wird, basierend auf der Änderung der gewünschten Luft pro Zylinder und/oder der Änderung in dem vorausgesagten Krümmerdruck verringert wird.