DE102015119403B4

DE102015119403B4 - Steuerverfahren für ein fahrzeug zur kombinationssteuerung eines zylinderzustands und eines getriebegangs

Info

Publication number: DE102015119403B4
Application number: DE102015119403.1A
Authority: DE
Inventors: Randall S. Beikmann; Nitish J. Wagh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2035-11-12
Also published as: CN105626282B; DE102015119403A1; US9599047B2; US20160146138A1; CN105626282A

Abstract

Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend, dass:eine Zielanzahl aktivierter Zylinder eines Motors basierend auf einer Drehmomentanforderung und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis eines Getriebes ermittelt wird;basierend auf der Drehmomentanforderung eine Kombination identifiziert wird, die eine mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, wobei:sich die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der Zielanzahl aktivierter Zylinder unterscheidet; und/odersich das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes unterscheidet;ein erster Kraftstoffverbrauch für die Zielanzahl aktivierter Zylinder und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis ermittelt wird;ein zweiter Kraftstoffverbrauch für die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird;dann, wenn der zweite Kraftstoffverbrauch geringer als der erste Kraftstoffverbrauch ist, selektiv:die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder umgeschaltet wird; undein Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird; undeine Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder gesteuert wird;wobei das Umschalten selektiv verhindert wird, wenn eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Steuerverfahren zur Steuerung sowohl einer Zylinder-Aktivierung/Deaktivierung als auch eines Getriebe-Übersetzungsverhältnisses.
Solch ein Verfahren geht der Art nach beispielsweise aus der DE 10 2005 042 845 A1 hervor. Dabei wird der Motor in einem ersten Betriebszustand mit einer ersten Anzahl von aktiven Zylindern betrieben. Der Motor wird in einem zweiten Betriebszustand mit einer zweiten Anzahl von aktiven Zylindern betrieben. Die erste Anzahl ist von der zweiten Anzahl verschieden. Abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Antriebseinheit wird eine Getriebeübersetzung eingestellt. Die Getriebeübersetzung wird auch abhängig vom aktuellen oder erreichbaren Betriebszustand des Motors hinsichtlich der Anzahl der aktiven Zylinder eingestellt.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Bei einigen Motortypen kann eine Luftströmung in den Motor mittels einer Drossel geregelt werden. Die Drossel stellt eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine gewünschte Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert im Allgemeinen die Drehmomentausgabe des Motors.
Unter bestimmen Umständen können ein oder mehrere Zylinder eines Motors deaktiviert werden. Die Deaktivierung eines Zylinders kann umfassen, dass das Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen des Zylinders deaktiviert wird und dass die Kraftstoffzufuhr des Zylinders gestoppt wird. Beispielsweise können ein oder mehrere Zylinder deaktiviert werden, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, wenn der Motor einen angeforderten Betrag des Drehmoments erzeugen kann, während der eine oder die mehreren Zylinder deaktiviert sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Erfindungsgemäß wird ein Steuerverfahren vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 auszeichnet.
Es wird auch ein Steuersystem eines Fahrzeugs beschrieben. Ein Zündungsmodul ermittelt eine Zielanzahl aktivierter Zylinder eines Motors basierend auf einer Drehmomentanforderung und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis eines Getriebes. Ein Kombinations-Identifikationsmodul identifiziert basierend auf der Drehmomentanforderung eine Kombination, die eine mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, wobei: sich die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der Zielanzahl aktivierter Zylinder unterscheidet; und/oder sich das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes unterscheidet. Ein Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul ermittelt einen ersten Kraftstoffverbrauch für die Zielanzahl aktivierter Zylinder und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis, und es ermittelt einen zweiten Kraftstoffverbrauch für die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis. Wenn der zweite Kraftstoffverbrauch geringer als der erste Kraftstoffverbrauch ist, schaltet ein Übergangsmodul selektiv: die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder um; und ein Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis um. Ein Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul steuert eine Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder.
Gemäß weiteren Merkmalen steuert ein Getriebesteuermodul das Getriebe basierend auf dem Ziel-Übersetzungsverhältnis.
Gemäß weiteren Merkmalen verhindert das Übergangsmodul selektiv die Umschaltungen, wenn eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß weiteren Merkmalen identifiziert das Kombinations-Identifikationsmodul die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Gemäß weiteren Merkmalen identifiziert das Kombinations-Identifikationsmodul die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Motordrehzahl.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul den ersten Kraftstoffverbrauch basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder, dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung; und es ermittelt den zweiten Kraftstoffverbrauch basierend auf der möglichen Anzahl aktivierter Zylinder, dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul den ersten und den zweiten Kraftstoffverbrauch ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl.
Gemäß weiteren Merkmalen ermittelt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul den ersten und den zweiten Kraftstoffverbrauch unter Verwendung eines Kennfelds, das Anzahlen aktivierter Zylinder und Übersetzungsverhältnisse mit Kraftstoffverbrauchswerten in Beziehung setzt.
Gemäß weiteren Merkmalen identifiziert das Kombinations-Identifikationsmodul ferner basierend auf der Drehmomentanforderung eine zweite Kombination, die eine zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein zweites mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst. Die zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder unterscheidet sich von der Zielanzahl aktivierter Zylinder; und/oder das zweite mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis unterscheidet sich von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes. Zusätzlich unterscheidet sich die zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der möglichen Anzahl aktivierter Zylinder; und/oder das zweite mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis unterscheidet sich von dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul ermittelt ferner einen dritten Kraftstoffverbrauch für die zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das zweite mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis.
Gemäß weiteren Merkmalen schaltet das Übergangsmodul selektiv dann, wenn der zweite Kraftstoffverbrauch ebenso geringer als der dritte Kraftstoffverbrauch ist: die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder um; und das Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis um.
Ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass eine Zielanzahl aktivierter Zylinder eines Motors basierend auf einer Drehmomentanforderung und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis eines Getriebes ermittelt wird; und dass basierend auf der Drehmomentanforderung eine Kombination identifiziert wird, die eine mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, wobei: sich die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der Zielanzahl aktivierter Zylinder unterscheidet; und/oder sich das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes unterscheidet. Das Verfahren umfasst ferner: dass ein erster Kraftstoffverbrauch für die Zielanzahl aktivierter Zylinder und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; dass ein zweiter Kraftstoffverbrauch für die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; und dass dann, wenn der zweite Kraftstoffverbrauch geringer als der erste Kraftstoffverbrauch ist, selektiv: die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder umgeschaltet wird; und ein Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird; und dass eine Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder gesteuert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass das Getriebe basierend auf dem Ziel-Übersetzungsverhältnis gesteuert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit identifiziert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: dass die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Motordrehzahl identifiziert wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: dass der erste Kraftstoffverbrauch basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder, dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung ermittelt wird; und dass der zweite Kraftstoffverbrauch basierend auf der möglichen Anzahl aktivierter Zylinder, dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung ermittelt wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der erste und der zweite Kraftstoffverbrauch ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl ermittelt werden.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der erste und der zweite Kraftstoffverbrauch unter Verwendung eines Kennfelds ermittelt werden, dass Anzahlen aktivierter Zylinder und Übersetzungsverhältnisse mit Kraftstoffverbrauchswerten in Beziehung setzt.
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.
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 ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Zylindersteuermoduls ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Zylinder-Aktivierung/Deaktivierung und eines Getriebe-Übersetzungsverhältnisses darstellt.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um ein Drehmoment zu erzeugen. Unter bestimmten Umständen kann ein Motorsteuermodul (ECM) einen oder mehrere Zylinder des Motors deaktivieren. Das ECM kann beispielsweise einen oder mehrere Zylinder deaktivieren, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern.
Das ECM ermittelt einen Ziel-Zündungsanteil für die Zylinder des Motors, um eine Motor-Drehmomentanforderung zu erreichen, wenn ein gegenwärtiges Übersetzungsverhältnis eines Getriebes gegeben ist. Ein Zähler des Ziel-Zündungsanteils kann angeben, wie viele Zylinder (Y) während der nächsten Anzahl X von Zylindern in einer Zündreihenfolge der Zylinder aktiviert werden sollen, wobei X der Nenner des Ziel-Zündungsanteils ist. Das ECM aktiviert und deaktiviert Zylinder des Motors in einer vorbestimmten Zündreihenfolge der Zylinder, um den Ziel-Zündungsanteil zu erreichen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ermittelt das ECM andere mögliche Kombinationen des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses und des Ziel-Zündungsanteils, die verwendet werden können, um die Motor-Drehmomentanforderung zu erreichen. Das ECM schaltet auf eine andere Kombination des Ziel-Zündungsanteils und des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses um, wenn die Verwendung dieser Kombination des Ziel-Zündungsanteils und des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs liefern kann.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 eines Fahrzeugs weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Drehmoment basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 kann einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, und das Drossel-Aktuatormodul 116 regelt das Öffnen des Drosselventils 112, um die Luftströmung in den Einlasskrümmer 110 zu steuern.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweist, 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 unter bestimmten Umständen, die nachstehend diskutiert werden, selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, 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. Bei Viertaktmotoren kann ein Motorzyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen entsprechen.
Wenn der Zylinder 118 aktiviert ist, wird während des Einlasstakts Luft aus dem Einlasskrümmer durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern/-kanäle, 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/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemischs bewirkt. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Einige Typen von Motoren, wie beispielsweise Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren), können sowohl eine Kompressionszündung als auch eine Funkenzündung ausführen. 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 Kurbelwellenposition in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder abschalten oder einen Zündfunken an die deaktivierten Zylinder liefern.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einer untersten Position zurückkehrt, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Obgleich eine auf einer Nockenwelle basierte Ventilbetätigung gezeigt ist und diskutiert wurde, können nockenlose Ventilaktuatoren implementiert sein. Obgleich eine separate Einlass- und Auslassnockenwelle gezeigt ist, kann eine Nockenwelle mit Nocken sowohl für die Einlass- als auch für die Auslassventile verwendet werden.
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. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Aktuatoren als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch elektromechanische Aktuatoren, elektrohydraulische Aktuatoren und elektromagnetische Aktuatoren usw.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine Turbine 160-1 aufweist, die durch Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kompressor 160-2 auf, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird und der Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen. Die komprimierte Luftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 aufnehmen.
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 gesteuert werden.
Die Kurbelwellenposition kann unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen werden. Eine Motordrehzahl kann basierend auf der Kurbelwellenposition ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen wird. Eine Temperatur eines 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 Motorunterdruck gemessen werden, der 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.
Die Position des Drosselventils 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur 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 aufweisen. 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 beispielsweise Gangwechsel in einem Getriebe 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. Obgleich nur ein Elektromotor 198 gezeigt ist und diskutiert wird, können mehrere Elektromotoren implementiert sein. 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. Jeder Motoraktuator empfängt einen zugeordneten Aktuatorwert. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 als ein Motoraktuator bezeichnet werden, und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. In dem Beispiel von 1 erreicht das Drossel-Aktuatormodul 116 die Drosselöffnungsfläche, indem ein Winkel des Blatts des Drosselventils 112 angepasst wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann auch als ein Motoraktuator bezeichnet werden, während der entsprechende Aktuatorwert der Betrag einer Zündfunkenvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Motoraktuatoren können das Zylinder-Aktuatormodul 120, das Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Ladedruck-Aktuatormodul 164 und das AGR-Aktuatormodul 172 umfassen. Für diese Motoraktuatoren können die Aktuatorwerte einer Zylinder-Aktivierungs-/Deaktivierungssequenz, der Kraftstoffzufuhrrate, dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasenstellerwinkel, dem Ladedruck bzw. der AGR-Ventilöffnungsfläche entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktuatorwerte erzeugen, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein angefordertes Motorausgangsdrehmoment erzeugt.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems dargestellt. Ein Drehmomentanforderungsmodul 204 ermittelt eine Drehmomentanforderung 208 für den Motor 102 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 212. Die Fahrereingaben 212 können beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition, eine Tempomateingabe und/oder eine oder mehrere andere geeignete Fahrereingaben umfassen. Das Drehmomentanforderungsmodul 204 kann die Drehmomentanforderung 208 zusätzlich oder alternativ basierend auf einer oder mehreren anderen Drehmomentanforderungen ermitteln, wie beispielsweise basierend auf Drehmomentanforderungen, die durch das ECM 114 erzeugt werden, und/oder basierend auf Drehmomentanforderungen, die von anderen Modulen des Fahrzeugs empfangen werden, wie etwa von dem Getriebesteuermodul 194, dem Hybridsteuermodul 196, einem Chassissteuermodul usw.
Ein oder mehrere Motoraktuatoren werden basierend auf der Drehmomentanforderung 208 und/oder basierend einem oder mehreren anderen Parametern gesteuert. Beispielsweise kann das Drosselsteuermodul 216 eine Ziel-Drosselöffnung 220 basierend auf der Drehmomentanforderung 208 ermitteln. Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann das Öffnen des Drosselventils 112 basierend auf der Ziel-Drosselöffnung 220 einstellen.
Ein Zündfunkensteuermodul 224 ermittelt einen Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 228 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 erzeugt einen Zündfunken basierend auf dem Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 228. Ein Kraftstoffsteuermodul 232 ermittelt einen oder mehrere Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 236 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Beispielsweise können die Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 236 eine Kraftstoffeinspritzungsmenge, eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen zum Einspritzen der Menge und eine Zeiteinstellung für jede der Einspritzungen umfassen. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 spritzt Kraftstoff basierend auf den Ziel-Kraftstoffzufuhrparametern 236 ein.
Ein Phasenstellersteuermodul 237 ermittelt einen Ziel-Einlass- und einen Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 238 und 239 basierend auf der Drehmomentanforderung 208. Das Phasensteller-Aktuatormodul 258 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148 und 150 basierend auf dem Ziel-Einlass- bzw. dem Ziel-Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 238 bzw. 239 regeln. Ein Ladedrucksteuermodul 240 kann einen Ziel-Ladedruck 242 basierend auf der Drehmomentanforderung 208 ermitteln. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck, der durch die Ladedruckeinrichtung(en) ausgegeben wird, basierend auf dem Ziel-Ladedruck 242 steuern.
Ein Zylindersteuermodul 244 erzeugt eine Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 für einen nächsten Zylinder in einer vorbestimmten Zündreihenfolge der Zylinder (für „den nächsten Zylinder“). Die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 gibt an, ob der nächste Zylinder aktiviert oder deaktiviert werden soll. Lediglich beispielhaft kann das Zylindersteuermodul 244 die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 auf einen ersten Zustand setzen (z.B. auf 1), wenn der nächste Zylinder aktiviert werden soll, und es kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 auf einen zweiten Zustand setzen (z.B. auf 0), wenn der nächste Zylinder deaktiviert werden soll. Obgleich die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 bezogen auf den nächsten Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge diskutiert wurde und weiterhin diskutiert wird, kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 für einen zweiten Zylinder, der dem nächsten Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge unmittelbar nachfolgt, für einen dritten Zylinder, der dem zweiten Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge unmittelbar nachfolgt, oder für einen weiteren Zylinder, der dem nächsten Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge nachfolgt, erzeugt werden.
Das Zylinder-Aktuatormodul 120 deaktiviert die Einlass- und Auslassventile des nächsten Zylinders, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden soll. Das Zylinder-Aktuatormodul 120 ermöglicht das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile des nächsten Zylinders, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden soll.
Das Kraftstoffsteuermodul 232 stoppt die Kraftstoffzufuhr des nächsten Zylinders, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden soll. Das Kraftstoffsteuermodul 232 legt die Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 236 derart fest, dass dem nächsten Zylinder Kraftstoff zugeführt wird, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden soll. Das Zündfunkensteuermodul 224 kann einen Zündfunken an den nächsten Zylinder liefern, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder aktiviert werden soll. Das Zündfunkensteuermodul 224 kann einen Zündfunken an den nächsten Zylinder liefern oder den Zündfunken für diesen stoppen, wenn die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248 angibt, dass der nächste Zylinder deaktiviert werden soll. Die Zylinderdeaktivierung unterscheidet sich von einer Kraftstoffabschaltung (z.B. einer Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltung) dadurch, dass die Einlass- und Auslassventile der Zylinder, für welche die Kraftstoffzufuhr während der Kraftstoffabschaltung gestoppt wird, weiterhin während der Kraftstoffabschaltung geöffnet und geschlossen werden können, während die Einlass- und Auslassventile der Zylinder geschlossen bleiben, wenn diese Zylinder deaktiviert sind.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Zylindersteuermoduls 224. Ein Zündungsmodul 304 ermittelt einen Ziel-Zündungsanteil 308. Ein Zähler des Ziel-Zündungsanteils 308 entspricht einer Zielanzahl von Zylindern, die aktiviert sein sollen, von den nächsten N Zylindern in der vorbestimmten Zündreihenfolge der Zylinder, und N ist der Nenner des Ziel-Zündungsanteils 308. Beispielsweise gibt ein Ziel-Zündungsanteil von 5/8 an, dass 5 der nächsten 8 Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge aktiviert sein sollen. In diesem Beispiel sollen daher 3 der nächsten 8 Zylinder in der vorbestimmten Zündreihenfolge deaktiviert sein. Einem Ziel-Zündungsanteil von 0 entspricht, dass alle Zylinder des Motors 102 deaktiviert sind (und dass 0 aktiviert sind), und einem Ziel-Zündungsanteil von 1 entspricht, dass alle Zylinder des Motors 102 aktiviert sind (und dass 0 deaktiviert sind).
Das Zündungsmodul 304 ermittelt den Ziel-Zündungsanteil 308 basierend auf der Drehmomentanforderung 208, einer Motordrehzahl 312 und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 des Getriebes. Beispielsweise kann das Zündungsmodul 304 den Ziel-Zündungsanteil 308 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die bzw. das Drehmomentanforderungen, Motordrehzahlen und Übersetzungsverhältnisse mit dem Ziel-Zündungsanteil 308 in Beziehung setzt. Die Motordrehzahl 312 kann beispielsweise basierend auf einer Kurbelwellenposition ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellen-Positionssensors 180 gemessen wird. Das Getriebesteuermodul 194 steuert, welches Übersetzungsverhältnis in dem Getriebe aktiviert ist, und es kann das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis 314 bereitstellen.
Ein Sequenzmodul 316 ermittelt eine Zielsequenz 320 für das Aktivieren und Deaktivieren von Zylindern, um den Ziel-Zündungsanteil 308 zu erreichen. Eine oder mehrere mögliche Sequenzen zum Aktivieren und Deaktivieren von Zylindern können für jeden möglichen Ziel-Zündungsanteil angespeichert sein.
Jede der möglichen Sequenzen für einen gegebenen Ziel-Zündungsanteil umfasst eine Sequenz mehrerer Einträge für das Aktivieren und Deaktivieren von Zylindern, um diesen Ziel-Zündungsanteil zu erreichen. Beispielsweise kann eine mögliche Sequenz zum Erreichen eines Ziel-Zündungsanteils von 5/8 sein: $[1,0,1,1,0,1,0,1],$
wobei eine 1 einen aktivierten Zylinder angibt und eine 0 einen deaktivierten Zylinder angibt. Andere mögliche Sequenzen zum Erreichen eines Ziel-Zündungsanteils von 5/8 umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein: $[1,1,0,1,0,1,0,1],$
$[1,0,0,1,1,0,1,1], und$
$[0,1,1,0,1,1,0,1] .$
Ausnahmen, bei denen nur 1 mögliche Sequenz gespeichert sein kann, umfassen die Ziel-Zündungsanteile von 0 und 1, bei denen keine Zylinder bzw. alle Zylinder aktiviert sind. Das Sequenzmodul 316 kann eine der möglichen Sequenzen beispielsweise basierend auf einem oder mehreren Fahrzeugbetriebsparametern auswählen. Ein Aktivierungs-/Deaktivierungsmodul 324 erzeugt die Aktivierungs-/Deaktivierungsanweisung 248, und die Zylinder werden daher gemäß der Zielsequenz 320 aktiviert und deaktiviert.
Ein Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 ermittelt einen geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 basierend auf dem Ziel-Zündungsanteil 308 und dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 des Getriebes. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 kann den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 für den Ziel-Zündungsanteil 308 und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis 314 ferner basierend auf der Drehmomentanforderung 208, der Motordrehzahl 312 und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit 340 ermitteln. Beispielsweise kann das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die bzw. das Ziel-Zündungsanteile, Übersetzungsverhältnisse, Drehmomentanforderungen, Motordrehzahlen und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten mit Kraftstoffverbrauchswerten in Beziehung setzt. Bei verschiedenen Implementierungen können die Kraftstoffverbrauchswerte Werte des spezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC, von engl.: brake specific fuel consumption) sein. Die Fahrzeuggeschwindigkeit 340 kann beispielsweise basierend auf einer oder mehreren gemessenen Radgeschwindigkeiten ermittelt werden.
Ein Kombinations-Identifikationsmodul 344 identifiziert andere mögliche Kombinationen 348 des Ziel-Zündungsanteils und des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses, die verwendet werden können, wenn die Drehmomentanforderung 208, die Motordrehzahl 312 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 340 gegeben sind. Beispielsweise kann das Kombinations-Identifikationsmodul 344 die anderen möglichen Kombinationen 348 des Ziel-Zündungsanteils und des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses unter Verwendung eines Kennfelds identifizieren, das mögliche Ziel-Zündungsanteile und Übersetzungsverhältnisse umfasst, die durch Drehmomentanforderungen, Motordrehzahlen und Fahrzeuggeschwindigkeiten indiziert sind. Die anderen möglichen Kombinationen 348 umfassen jeweils ein mögliches Ziel-Übersetzungsverhältnis, das sich von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 des Getriebes unterscheidet, und/oder einen möglichen Ziel-Zündungsanteil, der sich von dem Ziel-Zündungsanteil 308 unterscheidet.
Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 ermittelt auch geschätzte Kraftstoffverbrauchswerte 332 für die jeweiligen anderen möglichen Kombinationen 348. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 kann die geschätzten Kraftstoffverbrauchswerte 332 für die anderen möglichen Kombinationen 348 ferner basierend auf der Drehmomentanforderung 208, der Motordrehzahl 312 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit 340 ermitteln. Beispielsweise kann das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 die geschätzten Kraftstoffverbrauchswerte 332 unter Verwendung der Funktion oder des Kennfelds ermitteln, die bzw. das Ziel-Zündungsanteile, Übersetzungsverhältnisse, Drehmomentanforderungen, Motordrehzahlen und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten mit den Kraftstoffverbrauchswerten in Beziehung setzt.
Ein Übergangsmodul 352 identifiziert diejenigen der anderen möglichen Kombinationen 348, die geschätzte Kraftstoffverbrauchswerte 332 aufweisen, welche geringer als die geschätzten Kraftstoffverbrauchswerte 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 sind. Diejenigen der anderen möglichen Kombinationen 348 mit geschätzten Kraftstoffverbrauchswerten 332, die geringer als die geschätzten Kraftstoffverbrauchswerte 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 sind, werden als identifizierte mögliche Kombinationen bezeichnet. Es kann erwartet werden, dass das Umschalten auf eine der identifizierten möglichen Kombinationen eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs liefert.
Das Übergangsmodul 352 ermittelt, ob unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen eine Umschaltung auf eine der identifizierten möglichen Kombinationen ausgeführt werden kann. Ob eine Umschaltung ausgeführt werden kann, wird nachstehend detaillierter erläutert. Wenn Ja, weist das Übergangsmodul 352 das Ziel-Zündungsmodul 304 und das Getriebesteuermodul 194 an, auf diese identifizierte mögliche Kombination des Ziel-Zündungsanteils bzw. des Übersetzungsverhältnisses umzuschalten.
Beispielsweise kann das Übergangsmodul 352 eine Zündungsanteilsanweisung 356 auf den möglichen Ziel-Zündungsanteil der einen der identifizierten möglichen Kombinationen festlegen, und das Zündungsmodul 304 legt den Ziel-Zündungsanteil 308 auf die Zündungsanteilsanweisung 356 fest. Das Übergangsmodul 352 legt auch eine Übersetzungsverhältnisanweisung 360 auf das mögliche Übersetzungsverhältnis der einen der identifizierten möglichen Kombinationen fest, und das Getriebesteuermodul 194 steuert das Getriebe derart, dass es bei der Übersetzungsverhältnisanweisung 360 arbeitet. Dies kann umfassen, dass auf das Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird, das in der Übersetzungsverhältnisanweisung 360 angegeben ist, wenn dieses Übersetzungsverhältnis nicht bereits eingeschaltet ist. Die Zylinder werden daher basierend auf der Zündungsanteilsanweisung 356 aktiviert und deaktiviert, das Getriebe wird gemäß der Übersetzungsverhältnisanweisung 360 betrieben, und der Kraftstoffverbrauch kann verringert sein.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Zylinder-Aktivierung/Deaktivierung in Kombination mit einem Getriebe-Übersetzungsverhältnis zeigt. Die Steuerung beginnt mit 408, wo das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 für den Ziel-Zündungsanteil 308 und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis 314 des Getriebes ermittelt. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 ermittelt den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 basierend auf dem Ziel-Zündungsanteil 308 und dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 kann den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 ferner basierend auf einem oder mehreren Parametern ermitteln, wie beispielsweise basierend auf der Drehmomentanforderung 208, der Motordrehzahl 312 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit 340.
Bei 412 identifiziert das Kombinations-Identifikationsmodul 344 die anderen möglichen Kombinationen 348 möglicher Ziel-Zündungsanteile und Getriebe-Übersetzungsverhältnisse. Bei 416 setzt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 einen Zählerwert (I) gleich 1. Bei 420 wählt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 die I-te der anderen möglichen Kombinationen 348 aus. Jede der anderen möglichen Kombinationen 348 umfasst einen möglichen Ziel-Zündungsanteil und ein mögliches Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
Bei 424 ermittelt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 für den möglichen Ziel-Zündungsanteil und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis der I-ten der anderen möglichen Kombinationen 348. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 ermittelt den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 basierend auf dem möglichen Ziel-Zündungsanteil und dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis. Das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 kann den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 ferner basierend auf einem oder mehreren Parametern schätzen, wie beispielsweise basierend auf der Drehmomentanforderung 208, der Motordrehzahl 312 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit 340.
Bei 428 ermittelt das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul, ob der Zählerwert (I) kleiner als die Gesamtanzahl der identifizierten anderen möglichen Kombinationen ist. Wenn 428 wahr ist, erhöht das Kraftstoffzufuhr-Schätzmodul 328 den Zählerwert (I) bei 432 (es setzt beispielsweise I = I + 1), und die Steuerung kehrt zu 420 zurück. Auf diese Weise wird ein geschätzter Kraftstoffverbrauch für jede der anderen möglichen Kombinationen ermittelt. Wenn 428 falsch ist, fährt die Steuerung mit 436 fort.
Bei 436 vergleicht das Übergangsmodul 352 den geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 mit den geschätzten Kraftstoffverbrauchswerten 332 der anderen möglichen Kombinationen. Das Übergangsmodul 352 identifiziert diejenigen der anderen möglichen Kombinationen, die geschätzte Kraftstoffverbrauchswerte 332 aufweisen, die geringer als der geschätzte Kraftstoffverbrauch 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 sind.
Bei 440 wählt das Übergangsmodul 352 eine der anderen möglichen Kombinationen aus, die einen geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 aufweist, der geringer als der geschätzte Kraftstoffverbrauch 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 ist. Beispielsweise kann das Übergangsmodul 352 die eine der anderen möglichen Kombinationen mit dem kleinsten geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 auswählen.
Das Übergangsmodul 352 ermittelt, ob eine Umschaltung auf die Ausgewählte der anderen möglichen Kombinationen ausgeführt werden kann. Eine beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen nicht ausgeführt werden kann, liegt dann vor, wenn eine Umschaltung von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 auf das mögliche Ziel-Übersetzungsverhältnis dieser möglichen Kombination nicht ausgeführt werden kann, wie beispielsweise dann, wenn ein oder mehrere andere Übersetzungsverhältnisse zwischen dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 und dem möglichen Übersetzungsverhältnis vorhanden sind. Mit anderen Worten kann eine Umschaltung nicht ausgeführt werden, wenn zwei oder mehr Getriebeumschaltungen ausgeführt werden würden, um die Umschaltung durchzuführen. Dies kann beispielsweise dadurch angegeben werden, dass eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis 314 und dem möglichen Ziel-Übersetzungsverhältnis größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Eine andere beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen nicht ausgeführt werden kann, liegt dann vor, wenn Geräusch und Vibration nach der Umschaltung größer als ein vorbestimmter Wert wären. Beispielsweise kann das Übergangsmodul 352 einen Geräusch- und Vibrationswert für die Ausgewählte der möglichen Kombinationen beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die bzw. das mögliche Ziel-Zündungsanteile und mögliche Ziel-Übersetzungsverhältnisse mit Geräusch- und Vibrationswerten in Beziehung setzt. Eine andere beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen nicht ausgeführt werden kann, liegt dann vor, wenn die Umschaltung auf die mögliche Kombination keine ausreichende Drehmomentreserve zulassen würde. Eine noch andere beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen möglicherweise vermieden wird, liegt dann vor, wenn eine Zeitdauer für die Verwendung der vorliegenden Kombination kürzer als eine vorbestimmte Zeitdauer ist. Eine andere beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen möglicherweise vermieden wird, liegt dann vor, wenn eine vorausgesagte Zeitdauer, für welche die Ausgewählte der möglichen Kombinationen verwendet werden kann, bevor auf eine andere mögliche Kombination umgeschaltet wird, kürzer als eine vorbestimmte Zeitdauer ist. Bei diesen zwei Beispielen können die Umschaltungen vermieden werden, um beispielsweise häufige Umschaltungen zu verhindern, und die Umschaltungen können in einigen Fällen aufgrund der Zeitdauer nicht möglich sein, die für andere Vorgänge erforderlich ist (z.B. für eine Drehmomentglättung), die für die Umschaltungen ausgeführt werden sollen. Eine andere beispielhafte Situation, in der eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen möglicherweise vermieden wird, liegt dann vor, wenn ein Kraftstoffeffizienzvorteil (eine Verringerung), der mittels der Umschaltung erreicht wird, durch die Kosten einer Zunahme in den Drehmomentfluktuationen und/oder im wahrgenommenen Geräusch und der wahrgenommenen Vibration überwogen wird. Andere beispielhafte Situationen, in denen eine Umschaltung auf die Ausgewählte der möglichen Kombinationen nicht ausgeführt werden kann, umfassen ohne Einschränkung darauf, dass die Komponentenhaltbarkeit verringert werden kann, wenn die Umschaltung ausgeführt wird.
Wenn 444 wahr ist, fährt die Steuerung mit 456 fort. Wenn 444 falsch ist, ermittelt das Übergangsmodul 352 bei 448, ob alle von denjenigen der anderen möglichen Kombinationen mit geschätzten Kraftstoffverbrauchswerten 332, die geringer als der geschätzte Kraftstoffverbrauch 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 sind, zur möglichen Verwendung bei 444 behandelt wurden. Wenn 448 falsch ist, wählt das Übergangsmodul 352 bei 452 eine weitere der anderen möglichen Kombinationen mit geschätzten Kraftstoffverbrauchswerten 332 aus, die geringer als der geschätzte Kraftstoffverbrauch 332 des Ziel-Zündungsanteils 308 und des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses 314 sind, und die Steuerung kehrt zu 444 zurück. Beispielsweise kann das Übergangsmodul 352 bei 452 diejenige der anderen möglichen Kombinationen mit dem nächstenliegenden kleinsten geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 auswählen. Wenn 448 wahr ist, kann die Steuerung enden.
Bei 456 legt das Übergangsmodul 352 dann, wenn das Übergangsmodul 352 ermittelt, dass die Ausgewählte der anderen möglichen Kombinationen mit einem geringeren geschätzten Kraftstoffverbrauch 332 verwendbar ist, die Zündungsanteilsanweisung 356 und die Übersetzungsverhältnisanweisung 360 auf den möglichen Ziel-Zündungsanteil und das mögliche Übersetzungsverhältnis der Ausgewählten der anderen möglichen Kombinationen fest. Bei 460 liegt das Zündungsmodul den Ziel-Zündungsanteil 308 auf die Zündungsanteilsanweisung 356 fest. Die Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung wird basierend auf dem Ziel-Zündungsanteil 308 gesteuert. Ebenso steuert das Getriebesteuermodul 194 bei 460 das Getriebe derart, dass das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsverhältnisanweisung 360 eingeschaltet wird, wenn dieses Übersetzungsverhältnis nicht bereits eingeschaltet ist. Obgleich das Beispiel von 4 derart gezeigt ist, dass es endet, kann 4 eine Veranschaulichung einer Steuerschleife sein, und die Steuerung kann Steuerschleifen in vorbestimmten Intervallen ausführen.
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.

Claims

Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend, dass: eine Zielanzahl aktivierter Zylinder eines Motors basierend auf einer Drehmomentanforderung und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis eines Getriebes ermittelt wird; basierend auf der Drehmomentanforderung eine Kombination identifiziert wird, die eine mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, wobei: sich die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der Zielanzahl aktivierter Zylinder unterscheidet; und/oder sich das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes unterscheidet; ein erster Kraftstoffverbrauch für die Zielanzahl aktivierter Zylinder und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; ein zweiter Kraftstoffverbrauch für die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; dann, wenn der zweite Kraftstoffverbrauch geringer als der erste Kraftstoffverbrauch ist, selektiv: die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder umgeschaltet wird; und ein Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird; und eine Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder gesteuert wird; wobei das Umschalten selektiv verhindert wird, wenn eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass das Getriebe basierend auf dem Ziel-Übersetzungsverhältnis gesteuert wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit identifiziert wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Kombination, welche die mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, ferner basierend auf einer Motordrehzahl identifiziert wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: der erste Kraftstoffverbrauch basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder, dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung ermittelt wird; und der zweite Kraftstoffverbrauch basierend auf der möglichen Anzahl aktivierter Zylinder, dem möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis und der Drehmomentanforderung ermittelt wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass der erste und der zweite Kraftstoffverbrauch ferner basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl ermittelt werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der erste und der zweite Kraftstoffverbrauch unter Verwendung eines Kennfelds ermittelt werden, das die Anzahl aktivierter Zylinder und die Übersetzungsverhältnisse mit Kraftstoffverbrauchswerten in Beziehung setzt.
Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend, dass: eine Zielanzahl aktivierter Zylinder eines Motors basierend auf einer Drehmomentanforderung und einem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis eines Getriebes ermittelt wird; basierend auf der Drehmomentanforderung eine erste und eine zweite Kombination identifiziert werden, wobei die erste Kombination eine erste mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und ein erstes mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis umfasst, und die zweite Kombination eine zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder, die sich von der ersten möglichen Anzahl aktivierter Zylinder unterscheidet, und ein zweites mögliches Getriebe-Übersetzungsverhältnis, das sich von dem ersten möglichen Getriebe-Übersetzungsverhältnis unterscheidet, umfasst, wobei: sich die erste und die zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder von der Zielanzahl aktivierter Zylinder unterscheiden; und/oder sich das erste und das zweite mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis des Getriebes unterscheiden; ein erster Kraftstoffverbrauch für die Zielanzahl aktivierter Zylinder und das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; ein zweiter Kraftstoffverbrauch für die erste mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das erste mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; ein dritter Kraftstoffverbrauch für die zweite mögliche Anzahl aktivierter Zylinder und das zweite mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis ermittelt wird; dann, wenn der zweite Kraftstoffverbrauch geringer als der erste und der dritte Kraftstoffverbrauch ist, selektiv: die Zielanzahl aktivierter Zylinder auf die erste mögliche Anzahl aktivierter Zylinder umgeschaltet wird; und ein Ziel-Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf das erste mögliche Getriebe-Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird; und eine Zylinder-Aktivierung und -Deaktivierung basierend auf der Zielanzahl aktivierter Zylinder gesteuert wird.