DE102015118407A1

DE102015118407A1 - Systeme und verfahren zur drosselsteuerung basierend auf einem druckverhältnis

Info

Publication number: DE102015118407A1
Application number: DE102015118407.9A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Whitney; Klaus Pochner; Julian R. Verdejo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN105587412A; US9528453B2; CN105587412B; DE102015118407B4; US20160131061A1

Abstract

Ein Drehmomentanforderungsmodul erzeugt eine Drehmomentanforderung für einen Motor basierend auf einer Fahrereingabe. Ein Modul für eine Modellvoraussagesteuerung (MPC-Modul): identifiziert Sätze möglicher Zielwerte basierend auf der Drehmomentanforderung, wobei jeder der Sätze möglicher Zielwerte Ziel-Druckverhältnisse über ein Drosselventil umfasst; ermittelt vorausgesagte Betriebsparameter für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte; ermittelt Kostenwerte für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte; wählt einen der Sätze möglicher Zielwerte basierend auf den Kostenwerten aus; und legt Zielwerte basierend auf den jeweiligen möglichen Zielwerten des Ausgewählten der Sätze festlegt, wobei die Zielwerte ein Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil umfassen. Ein Zielflächenmodul ermittelt eine Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis. Ein Drossel-Aktuatormodul steuert das Drosselventil basierend auf der Ziel-Öffnung.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/076,506, die am 7. November 2014 eingereicht wurde. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Motorsteuersysteme und -verfahren für Fahrzeuge.
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 Soll-Luft/Kraftstoffgemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine Soll-Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentausgabe des Motors.
Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoffgemisch, 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.
Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um das Motorausgangsdrehmoment zum Erreichen eines Soll-Drehmoments zu steuern. Herkömmliche Motorsteuersysteme steuern das Motorausgangsdrehmoment jedoch nicht so genau wie gewünscht. Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersysteme kein schnelles Ansprechen auf Steuersignale oder stimmen die Motordrehmomentsteuerung nicht zwischen verschiedenen Einrichtungen ab, die das Motorausgangsdrehmoment beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motorsteuersystem eines Fahrzeugs umfasst: ein Drehmomentanforderungsmodul, das eine Drehmomentanforderung für einen Motor basierend auf einer Fahrereingabe erzeugt; und ein Modul zur Modellvoraussagesteuerung (MPC-Modul), das: Sätze möglicher Zielwerte basierend auf der Drehmomentanforderung identifiziert, wobei jeder der Sätze möglicher Zielwerte Ziel-Druckverhältnisse über ein Drosselventil umfasst; vorausgesagte Betriebsparameter für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt; Kostenwerte für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt; einen der Sätze möglicher Zielwerte basierend auf den Kostenwerten auswählt; und Zielwerte basierend auf den jeweiligen möglichen Zielwerten des Ausgewählten der Sätze festlegt, wobei die Zielwerte ein Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil umfassen. Ein Zielflächenmodul ermittelt eine Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis. Ein Drossel-Aktuatormodul steuert das Drosselventil basierend auf der Ziel-Öffnung.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt ein Ziel-Krümmerabsolutdruckmodul (Ziel-MAP-Modul) einen Ziel-MAP basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis und einem Drosseleinlassluftdruck (TIAP), und das Zielflächenmodul ermittelt die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-MAP und dem Ziel-Druckverhältnis.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt ein Modul für eine Zielluft pro Zylinder (Ziel-APC-Modul) eine Ziel-APC basierend auf dem Ziel-MAP sowie einem Ziel-Einlass- und einem Ziel-Auslassphasenwinkel, und das Ziel-Flächenmodul ermittelt die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf der Ziel-APC und dem Ziel-Druckverhältnis.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt ein Ziel-Luftmassenströmungsratenmodul (Ziel-MAF-Modul) eine Ziel-MAF durch das Drosselventil basierend auf der Ziel-APC, und das Ziel-Flächenmodul ermittelt die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis, der Ziel-MAF und dem TIAP.
Gemäß weiteren Merkmalen wandelt ein Umwandlungsmodul die Ziel-Öffnungsfläche in ein Ziel-Tastverhältnis um, und das Drossel-Aktuatormodul wendet Signale, die auf dem Ziel-Tastverhältnis basieren, auf das Drosselventil an.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt ein Referenzmodul ein Referenz-Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf der Drehmomentanforderung, und das MPC-Modul ermittelt die Kostenwerte für die Sätze möglicher Zielwerte basierend auf Differenzen zwischen den möglichen Ziel-Druckverhältnissen der jeweiligen Sätze und dem Referenz-Druckverhältnis.
Gemäß weiteren Merkmalen gibt ein Zielbeschränkungsmodul ein maximales und ein minimales Druckverhältnis über das Drosselventil aus, und das MPC-Modul wählt einen der Sätze möglicher Zielwerte mit möglichen Ziel-Druckverhältnissen aus, die zwischen dem maximalen und dem minimalen Druckverhältnis liegen.
Gemäß weiteren Merkmalen legt das Zielbeschränkungsmodul das maximale Druckverhältnis über das Drosselventil auf einen vorbestimmten Wert fest.
Gemäß weiteren Merkmalen legt das Zielbeschränkungsmodul das minimale Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern fest.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst jeder der Sätze möglicher Zielwerte mögliche Ziel-Öffnungen für ein Ladedruck-Regelventil, mögliche Ziel-Öffnungen für ein Abgasrückführungsventil (Ziel-AGR-Ventilöffnungen), mögliche Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und mögliche Ziel-Auslassphasenstellerwinkel; und die Zielwerte umfassen ferner eine Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil, eine Ziel-AGR-Ventilöffnung, einen Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und einen Ziel-Auslassphasenstellerwinkel. Ein Ladedruck-Aktuatormodul steuert eine Öffnung eines Ladedruck-Regelventils, das einem Turbolader zugeordnet ist, basierend auf der Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil, ein AGR-Aktuatormodul steuert eine Öffnung eines AGR-Ventils basierend auf der Ziel-AGR-Ventilöffnung; und ein Phasensteller-Aktuatormodul steuert eine Einlass- sowie eine Auslass-Ventilphaseneinstellung basierend auf dem Ziel-Einlass- bzw. dem Ziel-Auslassphasenstellerwinkel.
Ein Motorsteuerverfahren umfasst: dass eine Drehmomentanforderung für einen Motor basierend auf einer Fahrereingabe erzeugt wird; und dass unter Verwendung einer Modellvoraussagesteuerung (MPC): Sätze möglicher Zielwerte basierend auf der Drehmomentanforderung identifiziert werden, wobei jeder der Sätze möglicher Zielwerte Ziel-Druckverhältnisse über ein Drosselventil umfasst; vorausgesagte Betriebsparameter für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt werden; Kostenwerte für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt werden; einer der Sätze möglicher Zielwerte basierend auf den Kostenwerten ausgewählt wird; und Zielwerte basierend auf den jeweiligen möglichen Zielwerten des Ausgewählten der Sätze ausgewählt werden, wobei die Zielwerte ein Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil umfassen. Das Motorsteuerverfahren umfasst ferner: dass eine Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird; und dass das Drosselventil basierend auf der Ziel-Öffnung gesteuert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass ein Ziel-Krümmerabsolutdruck (Ziel-MAP) basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis und einem Drosseleinlassluftdruck (TIAP) ermittelt wird; und dass die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-MAP und dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass eine Zielluft pro Zylinder (Ziel-APC) basierend auf dem Ziel-MAP sowie einem Ziel-Einlass- und einem Ziel-Auslassphasenwinkel ermittelt wird; und dass die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf der Ziel-APC und dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass eine Ziel-Luftmassenströmungsrate (Ziel-MAF) durch das Drosselventil basierend auf der Ziel-APC ermittelt wird; und dass die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis, der Ziel-MAF und dem TIAP ermittelt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass die Ziel-Öffnungsfläche in ein Ziel-Tastverhältnis umgewandelt wird; und dass Signale, die auf dem Ziel-Tastverhältnis basieren, auf das Drosselventil angewendet werden.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst Motorsteuerverfahren ferner: dass ein Referenz-Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf der Drehmomentanforderung ermittelt wird; und dass Kostenwerte für die Sätze möglicher Zielwerte basierend auf Differenzen zwischen den möglichen Ziel-Druckverhältnissen der jeweiligen Sätze und dem Referenz-Druckverhältnis ermittelt werden.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass ein maximales und ein minimales Druckverhältnis über das Drosselventil ausgegeben werden; und dass einer der Sätze möglicher Zielwerte mit möglichen Ziel-Druckverhältnissen, die zwischen dem maximalen und dem minimalen Druckverhältnis liegen, ausgewählt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass das maximale Druckverhältnis über das Drosselventil auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Motorsteuerverfahren ferner: dass das minimale Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern festgelegt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst jeder der Sätze möglicher Zielwerte ferner mögliche Ziel-Öffnungen für ein Ladedruck-Regelventil, mögliche Ziel-Öffnungen für ein Abgasrückführungsventil (Ziel-AGR-Ventilöffnungen), mögliche Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und mögliche Ziel-Auslassphasenstellerwinkel; die Zielwerte umfassen ferner eine Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil, eine Ziel-AGR-Ventilöffnung, einen Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und einen Ziel-Auslassphasenstellerwinkel; und das Motorsteuerverfahren umfasst ferner: dass eine Öffnung eines Ladedruck-Regelventils, das einem Turbolader zugeordnet ist, basierend auf der Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil gesteuert wird; dass eine Öffnung eines AGR-Ventils basierend auf der Ziel-AGR-Ventilöffnung gesteuert wird; und dass eine Einlass- sowie eine Auslass-Ventilphaseneinstellung basierend auf dem Ziel-Einlass- bzw. dem Ziel-Auslassphasenstellerwinkel gesteuert wird.
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 der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Luftsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Flächenmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
5 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Drosselventils, einer Einlass- und einer Auslass-Ventilphaseneinstellung, eines Ladedruck-Regelventils und eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils) unter Verwendung einer Modellvoraussagesteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert eine Drehmomentausgabe eines Motors. Spezieller steuert das ECM Aktuatoren des Motors jeweils basierend auf Zielwerten, die auf einem angeforderten Betrag eines Drehmoments basieren. Beispielsweise steuert das ECM eine Einlass- und eine Auslass-Nockenphaseneinstellung basierend auf einem Ziel-Einlass- und einem Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, ein Drosselventil basierend auf einer Ziel-Drosselöffnung, ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) basierend auf einer Ziel-AGR-Öffnung und ein Ladedruck-Regelventil eines Turboladers basierend auf einer Ziel-Öffnung oder Ziel-Position für das Ladedruck-Regelventil.
Das ECM könnte die Zielwerte einzeln unter Verwendung mehrerer Controller mit einer einzigen Eingabe und einer einzigen Ausgabe (SISO-Controllern) ermitteln, wie beispielsweise unter Verwendung von Proportional-Integral-Ableitungscontrollern (PID-Controllern). Wenn mehrere SISO-Controller verwendet werden, können die Zielwerte jedoch derart festgelegt werden, dass die Systemstabilität zu Lasten möglicher Kraftstoffverbrauchsverringerungen aufrechterhalten wird. Zusätzlich können die Kalibrierung und die Konstruktion der einzelnen SISO-Controller teuer und zeitaufwendig sein.
Das ECM der vorliegenden Offenbarung erzeugt Zielwerte unter Verwendung eines Moduls zur Modellvoraussagesteuerung (MPC-Moduls). Das MPC-Modul identifiziert Sätze möglicher Zielwerte und wählt einen der Sätze möglicher Zielwerte mit einem niedrigsten Kostenwert aus. Das MPC-Modul legt die Zielwerte auf die jeweiligen möglichen Zielwerte des Ausgewählten der Sätze fest.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfassen die Zielwerte, die durch das MPC-Modul erzeugt werden, ein Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil. Spezieller ermittelt das MPC-Modul Sätze möglicher Zielwerte, die mögliche Einlass- und Auslassphasenstellerwinkel, mögliche Ziel-Druckverhältnisse über das Drosselventil, mögliche Ziel-AGR-Ventilöffnungen und mögliche Ziel-Öffnungen für ein Ladedruck-Regelventil umfassen. Das MPC-Modul wählt einen dieser Sätze möglicher Zielwerte aus und legt das Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil auf das mögliche Ziel-Druckverhältnis des Ausgewählten der Sätze fest. Das MPC-Modul legt auch den Ziel-Einlassphasenstellerwinkel, den Ziel-Auslassphasenstellerwinkel, die Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil und die Ziel-AGR-Ventilöffnung auf den möglichen Ziel-Einlassphasenstellerwinkel, den möglichen Ziel-Auslassphasenstellerwinkel, die mögliche Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil bzw. die mögliche Ziel-AGR-Ventilöffnung des ausgewählten der Sätze fest.
Das ECM wandelt das Ziel-Druckverhältnis in eine Ziel-Drosselöffnung um. Indem das MPC-Modul das Ziel-Druckverhältnis erzeugt und indem das Ziel-Druckverhältnis in die Ziel-Drosselöffnung umgewandelt wird, können bessere Drehmoment-Ansprecheigenschaften geschaffen werden als dann, wenn das MPC-Modul die Ziel-Drosselöffnung erzeugt.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Der Motor 102 kann ein Benzin-Verbrennungsmotor mit Funkenzündung sein.
Luft wird durch ein Drosselventil 112 in einen Einlasskrümmer 110 eingelassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoffgemisch. Ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 aktiviert eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114, welche das Luft/Kraftstoffgemisch 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. 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 den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn der Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs den Kolben weg von dem TDC, 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 einen unteren Totpunkt (BDC) erreicht. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC weg 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. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Einrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch nockenlose Ventilaktuatoren. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktiviert wird.
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 Phasensteller-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 (nicht gezeigt) ebenso durch das Phasensteller-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann einen Turbolader aufweisen, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf. Der Kompressor 160-2 komprimiert die Luft, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression), der durch den Turbolader geliefert wird, verringert wird. Ein Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers steuern, indem eine Öffnung des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können zwei oder mehr Turbolader implementiert sein und durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden.
Ein Luftkühler (nicht gezeigt) kann Wärme von der komprimierten Luftladung auf ein Kühlungsmedium übertragen, beispielsweise auf ein Motorkühlmittel oder auf Luft. Ein Luftkühler, der die komprimierte Luftladung unter Verwendung eines Motorkühlmittels kühlt, kann als ein Zwischenkühler bezeichnet werden. Ein Luftkühler, der die komprimierte Luftladung unter Verwendung von Luft kühlt, kann als ein Ladungsluftkühler bezeichnet werden. Die komprimierte Luftladung kann Wärme beispielsweise mittels der Kompression und/oder von Komponenten des Abgassystems 134 aufnehmen. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 basierend auf Signalen von dem ECM 114 gesteuert werden.
Eine Position der Kurbelwelle kann unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen werden. Eine Drehzahl der Kurbelwelle (eine Motordrehzahl) kann basierend auf der Position der Kurbelwelle ermittelt werden. Eine 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).
Ein 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. Eine 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. Ein Druck der Luft, die zu dem Drosselventil 112 geleitet wird, kann unter Verwendung eines Drosseleinlassluftsensors (TIAP) 191 gemessen werden. Eine Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 eingelassen wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das Motorsystem 100 kann auch einen oder mehrere andere Sensoren 193 umfassen, wie beispielsweise einen Umgebungsfeuchtigkeitssensor, einen oder mehrere Klopfsensoren, einen Kompressor-Auslassdrucksensor und/oder einen Drossel-Einlassdrucksensor, einen Positionssensor für das Ladedruck-Regelventil, einen AGR-Positionssensor und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 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 196 in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors 198 abzustimmen.
Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator funktionieren, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Systeme des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als ein Motoraktuator bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 die Öffnung des Drosselventils 112 einstellen, um eine Ziel-Drosselöffnungsfläche zu erreichen. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 steuert die Zündkerzen, um einen Ziel-Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem Kolben-TDC zu erreichen. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 steuert die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, um Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter zu erreichen. Das Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148 und 150 steuern, um einen Ziel-Einlass- bzw. einen Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel zu erreichen. Das AGR-Aktuatormodul 172 kann das AGR-Ventil 170 steuern, um eine Ziel-AGR-Öffnungsfläche zu erreichen. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert das Ladedruck-Regelventil 162, um eine Ziel-Öffnungsfläche für das Ladedruck-Regelventil zu erreichen. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 steuert eine Zylinderdeaktivierung, um eine Zielanzahl von aktivierten oder deaktivierten Zylindern zu erreichen.
Das ECM 114 erzeugt die Zielwerte für die Motoraktuatoren, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Ziel-Motorausgangsdrehmoment erzeugt. Das ECM 114 erzeugt die Zielwerte für die Motoraktuatoren unter Verwendung einer Steuerung mittels eines voraussagenden Modells, wie es nachstehend weiter diskutiert wird.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 umfasst ein Fahrerdrehmomentmodul 202, ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 und ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206. Das ECM 114 kann auch ein Hybridoptimierungsmodul 208 umfassen. Das ECM 114 umfasst auch ein Reserven/Lastenmodul 220, ein Drehmomentanforderungsmodul 224, ein Luftsteuermodul 228, ein Zündfunkensteuermodul 232, ein Zylindersteuermodul 236 und ein Kraftstoffsteuermodul 240.
Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine Fahrerdrehmomentanforderung 254 basierend auf einer Fahrereingabe 255 von dem Fahrereingabemodul 104 ermitteln. Die Fahrereingabe 255 kann beispielsweise auf einer Gaspedalposition und einer Bremspedalposition basieren. Die Fahrereingabe 255 kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrechtzuerhalten. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann eine oder mehrere Abbildungen der Gaspedalposition auf ein Ziel-Drehmoment speichern, und es kann die Fahrerdrehmomentanforderung 254 basierend auf einer Ausgewählten der Abbildungen ermitteln. Das Fahrerdrehmomentmodul 202 kann auch einen oder mehrere Filter anwenden, um Änderungen in der Fahrerdrehmomentanforderung 254 bezüglich der Rate zu begrenzen.
Ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 vermittelt zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung 254 und anderen Achsendrehmomentanforderungen 256. Ein Achsendrehmoment (Drehmoment an den Rädern) kann durch verschiedene Quellen erzeugt werden, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Beispielsweise können die Achsendrehmomentanforderungen 256 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 anderen Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch eine Anforderung einer Drehmomentzunahme umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche in der anderen Richtung rutscht, da das Achsendrehmoment negativ ist.
Die Achsendrehmomentanforderungen 256 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 Achsendrehmomentanforderungen 256 können auch von Fahrzeugstabilitäts-Kontrollsystemen erzeugt werden.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 gibt eine vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und eine Momentandrehmomentanforderung 258 basierend auf den Ergebnissen einer Vermittlung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen 254 und 256 aus. Wie nachstehend beschrieben ist, können die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 von dem Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 durch andere Module des ECM 114 selektiv angepasst werden, bevor sie verwendet werden, um die Motoraktuatoren zu steuern.
Allgemein ausgedrückt kann die Momentandrehmomentanforderung 258 ein Betrag des derzeitigen gewünschten Achsendrehmoments sein, während die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 ein Betrag des Achsendrehmoments sein kann, der kurzfristig benötigt werden kann. Das ECM 114 steuert das Motorsystem 100, um ein Achsendrehmoment zu erzeugen, das gleich der Momentandrehmomentanforderung 258 ist. Verschiedene Kombinationen von Zielwerten können jedoch zum gleichen Achsendrehmoment führen. Das ECM 114 kann daher die Zielwerte anpassen, um einen schnelleren Übergang zu der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 zu ermöglichen, während das Achsendrehmoment weiterhin bei der Momentdrehmomentanforderung 258 gehalten wird.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 254 festgelegt werden. Die Momentandrehmomentanforderung 258 kann unter bestimmten Umständen kleiner als die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 sein, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 254 auf einer vereisten Oberfläche einen Radschlupf verursacht. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Verringerung mittels der Momentandrehmomentanforderung 258 anfordern, und das ECM 114 verringert die Motordrehmomentausgabe auf die Momentandrehmomentanforderung 258. Das ECM 114 führt die Verringerung jedoch derart aus, dass das Motorsystem 100 die Erzeugung der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 schnell wieder aufnehmen kann, sobald der Radschlupf aufhört.
Allgemein ausgedrückt kann die Differenz zwischen der Momentandrehmomentanforderung 258 und der (im Allgemeinen höheren) vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 als eine schnelle Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die schnelle Drehmomentreserve kann den Betrag eines zusätzlichen Drehmoments (oberhalb der Momentandrehmomentanforderung 258) repräsentieren, den das Motorsystem 100 mit einer minimalen Verzögerung zu erzeugen beginnen kann, indem beispielsweise der Zündfunkenzeitpunkt angepasst wird. Schnelle Motoraktuatoren werden verwendet, um das gegenwärtige Achsendrehmoment mit einer minimalen Verzögerung zu erhöhen oder zu verringern. Schnelle Motoraktuatoren sind als Gegenstück zu langsamen Motoraktuatoren definiert.
Allgemein ausgedrückt können die schnellen Motoraktuatoren das Achsendrehmoment schneller als die langsamen Motoraktuatoren verändern. Die langsamen Motoraktuatoren können langsamer als die schnellen Motoraktuatoren auf Änderungen ihrer jeweiligen Zielwerte ansprechen. Ein langsamer Motoraktuator kann beispielsweise mechanische Komponenten umfassen, die Zeit erfordern, um sich in Ansprechen auf eine Änderung des Zielwerts von einer Position in eine andere zu bewegen. Ein langsamer Motoraktuator kann auch durch die Zeitspanne charakterisiert werden, die benötigt wird, damit sich das Achsendrehmoment zu ändern beginnt, sobald der langsame Motoraktuator den veränderten Zielwert zu implementieren beginnt. Allgemein wird diese Zeitspanne für langsame Motoraktuatoren länger als für schnelle Motoraktuatoren sein. Sogar nachdem es sich zu verändern beginnt, kann das Achsendrehmoment zusätzlich länger benötigen, um auf eine Änderung in einem langsamen Aktuator vollständig anzusprechen.
Lediglich beispielhaft kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 ein schneller Aktuator sein. Motoren mit Funkenzündung können Kraftstoffe verbrennen, die beispielsweise Benzin und Ethanol umfassen, indem ein Zündfunken angewendet wird. Im Gegensatz dazu kann das Drossel-Aktuatormodul 116 ein langsamer Aktuator sein.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn der Zündfunkenzeitpunkt zwischen dem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Im Gegensatz dazu benötigen Änderungen in der Drosselöffnungsfläche länger, um das Motorausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drossel-Aktuatormodul 116 verändert die Drosselöffnungsfläche, indem der Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird. Sobald der Zielwert für die Öffnung des Drosselventils 112 verändert wird, gibt es daher eine mechanische Verzögerung, wenn sich das Drosselventil 112 in Ansprechen auf die Änderung von seiner vorhergehenden Position in eine neue Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen basierend auf der Drosselöffnungsfläche Lufttransportverzögerungen in dem Einlasskrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in dem Einlasskrümmer 110 nicht als eine Erhöhung des Motorausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 in dem nächsten Einlasstakt zusätzliche Luft aufnimmt, die zusätzliche Luft komprimiert und den Verbrennungstakt beginnt.
Unter Verwendung dieser Aktuatoren als ein Beispiel kann eine schnelle Drehmomentreserve erzeugt werden, indem die Drosselöffnung auf einen Wert eingestellt wird, der dem Motor 102 ermöglichen würde, die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen. in der Zwischenzeit kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf einer Momentandrehmomentanforderung 258 eingestellt werden, die kleiner als die vorgesagte Drehmomentanforderung 257 ist. Obwohl die Drosselöffnungsfläche eine ausreichende Luftströmung für den Motor 102 erzeugt, um die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 zu erzeugen, wird der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der Momentandrehmomentanforderung 258 nach spät verstellt (was das Drehmoment verringert). Das Motorausgangsdrehmoment wird daher gleich der Momentandrehmomentanforderung 258 sein.
Wenn ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, kann der Zündfunkenzeitpunkt basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 oder einem Drehmoment zwischen der vorausgesagten Drehmomentanforderung 257 und der Momentandrehmomentanforderung 258 eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Zündungsereignis kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 den Zündfunkenzeitpunkt auf einen optimalen Wert zurücksetzen, der dem Motor 102 ermöglicht, das volle Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das mit der bereits vorhandenen Luftströmung erreichbar ist. Das Motorausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 erhöht werden, ohne dass Verzögerungen aufgrund des Änderns der Drosselöffnung wahrgenommen werden.
Das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 kann die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 an ein Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 ausgeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 204 die vorausgesagte Drehmomentanforderung 257 und die Momentandrehmomentanforderung 258 an das Hybridoptimierungsmodul 208 ausgeben.
Das Hybridoptimierungsmodul 208 kann ermitteln, wie viel Drehmoment durch den Motor 102 erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Elektromotor 198 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul 208 gibt dann eine modifizierte vorausgesagte Drehmomentanforderung 259 bzw. eine modifizierte Momentandrehmomentanforderung 260 an das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 aus. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Hybridoptimierungsmodul 208 in dem Hybridsteuermodul 196 implementiert werden.
Die vorausgesagte Drehmomentanforderung und die Momentandrehmomentanforderung, die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Antriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Diese Umwandlung kann vor oder nach dem Hybridoptimierungsmodul 208, als Teil von diesem oder an dessen Stelle auftreten.
Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 vermittelt zwischen Antriebsdrehmomentanforderungen 290, einschließlich der umgewandelten vorausgesagten Drehmomentanforderung und der umgewandelten Momentandrehmomentanforderung. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 erzeugt eine vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und eine vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262. Die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262 können erzeugt werden, indem eine gewinnende Anforderung unter den empfangenen Anforderungen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich können die vermittelten Drehmomentanforderungen erzeugt werden, indem eine der empfangenen Anforderungen basierend auf einer oder mehreren anderen der empfangenen Drehmomentanforderungen modifiziert wird.
Die Antriebsdrehmomentanforderungen 290 können beispielsweise Drehmomentverringerungen zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentzunahmen zum Verhindern eines Abwürgens und Drehmomentverringerungen umfassen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um Gangwechsel aufzunehmen. Die Antriebsdrehmomentanforderungen 290 können auch aus einer Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung resultieren, die das Motorausgangsdrehmoment dann verringert, wenn der Fahrer bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal niederdrückt, um ein Aufbrausen der Motordrehzahl zu verhindern.
Die Antriebsdrehmomentanforderungen 290 können auch eine Motorabschaltanforderung umfassen, die ausgelöst werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können die kritischen Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen blockierten Anlasser, Probleme mit der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen umfassen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt die Vermittlung dann, wenn eine Motorabschaltanforderung vorliegt, die Motorabschaltanforderung als die gewinnende Anforderung aus. Wenn die Motorabschaltanforderung vorliegt, kann das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 Null für die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262 ausgeben.
Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Motorabschaltanforderung den Motor 102 separat von dem Vermittlungsprozess einfach abschalten. Das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206 kann die Motorabschaltanforderung weiterhin empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zu den anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Beispielsweise können alle anderen Drehmomentanforderer informiert werden, dass sie die Vermittlung verloren haben.
Das Reserven/Lastenmodul 220 empfängt die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die vermittelte vorausgesagte Drehmomentanforderung 261 und die vermittelte Momentandrehmomentanforderung 262 anpassen, um eine schnelle Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt anschließend eine angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und eine angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 an das Drehmomentanforderungsmodul 224 aus.
Lediglich beispielhaft kann ein Katalysator-Anspringprozess oder ein Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen erfordern, dass der Zündfunkenzeitpunkt nach spät verstellt wird. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann daher die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 über die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 hinaus erhöhen, um einen nach spät verstellten Zündfunkenzeitpunkt für den Prozess zur Verringerung von Kaltstartemissionen zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel können das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung direkt variiert werden, wie z. B. durch ein Testen des Äquivalenzverhältnisses mittels einer eingreifenden Diagnostik und/oder durch ein Spülen eines neuen Motors. Bevor diese Prozesse beginnen, kann eine schnelle Drehmomentreserve erzeugt oder erhöht werden, um Verringerungen in dem Motorausgangsdrehmoment schnell auszugleichen, die während dieser Prozesse daraus resultieren, dass das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird.
Das Reserven/Lastenmodul 220 kann auch eine Drehmomentreserve in Erwartung einer zukünftigen Last erzeugen, wie z. B. des Betriebs der Servolenkungspumpe oder des Einrückens einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung (A/C-Kompressorkupplung). Die Reserve für das Einrücken der A/C-Kompressorkupplung kann erzeugt werden, wenn der Fahrer die Klimaanlage zum ersten Mal anfordert. Das Reserven/Lastenmodul 220 kann die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 erhöhen, während die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 unverändert belassen wird, um die schnelle Drehmomentreserve zu erzeugen. Dann, wenn die A/C-Kompressorkupplung einrückt, kann das Reserven/Lastenmodul 220 die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 um die geschätzte Last der A/C-Kompressorkupplung erhöhen.
Das Drehmomentanforderungsmodul 224 empfängt die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264. Das Drehmomentanforderungsmodul 224 ermittelt, wie die angepasste vorausgesagte Drehmomentanforderung 263 und die angepasste Momentandrehmomentanforderung 264 erreicht werden. Das Drehmomentanforderungsmodul 224 kann für den Motorentyp spezifisch sein. Beispielsweise kann das Drehmomentanforderungsmodul 224 für Motoren mit Funkenzündung gegenüber Motoren mit Kompressionszündung unterschiedlich implementiert werden oder unterschiedliche Steuerschemata verwenden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Drehmomentanforderungsmodul 224 eine Grenze zwischen den Modulen, die bei allen Motortypen üblich sind, und den Modulen definieren, die für den Motorentyp spezifisch sind. Lediglich beispielhaft können die Motortypen Motoren mit Funkenzündung und Motoren mit Kompressionszündung umfassen. Die Module vor dem Drehmomentanforderungsmodul 224, wie beispielsweise das Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 206, können bei allen Motortypen üblich sein, während das Drehmomentanforderungsmodul 224 und die nachfolgenden Module für den Motorentyp spezifisch sein können.
Das Drehmomentanforderungsmodul 224 ermittelt eine Luftdrehmomentanforderung 265 basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 und der angepassten Momentandrehmomentanforderung 264. Die Luftdrehmomentanforderung 265 kann ein Bremsdrehmoment sein. Das Bremsdrehmoment kann sich auf ein Drehmoment an der Kurbelwelle unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen beziehen.
Zielwerte für Motoraktuatoren, die eine Luftströmung steuern, werden basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 ermittelt. Spezieller ermittelt das Luftsteuermodul 228 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 eine Ziel-Öffnungsfläche 266 für ein Ladedruck-Regelventil, eine Ziel-Drosselöffnungsfläche 267, eine Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268, einen Ziel-Einlass-Nockenphasenstellerwinkel 269 und einen Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 270. Das Luftsteuermodul 228 ermittelt die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil, die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267, die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268, den Ziel-Einlass-Nockenphasenstellerwinkel 269 und den Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 270 unter Verwendung einer Steuerung mittels eines voraussagenden Modells, wie es nachstehend weiter diskutiert wird.
Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert das Ladedruck-Regelventil 162, um die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil zu erreichen. Beispielsweise kann ein erstes Umwandlungsmodul 272 die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil in ein Ziel-Tastverhältnis 274 umwandeln, das auf das Ladedruck-Regelventil 162 angewendet werden soll, und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann ein Signal auf das Ladedruck-Regelventil 162 anwenden, das auf dem Ziel-Tastverhältnis 274 basiert. Bei verschiedenen Implementierungen kann das erste Umwandlungsmodul 272 die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil in eine Ziel-Position (nicht gezeigt) für das Ladedruck-Regelventil umwandeln, und es kann die Ziel-Position für das Ladedruck-Regelventil in das Ziel-Tastverhältnis 274 umwandeln.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 steuert das Drosselventil 112, um die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 zu erreichen. Beispielsweise kann ein zweites Umwandlungsmodul 276 die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 in ein Ziel-Tastverhältnis 278 umwandeln, das auf das Drosselventil 112 angewendet werden soll, und das Drossel-Aktuatormodul 116 kann ein Signal auf das Drosselventil 112 anwenden, welches auf dem Ziel-Tastverhältnis 278 basiert. Bei verschiedenen Implementierungen kann das zweite Umwandlungsmodul 276 die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 in eine Ziel-Drosselposition (nicht gezeigt) umwandeln, und es kann die Ziel-Drossel-Drosselposition in das Ziel-Tastverhältnis 278 umwandeln.
Das AGR-Aktuatormodul 172 steuert das AGR-Ventil 170, um die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 zu erreichen. Beispielsweise kann ein drittes Umwandlungsmodul 280 die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 in ein Ziel-Tastverhältnis 282 umwandeln, das auf das AGR-Ventil 170 angewendet werden soll, und das AGR-Aktuatormodul 172 kann ein Signal auf das AGR-Ventil 170 anwenden, welches auf dem Ziel-Tastverhältnis 282 basiert. Bei verschiedenen Implementierungen kann das dritte Umwandlungsmodul 280 die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 in eine Ziel-AGR-Position (nicht gezeigt) umwandeln, und es kann die Ziel-AGR-Position in das Ziel-Tastverhältnis 282 umwandeln.
Das Phasensteller-Aktuatormodul 158 steuert den Einlass-Nockenphasensteller 148, um den Ziel-Einlass-Nockenphasenstellerwinkel 269 zu erreichen. Das Phasensteller-Aktuatormodul 158 steuert auch den Auslass-Nockenphasensteller 150, um den Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 270 zu erreichen. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein viertes Umwandlungsmodul (nicht gezeigt) eingebunden sein, und es kann den Ziel-Einlass- und den Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel in ein Ziel-Einlass- bzw. ein Ziel-Auslass-Tastverhältnis umwandeln. Das Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann das Ziel-Einlass- und das Ziel-Auslass-Tastverhältnis auf den Einlass- bzw. den Auslass-Nockenphasensteller 148 bzw. 150 anwenden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 einen Ziel-Überlappungsfaktor und einen Ziel-Effektivhubraum ermitteln, und das Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148 und 150 steuern, um den Ziel-Überlappungsfaktor und den Ziel-Effektivhubraum zu erreichen.
Das Drehmomentanforderungsmodul 224 kann auch eine Zündfunken-Drehmomentanforderung 283, eine Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung 284 und eine Kraftstoff-Drehmomentanforderung 285 basierend auf der vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 und der Momentandrehmomentanforderung 264 erzeugen. Das Zündfunkensteuermodul 232 kann basierend auf der Zündfunken-Drehmomentanforderung 283 ermitteln, um wie viel der Zündfunkenzeitpunkt bezogen auf einen optimalen Zündfunkenzeitpunkt nach spät verstellt werden soll (was das Motorausgangsdrehmoment verringert). Lediglich beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung invertiert werden, um diese nach einem Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 286 aufzulösen. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_req) kann der Ziel-Zündfunkenzeitpunkt (S_T) 286 ermittelt werden basierend auf: S_T = f^–1(T_req, APC, I, E, AF, OT, #), (1) wobei APC eine APC ist, I ein Einlassventil-Phasenwert ist, E ein Auslassventil-Phasenwert ist, AF ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, OT eine Öltemperatur ist und # eine Anzahl aktivierter Zylinder ist. Diese Beziehung kann durch eine Gleichung und/oder durch eine Nachschlagetabelle verkörpert werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) kann das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis sein, wie es von dem Kraftstoffsteuermodul 240 angegeben wird.
Wenn der Zündfunkenzeitpunkt auf den optimalen Zündfunkenzeitpunkt eingestellt wird, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich bei einer minimalen Zündfunkenvorverstellung für ein Bestdrehmoment (MBT-Zündfunkenzeitpunkt) liegen. Das Bestdrehmoment bezieht sich auf das maximale Motorausgangsdrehmoment, das für eine gegebene Luftströmung erzeugt wird, wenn der Zündfunkenzeitpunkt vorverstellt wird, während Kraftstoff mit einer Oktanzahl größer als eine vorbestimmte Oktanzahl und eine stöchiometrische Kraftstoffzufuhr verwendet werden. Der Zündfunkenzeitpunkt, bei dem dieses Bestdrehmoment auftritt, wird als ein MBT-Zündfunkenzeitpunkt bezeichnet. Der optimale Zündfunkenzeitpunkt kann sich beispielsweise aufgrund der Kraftstoffqualität (wenn beispielsweise Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl verwendet wird) und aufgrund von Umweltfaktoren von dem MBT-Zündfunkenzeitpunkt leicht unterscheiden. Das Motorausgangsdrehmoment bei dem optimalen Zündfunkenzeitpunkt kann daher kleiner als das MBT sein. Lediglich beispielhaft kann eine Tabelle mit optimalen Zündfunkenzeitpunkten, die unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase der Fahrzeugkonstruktion ermittelt werden, und der optimale Wert wird basierend auf den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen anhand der Tabelle ermittelt.
Die Zylinderabschalt-Drehmomentanforderung 284 kann durch das Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um eine Zielanzahl 287 von zu deaktivierenden Zylindern zu ermitteln. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Zielanzahl von zu aktivierenden Zylindern verwendet werden. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 aktiviert und deaktiviert selektiv die Ventile der Zylinder basierend auf der Zielanzahl 287.
Das Zylindersteuermodul 236 kann auch das Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Kraftstofflieferung an die deaktivierten Zylinder zu stoppen, und es kann das Zündfunkensteuermodul 232 anweisen, die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder zu stoppen. Das Zündfunkensteuermodul 232 kann die Lieferung des Zündfunkens für einen Zylinder stoppen, sobald ein Luft/Kraftstoffgemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden ist, verbrannt worden ist.
Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die Kraftstoffmenge, die an jeden Zylinder geliefert wird, basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung 285 variieren. Spezieller kann das Kraftstoffsteuermodul 240 Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 288 basierend auf der Kraftstoff-Drehmomentanforderung 285 erzeugen. Die Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 288 können beispielsweise eine Ziel-Masse des Kraftstoffs, einen Ziel-Startzeitpunkt der Einspritzung und eine Ziel-Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen umfassen.
Während des normalen Betriebs kann das Kraftstoffsteuermodul 240 in einem luftgeführten Modus arbeiten, in dem das Kraftstoffsteuermodul 240 versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten, indem die Kraftstoffzufuhr basierend auf der Luftströmung gesteuert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann beispielsweise eine Ziel-Kraftstoffmasse ermitteln, die eine stöchiometrische Verbrennung ergeben wird, wenn sie mit einer gegenwärtigen Masse der Luft pro Zylinder (APC) kombiniert wird.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Luftsteuermoduls 228. Nun auf 2 und 3 Bezug nehmend, kann die Luftdrehmomentanforderung 265 ein Bremsdrehmoment sein, wie vorstehend erläutert wurde. Ein Drehmomentumwandlungsmodul 304 wandelt die Luftdrehmomentanforderung 265 von einem Bremsdrehmoment in ein Basisdrehmoment um. Die Drehmomentanforderung, die aus der Umwandlung der Luftdrehmomentanforderung 265 in ein Basisdrehmoment resultiert, wird als eine Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 bezeichnet.
Basisdrehmomente können sich auf ein Drehmoment an der Kurbelwelle beziehen, das während des Betriebs des Motors 102 an einem Dynamometer erzeugt wird, während der Motor 102 warm ist und keine Drehmomentlasten auf den Motor 102 durch Nebenaggregate ausgeübt werden, wie beispielsweise durch eine Lichtmaschine und den A/C-Kompressor. Das Drehmomentumwandlungsmodul 304 kann die Luftdrehmomentanforderung 265 beispielsweise unter Verwendung eines Kennfeldes oder einer Funktion, das bzw. die Bremsdrehmomente mit Basisdrehmomenten in Beziehung setzt, in die Basis-Luftdrehmomentanforderung 308 umwandeln. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Drehmomentumwandlungsmodul 304 die Luftdrehmomentanforderung 265 in einen anderen geeigneten Typ eines Drehmoments umwandeln, wie beispielsweise in ein indiziertes Drehmoment. Ein indiziertes Drehmoment kann sich auf ein Drehmoment an der Kurbelwelle beziehen, das der Arbeit zugeschrieben werden kann, die mittels der Verbrennung in den Zylindern erzeugt wird.
Ein MPC-Modul 312 erzeugt die Zielwerte 266, 268–270 und das Ziel-Druckverhältnis 320 unter Verwendung der MPC (Modellvoraussagesteuerung). Das MPC-Modul 312 kann ein einzelnes Modul sein, oder es kann mehrere Module umfassen. Beispielsweise kann das MPC-Modul 312 ein Sequenzermittlungsmodul 316 umfassen.
Das Sequenzermittlungsmodul 316 ermittelt mögliche Sequenzen von Zielwerten, die zusammen während N zukünftiger Steuerschleifen verwendet werden können. Jede der möglichen Sequenzen, die durch das Sequenzermittlungsmodul 316 identifiziert werden, umfasst eine Sequenz von N Zielwerten. Spezieller umfasst jede mögliche Sequenz eine Sequenz von N Werten für die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil, eine Sequenz von N Werten für das Ziel-Druckverhältnis (Ziel-PR) 320 über das Drosselventil 112, eine Sequenz von N Werten für die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268, eine Sequenz von N Werten für den Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel 269 und eine Sequenz von N Werten für den Ziel-Nockenphasenstellerwinkel 270. Jeder der N Werte ist für eine entsprechende der N zukünftigen Steuerschleifen vorgesehen. N ist eine ganze Zahl größer als oder gleich Eins. Ein Druckverhältnis über das Drosselventil 112 bezieht sich auf ein Verhältnis eines Drucks an einer Ausgangsseite des Drosselventils 112 zu einem Druck an einer Eingangsseite des Drosselventils 112. Der MAP kann als der Druck an der Ausgangsseite des Drosselventils 112 verwendet werden, der TIAP kann als der Druck an der Eingangsseite des Drosselventils 112 verwendet werden, und die Druckverhältnisse können als Quotienten ausgedrückt werden (z. B. MAP/TIAP).
Das Voraussagemodul 323 ermittelt vorausgesagte Antworten des Motors 102 auf mögliche Sequenzen der jeweiligen Zielwerte basierend auf einem mathematischen Modell 324 des Motors 102, exogener Eingaben 328 und Rückkopplungseingaben 330. Spezieller erzeugt das Voraussagemodul 323 basierend auf einer möglichen Sequenz der Zielwerte, basierend auf den exogenen Eingaben 328 und den Rückkopplungseingaben 330 eines Sequenz von N vorausgesagten Drehmomenten des Motors 102 für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten APCs für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Beträgen der äußeren Verdünnung für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Beträgen der Restverdünnung für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Verbrennungsphasenlagewerten für die N Steuerschleifen und eine Sequenz von N vorausgesagten Verbrennungsqualitätswerten für die N Steuerschleifen.
Obgleich ein Beispiel mit der Erzeugung des vorausgesagten Drehmoments, der vorausgesagten APC, der vorausgesagten äußeren Verdünnung, der vorausgesagten Restverdünnung, der vorausgesagten Verbrennungsphasenlage und der vorausgesagten Verbrennungsqualität beschrieben ist, können die vorausgesagten Parameter einen oder mehrere andere vorausgesagte Motorbetriebsparameter umfassen. Beispielsweise kann ein Effizienzparameter anstelle der vorausgesagten APC vorausgesagt werden, und der Effizienzparameter kann das vorausgesagte Drehmoment dividiert durch die vorausgesagte APC sein.
Das Modell 324 kann beispielsweise eine oder mehrere Funktionen oder ein oder mehrere Kennfelder umfassen, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind. Die Verdünnung kann sich auf eine Abgasmenge vor einem Verbrennungsereignis beziehen, welche in einem Zylinder für ein Verbrennungsereignis eingeschlossen wird. Die äußere Verdünnung kann sich auf Abgas beziehen, das für ein Verbrennungsereignis mittels des AGR-Ventils 170 zugeführt wird. Die Restverdünnung kann sich auf Abgas, das in einem Zylinder bleibt, und/oder auf Abgas beziehen, das nach dem Auslasstakt eines Verbrennungszyklus in den Zylinder zurückgedrückt wird. Die Restverdünnung kann auch als eine interne Verdünnung bezeichnet werden.
Die Verbrennungsphasenlage kann sich auf eine Kurbelwellenposition, bei der eine vorbestimmte Menge des eingespritzten Kraftstoffs in einem Zylinder verbrannt ist, bezogen auf eine vorbestimmte Kurbelwellenposition für die Verbrennung der vorbestimmten Menge des eingespritzten Kraftstoffs beziehen. Beispielsweise kann die Verbrennungsphasenlage anhand eines CA50 bezogen auf einen vorbestimmten CA50 ausgedrückt werden. CA50 kann sich auf einen Kurbelwellenwinkel (CA) beziehen, bei dem 50 Prozent einer Masse des eingespritzten Kraftstoffs in einem Zylinder verbrannt sind. Der vorbestimmte CA50 kann einem CA entsprechen, bei dem ein maximaler Betrag an Arbeit mittels des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und er kann bei verschiedenen Implementierungen bei ungefähr 8,5–ungefähr 10 Grad nach dem TDC (oberen Totpunkt) liegen. Obgleich die Verbrennungsphasenlage anhand von CA50-Werten diskutiert wird, kann ein anderer geeigneter Parameter verwendet werden, der eine Verbrennungsphasenlage angibt. Obgleich die Verbrennungsqualität als ein Variationskoeffizient (COV) von Werten des indizierten mittleren effektiven Drucks (IMEP) erläutert wird, kann außerdem ein anderer geeigneter Parameter verwendet werden, der die Verbrennungsqualität angibt.
Die exogenen Eingaben 328 können Parameter umfassen, die nicht durch Drosselventil 112, das AGR-Ventil 170, den Turbolader, den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 direkt beeinflusst werden. Beispielsweise können die exogenen Eingaben 328 die Motordrehzahl, die IAT und/oder einen oder mehrere andere Parameter umfassen. Die Rückkopplungseingaben 330 können beispielsweise eine geschätzte Drehmomentausgabe des Motors 102, einen Abgasdruck stromabwärts der Turbine 160-1 des Turboladers, die IAT, eine APC des Motors 102, eine geschätzte Restverdünnung, eine geschätzte äußere Verdünnung und/oder einen oder mehrere andere geeignete Parameter umfassen. Die Rückkopplungseingaben 330 können unter Verwendung von Sensoren gemessen werden (z. B. die IAT) und/oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern geschätzt werden.
Beispielsweise kann das Voraussagemodul 323 die vorausgesagten Parameter für eine gegebene Sequenz möglicher Zielwerte basierend auf den Beziehungen erzeugen: x(k +1) = Ax(k) + Bu(k); und y(k) = Cx(k), wobei x(k + 1) ein Vektor mit Einträgen ist, die Zustände des Motors 102 für eine nächste Steuerschleife k + 1 angeben, A eine Matrix mit konstanten Werten ist, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind, x(k) ein Vektor mit Einträgen ist, die Zustände des Motors 102 für die k-te Steuerschleife angeben, B eine Matrix mit konstanten Werten ist, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind, u(k) ein Vektor mit Einträgen für die möglichen Zielwerte für die k-te Steuerschleife ist, y(k) ein Vektor mit den vorausgesagten Parametern für die k-te Steuerschleife ist und C eine Matrix mit konstanten Werten ist, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind. Der Vektor x(k + 1), der für die k-te Steuerschleife ermittelt wird, wird als der Vektor x(k) für die nächste Steuerschleife k+1 verwendet.
Die Beziehungen können auch geschrieben werden als: x(k) = Ax(k – 1) + Bu(k – 1); und y(k) = Cx(k), wobei k eine Steuerschleife bezeichnet, x(k – 1) ein Vektor mit Einträgen ist, die Zustände des Motors 102 für eine letzte Steuerschleife angeben, A eine Matrix mit konstanten Werten ist, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind, x(k) ein Vektor mit Einträgen ist, die Zustände des Motors 102 für die k-te Steuerschleife angeben, B eine Matrix mit konstanten Werten ist, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind, u(k – 1) ein Vektor mit Einträgen für die möglichen Zielwerte für die letzte Steuerschleife k – 1 ist.
Das Voraussagemodul 323 erzeugt die vorausgesagten Parameter für jede von M der N zukünftigen Steuerschleifen, wobei M eine ganze Zahl ist, die größer als Null und kleiner oder gleich N ist (d. h. k = 0, 1, ... M). Mit anderen Worten kann die Anzahl der Steuerschleifen, für welche die vorausgesagten Parameter ermittelt werden, kleiner als die Anzahl der Steuerschleifen in den Zielwerten oder gleich dieser sein.
Nun wird beschrieben, wie die Komponenten der vorstehenden Beziehungen für das Beispiel der vorausgesagten Parameter, die das vorausgesagte Drehmoment, die vorausgesagte APC, die vorausgesagte äußere Verdünnung, die vorausgesagte Restverdünnung, die vorausgesagte Verbrennungsphasenlage und die vorausgesagte Verbrennungsqualität umfassen, ausgeschrieben werden können. Der Vektor x(k + 1) kann ausgeschrieben werden als:
wobei x1(k + 1) ein erster Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist, x2(k + 1) ein zweiter Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist, x3(k + 1) ein dritter Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist, x4(k + 1) ein vierter Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist, x5(k + 1) ein fünfter Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist und x6(k + 1) ein sechster Zustandsparameter des Motors 102 für die nächste Steuerschleife ist.
Die Matrix A kann ausgeschrieben werden als:
wobei a11–a66 konstante Werte sind, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind.
Der Vektor x(k) kann ausgeschrieben werden als:
wobei x1(k) der erste Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, x2(k) der zweite Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, x3(k) der dritte Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, x4(k) der vierte Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, x5(k) der fünfte Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist und x6(k) der sechste Zustandsparameter des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist. Die Einträge des Vektors x(k) sind die Einträge des Vektors x(k + 1), die in der letzten Steuerschleife berechnet wurden. Die Einträge des Vektors x(k + 1), die für die kte Steuerschleife berechnet werden, werden für die nächste Steuerschleife als die Einträge des Vektors x(k) verwendet.
Die Matrix B kann ausgeschrieben werden als:
wobei b11–b65 konstante Werte sind, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind.
Der Vektor u(k) kann ausgeschrieben werden als:
wobei PPR(k) ein mögliches Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil 112 einer möglichen Sequenz für die k-te Steuerschleife ist, PTWG(k) eine mögliche Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil der möglichen Sequenz für k-te Steuerschleife ist, PTEGR(k) eine mögliche Ziel-AGR-Öffnung der möglichen Sequenz für die k-te Steuerschleife ist, PTICP(k) ein möglicher Ziel-Einlass-Nockenphaseneinstellungswert der möglichen Sequenz für die k-te Steuerschleife ist und PTECP(k) ein möglicher Ziel-Auslass-Nockenphaseneinstellungswert der möglichen Sequenz für die k-te Steuerschleife ist.
Der Vektor y(k) kann ausgeschrieben werden als:
wobei PT(k) ein vorausgesagtes Drehmoment des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, PAPC(k) eine vorausgesagte APC des Motors 102 für die k-te Steuerschleife ist, PED(k) ein vorausgesagter Betrag der äußeren Verdünnung für die k-te Steuerschleife ist, PRD(k) ein vorausgesagter Betrag der Restverdünnung für die k-te Steuerschleife ist, PCP(k) eine vorausgesagte Verbrennungsphasenlage für die k-te Steuerschleife ist und PCQ(k) eine vorausgesagte Verbrennungsqualität für die k-te Steuerschleife ist.
Die Matrix C kann ausgeschrieben werden als:
wobei c11–c66 konstante Werte sind, die basierend auf Eigenschaften des Motors 102 kalibriert sind.
Das Modell 324 umfasst für unterschiedliche Betriebsbedingungen mehrere unterschiedliche Sätze der Matrizen A, B und C. Das Voraussagemodul 323 wählt basierend auf der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern aus, welcher Satz der Matrizen A, B und C verwendet werden soll.
Für das Beispiel der vorausgesagten Parameter, welche das vorausgesagte Drehmoment, die vorausgesagte APC, die vorausgesagte äußere Verdünnung, die vorausgesagte Restverdünnung, die vorausgesagte Verbrennungsphasenlage und die vorausgesagte Verbrennungsqualität umfassen, können die vorstehenden Beziehungen daher ausgeschrieben werden als:
Ein Kostenmodul 332 ermittelt einen Kostenwert für jede der möglichen Sequenzen der Zielwerte basierend auf den vorausgesagten Parameter, die für eine mögliche Sequenz ermittelt werden, und den ausgegebenen Referenzwerten 356. Eine beispielhafte Kostenermittlung wird nachstehend weiter diskutiert.
Ein Auswahlmodul 344 wählt eine der möglichen Sequenzen der Zielwerte basierend auf den Kosten der jeweiligen möglichen Sequenzen aus. Beispielsweise kann das Auswahlmodul 344 die eine der möglichen Sequenzen auswählen, welche die geringsten Kosten aufweist, während Zielbeschränkungen 348 und Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Modell 324 die eine der möglichen Sequenzen auswählen, welche die geringsten Kosten aufweist, während die Zielbeschränkungen 348 und die Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt werden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Erfüllen der Voraussagebeschränkungen 352 in der Kostenermittlung berücksichtigt werden. Mit anderen Worten kann das Kostenmodul 332 die Kostenwerte ferner basierend auf den Voraussagebeschränkungen 352 ermitteln.
Das Auswahlmodul 344 kann die Zielwerte 266, 268–270 und 320 jeweils auf die ersten der N Werte der ausgewählten möglichen Sequenz festlegen. Mit anderen Worten kann das Auswahlmodul 344 die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil festlegen, das Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für das Ziel-Druckverhältnis 320 festlegen, die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 auf den ersten der N Werte in der Sequenz der N Werte für die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 festlegen, den Ziel-Einlass-Nockenphasenstellerwinkel 269 auf den ersten der N Werte in der Sequenz der N Werte für den Ziel-Einlass-Nockenphasenstellerwinkel 269 festlegen und den Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 270 auf den ersten der N Werte in der Sequenz der N Werte für den Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 270 festlegen.
Während einer nächsten Steuerschleife identifiziert das MPC-Modul 312 mögliche Sequenzen, es erzeugt die vorausgesagten Parameter für die möglichen Sequenzen, es ermittelt die Kosten für jede der möglichen Sequenzen, es wählt eine der möglichen Sequenzen aus, und es legt die Zielwerte 266, 268–270 und 320 auf die jeweiligen ersten dieser Werte in der ausgewählten möglichen Sequenz fest. Dieser Prozess wird für jede Steuerschleife fortgesetzt.
Ein Zielbeschränkungsmodul 360 (siehe 2) legt die Zielbeschränkungen 348 für jeden der Zielwerte 266, 268–270 und 320 fest. Mit anderen Worten legt das Zielbeschränkungsmodul 360 Zielbeschränkungen für das Ziel-Druckverhältnis 320, Zielbeschränkungen für die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268, Zielbeschränkungen für die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil, Zielbeschränkungen für den Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel 269 und Zielbeschränkungen für den Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel 270 fest.
Die Zielbeschränkungen 348 für jeden der Zielwerte 266, 268–270 und 320 können einen maximalen Wert für einen zugeordneten Zielwert und einen minimalen Wert für diesen Zielwert umfassen. Das Zielbeschränkungsmodul 360 kann die Zielbeschränkungen 348 allgemein auf vorbestimmte Betriebsbereiche für die Ziel-Druckverhältnis 320, das AGR-Ventil 170, das Ladedruck-Regelventil 162, den Einlass-Nockenphasensteller 148 bzw. den Auslass-Nockenphasensteller 150 festlegen. Das Zielbeschränkungsmodul 360 kann unter bestimmten Umständen eine oder mehrere der Zielbeschränkungen 348 variieren.
Für das Ziel-Druckverhältnis 320 kann der maximale Wert einem maximalen möglichen Druckverhältnis über das Drosselventil 112 entsprechen. Wenn das Druckverhältnis als ein Prozentanteil ausgedrückt wird (d. h. als Einlassdruck·100/Auslassdruck), kann der maximale Wert lediglich beispielhaft ungefähr 99,7 oder ein anderer geeigneter Wert sein. Der minimale Wert für das Ziel-Druckverhältnis 320 kann basierend auf einem minimalen Druckverhältnis über das Drosselventil 112 zum Aufrechterhalten einer korrekten Verbrennung festgelegt werden. Der minimale Wert für das Ziel-Druckverhältnis 320 kann variieren. Das Zielbeschränkungsmodul 360 kann den minimalen Wert für das Ziel-Druckverhältnis beispielsweise basierend auf einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln.
Ein Voraussagebeschränkungsmodul 364 (siehe 2) legt die Voraussagebeschränkungen 352 für die vorausgesagte Drehmomentausgabe des Motors 102, den vorausgesagten CA50, den vorausgesagten COV des IMEP, die vorausgesagte Restverdünnung und die vorausgesagte äußere Verdünnung fest. Die Voraussagebeschränkungen 352 für jeden der vorausgesagten Werte können einen maximalen Wert für einen zugeordneten vorausgesagten Parameter und einen minimalen Wert für diesen vorausgesagten Parameter umfassen. Beispielsweise können die Voraussagebeschränkungen 352 ein minimales Drehmoment, ein maximales Drehmoment, einen minimalen CA50 und einen maximalen CA50, einen minimalen COV des IMEP und einen maximalen COV des IMEP, eine minimale Restverdünnung und eine maximale Restverdünnung sowie eine minimale äußere Verdünnung und eine maximale äußere Verdünnung umfassen.
Das Voraussagebeschränkungsmodul 364 kann die Voraussagebeschränkungen 352 allgemein auf vorbestimmte Bereiche für die jeweiligen zugeordneten vorausgesagten Parameter festlegen. Das Voraussagebeschränkungsmodul 364 kann jedoch unter bestimmten Umständen eine oder mehrere der Voraussagebeschränkungen 352 variieren.
Eine Referenzmodul 368 (siehe 2) erzeugt die Referenzwerte 356 für die jeweiligen Zielwerte 266, 268–270 und 320. Die Referenzwerte 356 umfassen eine Referenz für jeden der Zielwerte 266, 268–270 und 320. Mit anderen Worten können die Referenzwerte 256 eine Referenz-Öffnungsfläche für das Ladedruck-Regelventil, ein Referenz-Druckverhältnis über das Drosselventil 112, eine Referenz-AGR-Öffnungsfläche, eine Referenz-Einlassnockenphasenstellerwinkel und einen Referenz-Auslassnockenphasenstellerwinkel umfassen.
Das Referenzmodul 368 kann die Referenzwerte 356 beispielsweise basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 265 und/oder der Basisluftdrehmomentanforderung 308 ermitteln. Die Referenzwerte 356 stellen Referenzen zum Festlegen der jeweiligen Zielwerte 266, 268–270 und 320 bereit. Die Referenzwerte 356 können verwendet werden, um die Kostenwerte für mögliche Sequenzen zu ermitteln, wie nachstehend weiter erläutert wird. Die Referenzwerte 356 können auch für einen oder mehrere andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise durch das Sequenzermittlungsmodul 316 zum Ermitteln möglicher Sequenzen.
Anstelle des Erzeugens der Sequenzen möglicher Zielwerte und des Ermittelns der Kosten jeder der Sequenzen oder zusätzlich dazu kann das MPC-Modul 312 eine Sequenz möglicher Zielwerte mit den geringsten Kosten unter Verwendung von konvexen Optimierungstechniken identifizieren. Beispielsweise kann das MPC-Modul 312 die Zielwerte 266, 268–270 und 320 unter Verwendung eines Auflösers der quadratischen Programmierung (QP-Auflösers) ermitteln, beispielsweise unter Verwendung eines Dantzig-QP-Auflösers. Gemäß einem anderen Beispiel kann das MPC-Modul 312 eine Oberfläche von Kostenwerten für die möglichen Sequenzen der Zielwerte 266, 268–270 und 320 erzeugen und basierend auf der Steigung der Kostenoberfläche eine Sequenz möglicher Zielwerte mit den geringsten Kosten identifizieren. Das MPC-Modul 312 kann anschließend diese Sequenz möglicher Zielwerte testen, um zu ermitteln, ob diese Sequenz möglicher Zielwerte die Zielbeschränkungen 348 erfüllt. Falls ja, kann das MPC-Modul 312 die Zielwerte 266, 268–270 und 320 jeweils auf die ersten N Werte dieser ausgewählten möglichen Sequenz setzen, wie vorstehend diskutiert wurde.
Wenn die Zielbeschränkungen 348 nicht erfüllt sind, wählt das MPC-Modul 212 eine andere Sequenz möglicher Zielwerte mit den nächstliegenden geringsten Kosten aus, und es testet diese Sequenz möglicher Zielwerte bezüglich der Erfüllung der Zielbeschränkungen 348. Der Prozess des Auswählens einer Sequenz und des Testens dieser Sequenz bezüglich des Erfüllens der Zielbeschränkungen 348 kann als eine Iteration bezeichnet werden. Mehrere Iterationen können während jeder Steuerschleife ausgeführt werden.
Das MPC-Modul 312 führt Iterationen aus, bis eine Sequenz mit den geringsten Kosten, welche die Zielbeschränkungen 348 erfüllt, identifiziert ist. Auf diese Weise wählt das MPC-Modul 312 die Sequenz möglicher Zielwerte mit den geringsten Kosten aus, während die Zielbeschränkungen 348 und die Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt werden. Wenn keine Sequenz identifiziert werden kann, kann das MPC-Modul 312 angeben, dass keine Lösung verfügbar ist.
Das Kostenmodul 332 kann die Kosten für die möglichen Sequenzen der Zielwerte 266, 268–270 und 320 ermitteln basierend auf Beziehungen zwischen: dem vorausgesagten Drehmoment und den Drehmomentanforderungen; den möglichen Zielwerten und den jeweiligen Zielbeschränkungen 348; den vorausgesagten Parametern und den jeweiligen Voraussagebeschränkungen 352; sowie den möglichen Zielwerten und den jeweiligen Referenzwerten 356. Die Beziehungen können gewichtet werden, um beispielsweise die Wirkung zu steuern, die jede der Beziehungen auf die Kosten hat.
Lediglich beispielhaft kann das Kostenmodul 332 die Kosten für eine mögliche Sequenz der Zielwerte 266, 268–270 und 320 basierend auf oder unter Verwendung der folgenden Gleichung ermitteln:
die den Zielbeschränkungen 348 und den Voraussagebeschränkungen 352 unterworfen ist. Cost sind die Kosten für die mögliche Sequenz der Zielwerte 266, 268–270 und 320, TPi ist das vorausgesagte Drehmoment des Motors 102 für die i-te der N Steuerschleifen, BATRi ist die Basisluftdrehmomentanforderung für die i-te der N Steuerschleifen, und wT ist ein Gewichtungswert, welcher der Beziehung zwischen dem vorausgesagten Drehmoment und den Drehmomentanforderungen zugeordnet ist. BATR₁ ist die Basisluftdrehmomentanforderung 308. Bei verschiedenen Implementierungen können BATR₂–BATR_N ebenfalls auf die Basisluftdrehmomentanforderung 308 festgelegt werden, oder es können BATR₂–BATR_N basierend auf zukünftigen Motordrehmomentanforderungen für die Zukünftigen der N Steuerschleifen festgelegt werden.
ρ ist ein Gewichtungswert, welcher der Erfüllung der Voraussagebeschränkungen 352 zugeordnet ist. ε ist eine Variable, die das Kostenmodul 332 basierend darauf festlegen kann, ob die Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt werden. Beispielsweise kann das Kostenmodul 332 ε erhöhen, wenn ein vorausgesagter Parameter größer als oder kleiner als der entsprechende minimale oder maximale Wert ist (z. B. um zumindest einen vorbestimmten Betrag). Das Kostenmodul 332 kann ε auf null setzen, wenn alle Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt sind. ρ kann größer als der Gewichtungswert wT und andere Gewichtungswerte sein, die nachstehend diskutiert werden (wPR, wWG, wEGR, wIP, wEP), so dass die Kosten, die für eine mögliche Sequenz ermittelt werden, groß sind, wenn eine oder mehrere der Voraussagebeschränkungen 352 nicht erfüllt sind. Dies kann dazu beitragen, die Auswahl einer möglichen Sequenz zu verhindern, bei der eine oder mehrere Voraussagebeschränkungen 352 nicht erfüllt sind.
Die vorstehende Gleichung kann beispielsweise entwickelt werden:
was wiederum den Zielbeschränkungen 348 und den Voraussagebeschränkungen 352 unterworfen ist. PTPRi ist ein mögliches Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil 112 für die i-te der N Steuerschleifen, PRRef ist das Referenz-Druckverhältnis über das Drosselventil 112, und wPR ist ein Gewichtungswert, welcher der Beziehung zwischen dem möglichen Ziel-Druckverhältnis und dem Referenz-Druckverhältnis zugeordnet ist. PTWGOi ist eine mögliche Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil für die i-te der N Steuerschleifen, WGORef ist die Referenz-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil, und wWG ist ein Gewichtungsfaktor, welcher der Beziehung zwischen den möglichen Ziel-Öffnungen für das Ladedruck-Regelventil und der Referenz-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil zugeordnet ist.
PTEGROi ist eine mögliche Ziel-AGR-Öffnung für die i-te der N Steuerschleifen, EGRRef ist die Referenz-AGR-Öffnung, und wEGR ist ein Gewichtungswert, welcher der Beziehung zwischen den möglichen Ziel-AGR-Öffnungen und der Referenz-AGR-Öffnung zugeordnet ist. PTICi ist ein möglicher Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel für die i-te der N Steuerschleifen, ICPRef ist der Referenz-Einlassnockenphasenstellerwinkel, und wIP ist ein Gewichtungswert, welcher der Beziehung zwischen dem möglichen Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel und dem Referenz-Einlassnockenphasenstellerwinkel zugeordnet ist. PTECi ist ein möglicher Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel für die i-te der N Steuerschleifen, ECPRef ist der Referenz-Auslassnockenphasenstellerwinkel, und wEP ist ein Gewichtungswert, welcher der Beziehung zwischen dem möglichen Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel und dem Referenz-Auslassnockenphasenstellerwinkel zugeordnet ist.
Der Gewichtungswert wT kann größer als die Gewichtungswerte wPR, wWG, wEGR, wIP und wEP sein. Auf diese Weise weist die Beziehung zwischen dem vorausgesagten Motordrehmoment und den Basisluftdrehmomentanforderungen eine größere Auswirkung auf die Kosten und daher auf die Auswahl einer der möglichen Sequenzen auf, wie nachstehend weiter erläutert wird. Die Kosten nehmen zu, wenn die Differenz zwischen dem vorausgesagten Motordrehmoment und der Basisluftdrehmomentanforderung zunimmt, und umgekehrt.
Die Gewichtungswerte wPR, wWG, wEGR, wIP und wEP können kleiner als alle anderen Gewichtungswerte sein. Auf diese Weise können die Zielwerte 266, 268–270 und 320 während des stationären Betriebs jeweils in der Nähe der Referenzwerte 356 oder bei diesen liegen. Während des Übergangsbetriebs kann das MPC-Modul 312 die Zielwerte 266, 268–270 und 320 jedoch von den Referenzwerten 356 weg einstellen, um die Basisluftdrehmomentanforderung 308 zu erreichen, während die Zielbeschränkungen 348 und die Voraussagebeschränkungen 352 erfüllt werden.
Ein Flächenmodul 372 (3) ermittelt die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112. 4 umfasst ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Flächenmoduls 372.
Nun auf 3 und 4 Bezug nehmend, ermittelt ein Ziel-MAP-Modul 404 einen Ziel-MAP 408 basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112 und einem Drosseleinlassluftdruck (TIAP) 412. Das Ziel-MAP-Modul 404 ermittelt den Ziel-MAP 408 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds, die bzw. das das Ziel-Druckverhältnis 320 und den TIAP 412 mit dem Ziel-MAP 408 in Beziehung setzt. Beispielsweise kann das Ziel-MAP-Modul 404 den Ziel-MAP 408 basierend auf oder unter Verwendung der Gleichung ermitteln: Target MAP = TPR·TIAP, wobei Target MAP der Ziel-MAP 408 ist, TPR das Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112 ist und TIAP der TIAP 412 ist. Der TIAP 412 kann unter Verwendung des TIAP-Sensors 191 gemessen werden. Bei Implementierungen, bei denen das Ziel-Druckverhältnis 320 als ein Prozentanteil ausgedrückt wird, kann das Ergebnis der Division ebenso durch 100 dividiert werden.
Ein Ziel-APC-Modul 416 ermittelt eine Zielmasse einer Luft pro Zylinder (Ziel-APC) 420 basierend auf dem Ziel-MAP 408, dem Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel 269 und dem Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel 270. Beispielsweise ermittelt das Ziel-APC-Modul 416 die Ziel-APC 420 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds, die bzw. das Ziel-MAPs, Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel und Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel mit Ziel-APCs in Beziehung setzt.
Ein Ziel-MAF-Modul 424 ermittelt eine Ziel-Luftmassenströmungsrate (Ziel-MAF) 428 in den Motor 102 basierend auf der Ziel-APC 420, einer Motordrehzahl 432 und einer Anzahl aktivierter Zylinder 436 des Motors 102. Die Anzahl aktivierter Zylinder 436 entspricht der Anzahl der Zylinder des Motors 102, die aktiviert sind. Die Motordrehzahl 432 kann basierend auf Kurbelwellenpositionen ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen werden. Das Ziel-MAF-Modul 424 ermittelt die Ziel-MAF 428 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds, die bzw. das Ziel-APCs, Motordrehzahlen und Anzahlen aktivierter Zylinder mit Ziel-MAFs in Beziehung setzt. Beispielsweise kann das Ziel-MAF-Modul 424 die Ziel-MAF 428 basierend auf oder unter Verwendung der Gleichung ermitteln: Target MAF = TAPC·Cyls·RPM / 120000, wobei Target MAF die Ziel-MAF 428 ist, TAPC die Ziel-APC 420 ist, Cyls die Anzahl aktivierter Zylinder 436 ist und RPM die Motordrehzahl 432 ist. Der Wert 120000 ist ein Beispielwert und kann für verschiedene Motoren unterschiedlich sein. Eine Zündungszeitdauer oder die Zeitdauer zwischen Zündungsereignissen des Zylinders kann 120000/(cyls·RPM) sein. Die Ziel-MAF 428 (z. B. in g/s) kann basierend auf der Ziel-APC 420 dividiert durch die Zündungszeitdauer ermittelt werden, was die vorstehende Gleichung ergibt.
Ein Zielflächenmodul 440 ermittelt die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 für das Drosselventil 112 basierend auf der Ziel-MAF 428. Das Zielflächenmodul 440 ermittelt die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 ferner basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112 und dem TIAP 412. Das Zielflächenmodul 440 ermittelt die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds, die bzw. das Ziel-MAFs, Ziel-Druckverhältnisse und TIAPs mit Ziel-Drosselöffnungen in Beziehung setzt. Beispielsweise kann das Zielflächenmodul 440 die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
wobei TTO die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 ist, TIAT eine Drosseleinlasslufttemperatur (TIAT) ist, TMAF die Ziel-MAF 428 ist, R die Konstante des idealen Gases ist, TIAP der TIAP 412 ist, TPR das Ziel-Druckverhältnis 320 ist und Φ eine Luftdichtefunktion repräsentiert. Die TIAT kann unter Verwendung eines Sensors gemessen oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern ermittelt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds.
Wie vorstehend festgestellt wurde, steuert das Drossel-Aktuatormodul 116 des Drosselventil 112 basierend auf der Ziel-Drosselöffnungsfläche 267. Indem das MPC-Modul 312 das Ziel-Druckverhältnis 320 ermittelt und indem die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis 320 ermittelt wird, können bessere Drehmomentansprecheigenschaften (z. B. ein schnelleres Ansprechen und ein Ansprechen mit geringerem Über- und/oder Unterschwingen) als bei Implementierungen geschaffen werden, bei denen das MPC-Modul 312 die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 ermittelt.
Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern des Drosselventils 112, des Einlassnockenphasenstellers 148, des Auslassnockenphasenstellers 150, des Ladedruck-Regelventils 162 (und dadurch des Turboladers) und des AGR-Ventils 170 unter Verwendung der MPC (Modellvoraussagesteuerung) zeigt. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wo das Drehmomentanforderungsmodul 224 die Luftdrehmomentanforderung 265 basierend auf der angepassten vorausgesagten Drehmomentanforderung 263 und der angepassten Momentandrehmomentanforderung 264 ermittelt.
Bei 508 kann das Drehmomentumwandlungsmodul 304 die Luftdrehmomentanforderung 265 in die Basisluftdrehmomentanforderung 308 oder in einen anderen geeigneten Typ eines Drehmoments zur Verwendung durch das MPC-Modul 312 umwandeln.
Das Sequenzermittlungsmodul 316 ermittelt bei 512 mögliche Sequenzen der Zielwerte 266, 268–270 und 320. Bei 516 ermittelt das Voraussagemodul 323 die vorausgesagten Parameter für jede der möglichen Sequenzen der Zielwerte. Das Voraussagemodul 323 ermittelt die vorausgesagten Parameter für die möglichen Sequenzen basierend auf dem Modell 324 des Motors 102, der exogenen Eingaben 328 und der Rückkopplungseingaben 330. Spezieller kann das Voraussagemodul 323 basierend auf einer möglichen Sequenz der Zielwerte, basierend auf den exogenen Eingaben 328 und basierend auf den Rückkopplungseingaben 330 unter Verwendung des Modells 324 eine Sequenz von N vorausgesagten Drehmomenten des Motors 102 für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten APCs für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Beträgen der äußeren Verdünnung für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Beträgen der Restverdünnung für die N Steuerschleifen, eine Sequenz von N vorausgesagten Verbrennungsphasenlagewerten für die N Steuerschleifen und eine Sequenz von N vorausgesagten Verbrennungsqualitätswerten für die N Steuerschleifen erzeugen.
Das Kostenmodul 332 ermittelt bei 520 die Kosten für die jeweiligen möglichen Sequenzen. Lediglich beispielhaft kann das Kostenmodul 332 die Kosten für eine mögliche Sequenz der Zielwerte 266, 268–270 und 320 unter Verwendung der Gleichung ermitteln:
oder unter Verwendung der Gleichung:
welche den Zielbeschränkungen 358 und den Voraussagebeschränkungen 352 unterworfen sind, wie vorstehend erläutert wurde.
Das Auswahlmodul 344 wählt bei 524 eine der möglichen Sequenzen der Zielwerte 266, 268–270 und 320 basierend auf den Kosten der jeweiligen möglichen Sequenzen aus. Beispielsweise kann das Auswahlmodul 344 die eine der möglichen Sequenzen mit den geringsten Kosten auswählen. Anstelle der Ermittlung möglicher Sequenzen der Zielwerte bei 524 und der Ermittlung der Kosten jeder der Sequenzen oder zusätzlich dazu kann das MPC-Modul 312 eine Sequenz möglicher Zielwerte mit den geringsten Kosten unter Verwendung von konvexen Optimierungstechniken identifizieren, wie vorstehend erläutert ist.
Das MPC-Modul 312 kann bei 528 ermitteln, ob die Ausgewählte der möglichen Sequenzen die Zielbeschränkungen 348 erfüllt. Wenn 528 wahr ist, kann die Steuerung mit 536 fortfahren. Wenn 528 falsch ist, kann das MPC-Modul 312 bei 532 eine andere der möglichen Sequenzen mit den nächstliegenden geringsten Kosten auswählen, und die Steuerung kann zu 528 zurückkehren. Auf diese Weise wird die Sequenz mit den geringsten Kosten verwendet, welche die Zielbeschränkungen 348 erfüllt.
Bei 536 ermittelt das Ziel-MAP-Modul 404 den Ziel-MAP 408 basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis 320 über das Drosselventil 112 und dem TIAP 412. Das Ziel-APC-Modul 416 ermittelt bei 540 die Ziel-APC 420 basierend auf dem Ziel-MAP 408, dem Ziel-Einlassnockenphasenstellerwinkel 269 und dem Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel 270.
Das Ziel-MAF-Modul 424 ermittelt bei 544 die Ziel-MAF 428 basierend auf der Ziel-APC 420, der Motordrehzahl 432 und der Anzahl aktivierter Zylinder 436. Bei 548 ermittelt das Zielflächenmodul 440 die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 basierend auf der Ziel-MAF 428, dem Ziel-Druckverhältnis 320 und dem TIAP 412.
Bei 552 wandelt das erste Umwandlungsmodul 272 die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil in das Ziel-Tastverhältnis 274 um, das auf das Ladedruck-Regelventil 162 angewendet werden soll, das zweite Umwandlungsmodul 276 wandelt die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 in das Ziel-Tastverhältnis 278 um, das auf das Drosselventil 112 angewendet werden soll. Das dritte Umwandlungsmodul 280 wandelt gleichermaßen bei 540 die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 in das Ziel-Tastverhältnis 282 um, das auf das AGR-Ventil 170 angewendet werden soll. Das vierte Umwandlungsmodul kann gleichermaßen den Ziel-Einlass- und den Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel 269 und 270 in das Ziel-Einlass- und das Ziel-Auslasstastverhältnis umwandeln, die auf den Einlass- bzw. den Auslassnockenphasensteller 148 bzw. 150 angewendet werden sollen.
Bei 556 steuert das Drossel-Aktuatormodul 116 das Drosselventil 112, um die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 zu erreichen, und das Phasensteller-Aktuatormodul 158 steuert den Einlass- sowie den Auslassnockenphasensteller 148 und 150, um den Ziel-Einlass- bzw. Ziel-Auslassnockenphasenstellerwinkel 269 bzw. 270 zu erreichen. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann beispielsweise ein Signal bei dem Ziel-Tastverhältnis 278 auf das Drosselventil 112 anwenden, um die Ziel-Drosselöffnungsfläche 267 zu erreichen.
Ebenso steuert bei 556 das AGR-Aktuatormodul 172 das AGR-Ventil 170, um die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 zu erreichen, und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 steuert das Ladedruck-Regelventil 162, um die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil zu erreichen. Beispielsweise kann das AGR-Aktuatormodul 172 ein Signal bei dem Ziel-Tastverhältnis 282 auf das AGR-Ventil 170 anwenden, um die Ziel-AGR-Öffnungsfläche 268 zu erreichen, und das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann ein Signal bei dem Ziel-Tastverhältnis 274 auf das Ladedruck-Regelventil 162 anwenden, um die Ziel-Öffnungsfläche 266 für das Ladedruck-Regelventil zu erreichen. Obgleich 5 derart gezeigt ist, dass sie nach 556 endet, kann 5 eine Darstellung einer Steuerschleife sein, 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, und sie sollte nicht derart ausgelegt werden, dass sie ”zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C” 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” oder der Ausdruck ”Controller” 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); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch die Prozessorschaltung 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.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. Bei einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netz (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen von diesen verbunden sind. Die Funktionalität eines beliebigen gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die mittels Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Beispielsweise können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (das auch als entferntes Modul oder Cloudmodul bekannt ist) einen Teil der Funktionalität für ein Clientmodul ausführen.
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, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf einem diskreten Werkzeug, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Werkzeug, mehrere Kerne einer einzigen Prozessorschaltung, mehrere Zweige einer einzigen Prozessorschaltung oder Kombinationen der vorstehenden Gegenstände. Der Ausdruck gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert.
Der Ausdruck Speicherschaltung 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 (wie beispielsweise eine Trägerwelle); und der Ausdruck computerlesbares Medium kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht vorübergehenden, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind nicht flüchtige Speicherschaltungen (wie beispielsweise eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare und programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Masken-Festwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie beispielsweise eine statische Arbeitsspeicherschaltung oder eine dynamische Arbeitsspeicherschaltung), ein magnetisches Speichermedium (wie beispielsweise ein analoges oder digitales Magnetband oder eine Festplatte) und ein optisches Speichermedium (wie beispielsweise eine CD, eine DVD oder eine Blue-Ray-Disk).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen Computer für einen speziellen Zweck implementiert werden, der erzeugt wird, indem ein Allzweckcomputer zum Ausführen einer oder mehrerer spezieller Funktionen konfiguriert wird, die in Computerprogrammen verkörpert sind. Die vorstehend beschriebenen Funktionsblöcke und Flussdiagrammelemente dienen als Softwarespezifikationen, welche durch die Routinearbeit eines Fachmanns oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
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 oder auf diese angewiesen sein. Die Computerprogramme können ein Basis-Eingabe-/Ausgabesystem (BIOS), das mit der Hardware des Computers für einen speziellen Zweck wechselwirkt, Einrichtungstreiber, die mit speziellen Einrichtungen des Computers für den speziellen Zweck wechselwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
Die Computerprogramme können umfassen: (i) beschreibenden Text für das Parsing, wie beispielsweise HTML (hypertext markup language) oder XML (extensible markup language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der anhand von Quellcode durch einen Compiler erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter; (v) Quellcode zum Kompilieren und Ausführen durch einen Echtzeitcompiler, usw. Lediglich als Beispiele kann der Quellcode unter Verwendung der Syntax von Sprachen geschrieben sein, die C, C++, C#, Objective-C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java^®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua und Python^® umfassen.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente soll ein ”means-plus-function”-Element im Sinne der Bedeutung von 35 U.S.C. §112(f) sein, außer wenn ein Element ausdrücklich unter Verwendung der Formulierung ”Mittel für” oder im Fall eines Verfahrensanspruchs unter Verwendung der Formulierungen ”Vorgang für” oder ”Schritt für” genannt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

35 U.S.C. §112(f) [0166]

Claims

Motorsteuerverfahren für ein Fahrzeug, das umfasst, dass: eine Drehmomentanforderung für einen Motor basierend auf einer Fahrereingabe erzeugt wird; unter Verwendung einer Modellvoraussagesteuerung (MPC): Sätze möglicher Zielwerte basierend auf der Drehmomentanforderung identifiziert werden, wobei die Sätze möglicher Zielwerte Ziel-Druckverhältnisse über ein Drosselventil umfassen; vorausgesagte Betriebsparameter für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt werden; Kostenwerte für die jeweiligen Sätze möglicher Zielwerte ermittelt werden; einer der Sätze möglicher Zielwerte basierend auf den Kostenwerten ausgewählt wird; und Zielwerte basierend auf den jeweiligen möglichen Zielwerten des Ausgewählten der Sätze ausgewählt werden, wobei die Zielwerte ein Ziel-Druckverhältnis über das Drosselventil umfassen; eine Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird; und das Drosselventil basierend auf der Ziel-Öffnung gesteuert wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Ziel-Krümmerabsolutdruck (Ziel-MAP) basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis und einem Drosseleinlassluftdruck (TIAP) ermittelt wird; und die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-MAP und dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine Zielluft pro Zylinder (Ziel-APC) basierend auf dem Ziel-MAP sowie einem Ziel-Einlass- und einem Ziel-Auslassphasenwinkel ermittelt wird; und die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf der Ziel-APC und dem Ziel-Druckverhältnis ermittelt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass: eine Ziel-Luftmassenströmungsrate (Ziel-MAF) durch das Drosselventil basierend auf der Ziel-APC ermittelt wird; und die Ziel-Öffnungsfläche des Drosselventils basierend auf dem Ziel-Druckverhältnis, der Ziel-MAF und dem Ziel-TIAP ermittelt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: die Ziel-Öffnungsfläche in ein Ziel-Tastverhältnis umgewandelt wird; und Signale basierend auf dem Ziel-Tastverhältnis auf das Drosselventil angewendet werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Referenz-Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf der Drehmomentanforderung ermittelt wird; und die Kostenwerte für die Sätze möglicher Zielwerte basierend auf Differenzen zwischen den möglichen Ziel-Druckverhältnissen der jeweiligen Sätze und dem Referenz-Druckverhältnis ermittelt werden.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein maximales und ein minimales Druckverhältnis über das Drosselventil ausgegeben werden; und einer der Sätze möglicher Zielwerte mit möglichen Ziel-Druckverhältnissen, die zwischen dem maximalen und dem minimalen Druckverhältnis liegen, ausgewählt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass das maximale Druckverhältnis über das Drosselventil auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass das minimale Druckverhältnis über das Drosselventil basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern festgelegt wird.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei: jeder der Sätze möglicher Zielwerte ferner mögliche Ziel-Öffnungen für ein Ladedruck-Regelventil, mögliche Ziel-Öffnungen für ein Abgasrückführungsventil (Ziel-AGR-Ventilöffnungen), mögliche Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und mögliche Ziel-Auslassphasenstellerwinkel umfasst; die Zielwerte ferner eine Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil, eine Ziel-AGR-Ventilöffnung, einen Ziel-Einlassphasenstellerwinkel und einen Ziel-Auslassphasenstellerwinkel umfassen; und wobei das Motorsteuerverfahren ferner umfasst, dass: eine Öffnung eines Ladedruck-Regelventils, das einem Turbolader zugeordnet ist, basierend auf der Ziel-Öffnung für das Ladedruck-Regelventil gesteuert wird; eine Öffnung eines AGR-Ventils basierend auf der Ziel-AGR-Ventilöffnung gesteuert wird; und eine Einlass- sowie eine Auslass-Ventilphaseneinstellung basierend auf dem Ziel-Einlass- bzw. dem Ziel-Auslassphasenstellerwinkel gesteuert werden.