DE102015121957B4 - Verfahren zum Einstellen des Motorluftstroms - Google Patents

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Abstract

Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst:Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit, um Klopfen zu reduzieren;Einstellen eines Motorluftstroms als Reaktion auf ein Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Luftsauerstoffpartialdruck eingestellt wird; undEinstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Luftsauerstoffpartialdruck zusätzlich zur eingestelltenZündspätverstellung/Zündvorverstellung, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf Umgebungsfeuchtigkeit basiert.

Description

  • Hintergrund/Kurzfassung
  • Eine in einen Motor eintretende Luftmenge kann mit einem Einlasskrümmer-Absolutdruck- (MAP-, Manifold Absolut Pressure) Sensor oder einem Luftmassen-(MAF, Mass Airflow) Sensor geschätzt werden. Der MAP-Sensor weist Vorteile hinsichtlich des direkten Abtastens des Krümmerdrucks zum Bestimmen der Zylinderluftladung auf. Folglich kann der MAP-Sensor einen genaueren Motorluftstromschätzwert bereitstellen, wenn sich der Einlasskrümmerdruck des Motors aufgrund von Motorlasttransienten ändert. Auf der anderen Seite stellt der MAF-Sensor einen genauen Messwert der Luftmasse bereit, die unter stationären Bedingungen in den Motor eintritt, was das Steuern des Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter stationären Bedingungen verbessern kann. Allerdings kann sowohl die Ausgabe des MAP-Sensors als auch des MAF-Sensors durch Feuchtigkeit in der Luft beeinflusst werden, weil die Ausgabe beider Sensoren nicht hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensiert wird. Im Ergebnis ist die Motorleistung unter feuchten Bedingungen möglicherweise nicht so stark wie die Motorleistung unter Bedingungen geringer Feuchtigkeit.
  • US 2010 / 0 236 532 A1 offenbart Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Motors eines Fahrzeugs in Antwort auf Umgebungsfeuchtigkeit. DE 10 2013 205 770 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Steuerung einer Abgasrückführung unter Bedingungen mit geringem Motor-Deltadruck. DE 10 2015 103 621 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zum Einstellen einer Drehmomentkapazität einer Maschine unter Verwendung einer Modellvorhersagesteuerung. DE 10 2013 225 003 A1 offenbart Verfahren und Systeme zum Spülen von Kondensat aus einem Ladeluftkühler.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Motorbetriebsverfahren bereitzustellen, bei dem unter feuchten Bedingungen eine gleichwertige Drehmomentabgabemenge wie unter Bedingungen geringer Feuchtigkeit erfolgt. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfinder haben hier die oben genannten Probleme erkannt und ein Motorbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit zum Reduzieren von Klopfen; Einstellen des Motorluftstroms als Reaktion auf das Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Luftsauerstoffpartialdruck eingestellt wird; und Einstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Luftsauerstoffpartialdruck zusätzlich zur eingestellten Zündspätverstellung/Zündvorverstellung, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf Umgebungsfeuchtigkeit basiert.
  • Durch Einstellen der Motorzündverstellung und des Soll-Motorluftstroms als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit kann es möglich sein, als technisches Resultat einen Motor bereitzustellen, der unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit eine gleichwertige Drehmomentabgabemenge wie unter Bedingungen geringer Feuchtigkeit ausgibt. Das Einstellen des Soll-Motorluftstroms als Reaktion auf den Luftsauerstoffpartialdruck kann es dem Motor ermöglichen, unter Bedingungen hoher Umgebungsluftfeuchtigkeit mit einer gleichen Sauerstoffmenge wie unter Bedingungen geringer Umgebungsfeuchtigkeit zu arbeiten. Folglich kann der durch den Motor strömende Sauerstoff an eine geeignete Kraftstoffmenge angepasst werden, um das Motordrehmoment unter Bedingungen hoher Umgebungsfeuchtigkeit im Vergleich dazu zu erhöhen, dass der Motorluftstrom nicht hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellt wird. Falls das Motorsteuerungssystem einen MAF-Sensor enthält, kann der Motorluftstrom weiterhin als Reaktion auf eine spezifische Wärme der durch den Motor strömenden Luft so eingestellt werden, dass der Motor unter Bedingungen hoher Umgebungsfeuchtigkeit mit einer gleichen Sauerstoffmenge wie unter Bedingungen geringer Umgebungsluftfeuchtigkeit arbeitet. Zusätzlich können Einstellungen der Zündverstellung hinsichtlich der Feuchtigkeit die Zündvorverstellung erhöhen, um das Motordrehmoment unter feuchten Betriebsbedingungen zu verbessern.
  • Die vorliegende Beschreibung kann etliche Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz homogenere Motorleistung über einem Bereich von Umgebungsluftfeuchtigkeitsgraden bereitstellen. Weiterhin ist der Ansatz für Motoren mit Turbolader und für selbstansaugende Motoren geeignet. Noch weiter kann der Ansatz auf Luftmassensysteme und auf Drehzahldichtesysteme angewandt werden.
  • Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden sich ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ergeben, wenn diese allein oder in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen angenommen wird.
  • Es versteht sich, dass die oben genannte Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wesentliche oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzbereich einzig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungsformen beschränkt, die irgendeinen der Nachteile beheben, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnt werden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors;
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Motors aus 1 in einem Antriebsstrang;
    • 3 - 5 zeigen beispielhafte Wirkungen von Feuchtigkeit auf den Betrieb des Motors mit innerer Verbrennung;
    • 6 zeigt ein Blockschaltbild eines beispielhaften Motordrehmoment-Steuerungssystems;
    • 7 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Motors; und
    • 8 einen beispielhaften Motorbetriebsablauf gemäß dem Verfahren aus 7.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf den Betrieb eines Motors bei sich ändernden Umgebungsfeuchtigkeitsgraden. Der Motor, wie in 1 gezeigt wird, kann in einem Antriebsstrang, wie er in 2 gezeigt wird, ausgelegt sein. Der Motor aus 1 kann betrieben werden, wie in den 3 - 5 beschrieben wird. Das System aus 1 kann eine Drehmomentsteuerung enthalten, wie sie durch das Blockschaltbild in 6 beschrieben wird. Das System aus 1 kann auch ausführbare Anweisungen beinhalten, um das in 7 beschriebene Motorbetriebsverfahren bereitzustellen. Das Motorbetriebsverfahren aus 7 modifiziert den Motorbetrieb, um die Motordrehmomentabgabe unter Bedingungen geringer und hoher Umgebungsfeuchtigkeit zu verbessern. Der Motor kann so betrieben werden, wie im Betriebsablauf in 8 gezeigt wird.
  • Mit Bezug auf 1: Der Motor 10 mit innerer Verbrennung, der mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, wird von der elektronischen Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält einen Brennraum 30 und Zylinderwandungen 32 mit dem darin positionierten Kolben 36, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein Schwungrad 97 und ein Hohlrad 99 sind mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt. Der Anlasser 96 (d. h. die Niederspannungs-Elektromaschine (betrieben mit weniger als 30 Volt)) enthält den Ritzelschaft 98 und das Ritzel 95. Der Ritzelschaft 98 kann das Ritzel 95 selektiv zum Eingriff mit dem Hohlrad 99 vorverstellen. Der Anlasser 96 kann direkt an der Vorderseite des Motors oder an der Rückseite des Motors montiert sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 selektiv Drehmoment über einen Riemen oder eine Kette zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht. Der Brennraum 30 wird über das Einlassventil 52 bzw. das Auslassventil 54 in Verbindung stehend mit dem Einlasskrümmer 44 und dem Auslasskrümmer 48 gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Stellung des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Der Phasenwinkel des Einlassventils 52 in Bezug auf die Kurbelwelle 40 kann über den Einlassnockenwellen-Phasensteller 59 eingestellt werden. Der Phasenwinkel des Auslassventils 54 in Bezug auf die Kurbelwelle 40 kann über den Auslassnockenwellen-Phasensteller 58 eingestellt werden.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 wird so positioniert gezeigt, dass sie den Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 liefert flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zur Pulsbreite von der Steuerung 12. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstoffbehälter, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffverteilerleitung (nicht dargestellt) enthält. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem zur Erzeugung von höheren Kraftstoffdrücken verwendet werden.
  • Zusätzlich wird der Einlasskrümmer 44 in Verbindung stehend mit dem Turboladerverdichter 162 und dem Motorlufteinlass 42 gezeigt. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Verdichter mit mechanischem Lader sein. Die Welle 161 koppelt mechanisch die Turboladerturbine 164 mit dem Turboladerverdichter 162. Die optionale elektronische Drossel 62 (z. B. die Zentral- oder Motoreinlasskrümmerdrossel) stellt eine Stellung der Drosselklappe 64 ein, um den Luftstrom aus dem Verdichter 162 in den Einlasskrümmer 44 zu steuern. Der Druck in der Ladekammer 45 kann als Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, weil der Einlass der Drossel 62 sich innerhalb der Drosselkammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich im Einlasskrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drossel 62 und die Drosselklappe 64 zwischen dem Einlassventil 52 und dem Einlasskrümmer 44 positioniert sein, so dass die Drossel 62 eine Einlasskanaldrossel ist. Das Verdichterrezirkulationsventil 47 kann selektiv in mehrere Stellungen zwischen ganz geöffnet und ganz geschlossen eingestellt werden. Das Wastegate (auch Ladedruckregelventil) 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass Abgase die Turbine 164 zum Steuern der Drehzahl des Verdichters 162 selektiv umgehen. Alternativ oder zusätzlich stellt das Leitschaufelstellglied 167 eine Stellung der Turbinenleitschaufeln ein, um den Turbinenwirkungsgrad zu erhöhen oder zu verringern.
  • Der Luftfilter 43 reinigt Luft, die in den Motorlufteinlass 42 über den Einlass 3 eintritt, der Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit ausgesetzt ist. Umgesetzte Verbrennungsnebenprodukte werden am Auslass 5 ausgestoßen, der Umgebungstemperatur und -druck ausgesetzt ist. Somit können der Kolben 36 und der Brennraum 30 als eine Pumpe arbeiten, wenn sich der Motor 10 dreht, um Luft aus dem Einlass 3 zu ziehen und Verbrennungsnebenprodukte zum Auslass 5 auszustoßen. Der Einlass 3 befindet sich vorgeschaltet zum Auslass 5 entsprechend einer Stromrichtung durch den Motor 10, den Auslasskrümmer 48 und den Motorlufteinlass 42. Zu vorgeschaltet zählt nichts außerhalb des Motors am Einlass 3 vorbei, und zu nachgeschaltet zählt nichts außerhalb des Motors am Auslass 5 vorbei.
  • Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt mittels einer Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 einen Zündfunken für den Brennraum 30 bereit. Die Breitband-Lambdasonde (UEGO, Universal Exhaust Gas Oxygen) 126 wird gekoppelt mit dem Auslasskrümmer 48, dem katalytischen Konverter 70 vorgelagert gezeigt. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine Zweizustands-Lambdasonde ersetzt werden.
  • Der Konverter 70 kann in einem Beispiel mehrere katalytische Bausteine enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungseinrichtungen mit jeweils mehreren Bausteinen verwendet werden. Der Konverter 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
  • Die Steuerung 12 wird in 1 als ein konventioneller Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: die Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, den Festwertspeicher 106 (z. B. nichtflüchtigen Speicher), den Direktzugriffspeicher 108, den Keep-Alive-Memory 110 und einen konventionellen Datenbus. Die Steuerung 12 wird so gezeigt, dass sie zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren aufnimmt, einschließlich: die Motorkühlmitteltemperatur (ECT, Engine Coolant Temperature) vom mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen mit einem Gaspedal 130 gekoppelten Stellungssensor 134 zum Erfassen einer durch den Fuß 132 aufgebrachten Kraft; einen mit dem Bremspedal 150 gekoppelten Stellungssensor 154 zum Erfassen einer durch den Fuß 152 aufgebrachten Kraft; einen Messwert des Einlasskrümmer-Absolutdrucks (MAP) vom mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 123; einen Messwert des Motorladedrucks oder des Drosseleinlassdrucks vom Drucksensor 122; einen Messwert der Umgebungsluftfeuchtigkeit vom Feuchtigkeitssensor 113; eine Motorstellung von einem Hall-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; einen Messwert der in den Motor eintretenden Luftmasse vom Sensor 120; und einen Messwert der Drosselstellung vom Sensor 68. Auch der Atmosphärendruck kann zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorstellungssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • Im Betrieb erfährt jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktprozess: Der Prozess beinhaltet den Einlasshub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslasshub. Während des Einlasshubs schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54, und das Einlassventil 52 öffnet sich. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in den Brennraum 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um so das Volumen im Brennraum 30 zu vergrößern. Die Stellung, in der sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubes befindet (z. B., wenn der Brennraum 30 sein größtes Volumen aufweist), wird typischerweise von Fachleuten als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet.
  • Während des Verdichtungshubs sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um so die Luft im Brennraum 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Hubes befindet und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B. wenn der Brennraum 30 sein kleinstes Volumen aufweist), wird typischerweise von Fachleuten als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. Bei einem Prozess, der nachstehend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in den Brennraum eingeleitet. Bei einem Prozess, der nachstehend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel gezündet, wie zum Beispiel die Zündkerze 92, was zur Verbrennung führt.
  • Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum UT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Rotationsdrehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Auslasshubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es sei angemerkt, dass das oben Genannte nur als ein Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils abweichen können, wie zum Beispiel, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
  • Jetzt mit Bezug auf 2: 2 ist ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 225, das einen Antriebsstrang 200 enthält. Der Antriebsstrang aus 2 enthält den in 1 gezeigten Motor 10. Der Antriebsstrang 200 kann vom Motor 10 angetrieben werden. Die Motorkurbelwelle 40 wird gekoppelt mit dem Drehmomentwandler 206 gezeigt. Insbesondere ist die Motorkurbelwelle 40 mechanisch mit dem Drehmomentwandlerlaufrad 285 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 206 enthält auch ein Turbinenrad 286 zur Abgabe von Drehmoment an die Getriebeeingangswelle 270. Die Getriebeeingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch mit dem Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 enthält auch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC, Torque Converter Bypass Lock-Up Clutch) 212. Das Drehmoment wird direkt vom Pumpenrad 285 zum Turbinenrad 286 übertragen, wenn die TCC verriegelt ist. Die TCC wird durch die Steuerung 12 elektrisch betrieben. Alternativ kann die TCC hydraulisch verriegelt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
  • Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgerückt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 Motordrehmoment über Fluidübertragung zwischen dem Turbinenrad 286 des Drehmomentwandlers und dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers zum Automatikgetriebe 208, wodurch Drehmomentverstärkung ermöglicht wird. Wenn, im Gegensatz dazu, die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig eingerückt ist, wird das Motorausgangsdrehmoment direkt über die Drehmomentwandlerkupplung zu einer Eingangswelle 270 des Getriebes 208 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingerückt sein, wodurch ermöglicht wird, dass die direkt an das Getriebe weitergeleitete Drehmomenthöhe eingestellt wird. Die Steuerung 12 kann dazu ausgelegt sein, die durch den Drehmomentwandler 212 übertragene Drehmomenthöhe einzustellen, indem sie die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf verschiedene Betriebszustände des Motors oder auf Basis einer fahrerbasierten Anforderung des Motorbetriebs einstellt.
  • Das Automatikgetriebe 208 enthält Gangkupplungen (z. B. den Rückwärtsgang und die Gänge 1 - 6) 211 und die Vorwärtskupplung 210. Die Gangkupplungen 211 (z. B. 1 - 10) und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingerückt werden, um ein Fahrzeug anzutreiben. Die Drehmomentabgabe aus dem Automatikgetriebe 208 kann wiederum an die Räder 216 weitergeleitet werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Insbesondere kann das Automatikgetriebe 208 ein Eingangsantriebsdrehmoment an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf einen Fahrzustand des Fahrzeugs übertragen, bevor ein Ausgangsantriebsdrehmoment an die Räder 216 übertragen wird.
  • Weiterhin kann eine Reibungskraft auf die Räder 216 aufgebracht werden, indem die Radbremsen 218 eingerückt werden. In einem Beispiel können die Radbremsen 218 als Reaktion darauf eingerückt werden, dass der Fahrer seinen Fuß auf ein Bremspedal drückt, wie in 1 gezeigt wird. In anderen Beispielen kann die Steuerung 12 oder eine mit der Steuerung 12 gekoppelte Steuerung die Radbremsen betätigen. Auf die gleiche Weise kann eine Reibungskraft auf die Räder 216 durch Ausrücken der Radbremsen 218 als Reaktion darauf reduziert werden, dass der Fahrer seinen Fuß von einem Bremspedal nimmt. Weiterhin können die Fahrzeugbremsen eine Reibungskraft über die Steuerung 12 an die Räder 216 als Teil einer automatisierten Motoranhalteprozedur aufbringen.
  • Die Steuerung 12 kann dazu ausgelegt sein, Eingaben aus dem Motor 10 aufzunehmen, wie in 1 ausführlicher gezeigt wird, und dementsprechend eine Drehmomentabgabe des Motors und/oder den Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes, der Kupplungen und/oder der Bremsen zu steuern. Als ein Beispiel: Eine Motordrehmomentabgabe kann bei Motoren mit Turbolader oder mit mechanischem Lader durch Einstellen einer Kombination aus Zündverstellung, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitpunkt und/oder Luftladung durch Steuern der Drosselöffnung und/oder der Ventilsteuerzeit, des Ventilhubs und -aufladung gesteuert werden. Bei einem Dieselmotor kann die Steuerung 12 die Motordrehmomentabgabe durch Steuern einer Kombination aus Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitpunkt und Luftladung steuern. In jedem Fall kann die Motorsteuerung auf einer Basis Zylinder für Zylinder durchgeführt werden, um die Motordrehmomentabgabe zu steuern. Die Steuerung 12 kann auch die Drehmomentabgabe und die Erzeugung von elektrischer Energie aus dem DISG steuern, indem sie den Strom einstellt, der zu und von den Feld- und/oder Ankerwicklungen des DISG fließt, wie in der Technik bekannt ist.
  • Wenn Leerlaufabschaltbedingungen erfüllt werden, kann die Steuerung 12 ein Herunterfahren des Motors durch Abstellen von Kraftstoff und Zündung zum Motor einleiten. Allerdings kann sich der Motor in einigen Beispielen weiter drehen. Weiterhin kann die Steuerung 12 rotierende Elemente des Getriebes 208 an ein Gehäuse 259 des Getriebes und dadurch an den Rahmen des Fahrzeugs anreiben, um eine Drehmomenthöhe im Getriebe aufrechtzuerhalten. Wenn Bedingungen zum Motorneustart erfüllt werden und/oder ein Fahrzeugnutzer das Fahrzeug starten möchte, kann die Steuerung 12 den Motor 10 reaktivieren, indem der Motor 10 angeschleppt wird und die Zylinderverbrennung wieder aufgenommen wird.
  • Jetzt mit Bezug auf 3: Es wird ein Kurvenbild gezeigt, das Schwankung des indizierten Mitteldrucks (IMEP, Indicated Mean Effective Pressure) der Motorzylinder gegenüber dem Prozentsatz der Abgasrückführung (EGR, Exhaust Gas Recirculation) zeigt. Die vertikale Achse stellt die IMEP-Kovarianz dar, und die IMEP-Kovarianz erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt den EGR-Prozentsatz der Zylinderladung der Motorzylinder als Prozentsatz dar. Der EGR-Prozentsatz erhöht sich in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse.
  • Die Kurve 304 stellt die IMEP-Kovarianz gegenüber dem EGR-Prozentsatz für einen Motor dar, der bei einem hohen Umgebungsfeuchtigkeitsgrad arbeitet. Die Kurve 306 stellt die IMEP-Kovarianz gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der bei den gleichen Betriebsbedingungen, jedoch bei einem geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgrad arbeitet. Mit Erhöhung der IMEP-Kovarianz verringert sich die Verbrennungsstabilität in den Motorzylindern, und die Möglichkeit von Motorfehlzündung erhöht sich.
  • Somit kann beobachtet werden, dass zunehmende Feuchtigkeit die Verbrennungsstabilität verringert. Dies geschieht, weil die zunehmende Feuchtigkeit zum Erhöhen der Zylinderladungsverdünnung beiträgt. Folglich kann es wünschenswert sein, den Motor mit einem geringeren EGR-Prozentsatz zu betreiben, wenn der Motor bei einer gegebenen Motordrehzahl und -last bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden arbeitet. Ähnlich kann es wünschenswert sein, den Motor mit einem hohen EGR-Prozentsatz zu betreiben, wenn der Motor bei der gleichen Drehzahl und Last bei geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden arbeitet.
  • Jetzt mit Bezug auf 4: Es wird ein Kurvenbild gezeigt, dass die geringste Zündverstellung für bestes Drehmoment (MBT, Minimum spark for Best Torque) (z. B. geringste Zündvorverstellung für bestes Drehmoment) bei einem spezifischen Motorluftstromdurchsatz gegenüber dem Prozentsatz der Abgasrückführung (EGR) zeigt. Die vertikale Achse stellt den MBT-Zündwinkel (z. B. den Kurbelwellenwinkel) dar, und der MBT-Zündwinkel erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Mit anderen Worten: Die MBT-Zündverstellung wird in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse vorverstellt. Die horizontale Achse stellt den EGR-Prozentsatz der Zylinderladung der Motorzylinder als Prozentsatz dar. Der EGR-Prozentsatz erhöht sich in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse.
  • Die Kurve 402 stellt den MBT-Zündwinkel gegenüber dem EGR-Prozentsatz für einen Motor dar, der bei einem Grad von 80 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 404 stellt den MBT-Zündwinkel gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 60 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 406 stellt den MBT-Zündwinkel gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 40 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 408 stellt den MBT-Zündwinkel gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 20 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet.
  • Somit kann beobachtet werden, dass zunehmende Feuchtigkeit die Vorverstellung der MBT-Zündverstellung erhöht. Dies geschieht, weil die zunehmende Feuchtigkeit zum Erhöhen der Zylinderladungsverdünnung beiträgt. Demzufolge kann es wünschenswert sein, den Motor mit einer weiter vorverstellten Zündverstellung zu betreiben, wenn der Motor bei einer gegebenen Motordrehzahl und -last bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden arbeitet. Ähnlich kann es wünschenswert sein, den Motor mit einer weniger vorverstellten Zündverstellung zu betreiben, wenn der Motor bei der gleichen Drehzahl und Last bei geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden arbeitet. Durch Einstellen der MBT-Zündverstellung auf Basis der Umgebungsfeuchtigkeit kann es für den Motor möglich sein, bei hohen Feuchtigkeitsgraden eine gleiche Menge Drehmoment bereitzustellen, wie der Motor bei geringen Feuchtigkeitsgraden bereitstellt.
  • Jetzt mit Bezug auf 5: Es wird ein Kurvenbild gezeigt, das Einlasskrümmer-Absolutdruck (MAP) gegenüber dem Prozentsatz der Abgasrückführung (EGR) bei einer gegebenen Motordrehzahl zeigt. Die vertikale Achse stellt MAP dar, und der MAP erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt den EGR-Prozentsatz der Zylinderladung der Motorzylinder als Prozentsatz dar. Der EGR-Prozentsatz erhöht sich in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse. Der Motor wird betrieben, um bei den unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeitsgraden bei jedem EGR-Prozentsatz gleichwertiges Drehmoment bereitzustellen.
  • Die Kurve 502 stellt den MAP gegenüber dem EGR-Prozentsatz für einen Motor dar, der bei einem Grad von 80 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 504 stellt den MAP gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 60 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 506 stellt den MAP gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 40 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet. Die Kurve 508 stellt den MAP gegenüber dem EGR-Prozentsatz für den gleichen Motor dar, der unter den gleichen Betriebsbedingungen und bei einem Grad von 20 Prozent relativer Umgebungsfeuchtigkeit arbeitet.
  • Dementsprechend kann beobachtet werden, dass der MAP sich erhöhen muss, um bei gegebener Motordrehzahl und gegebenem EGR-Prozentsatz ein gleichwertiges Motordrehmoment bereitzustellen. Dies beruht darauf, dass der MAP-Sensor nicht hinsichtlich des Partialdrucks von Sauerstoff in der feuchten Luft kompensiert. Der MAP kann bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden erhöht werden, um dem Motor eine gleichwertige Menge an Sauerstoff bereitzustellen, wie der Motor unter ähnlichen Betriebsbedingungen bei geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden aufnimmt. Demzufolge kann es wünschenswert sein, den Motor mit einem höheren MAP-Wert zu betreiben, wenn der Motor bei einer gegebenen Motordrehzahl und -last bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden arbeitet, um ein ähnliches Motorausgangsdrehmoment bereitzustellen, wie vom Motor bei geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden produziert wird.
  • Jetzt mit Bezug auf 6: Es wird ein Blockschaltbild zum Schätzen von Motordrehmoment gezeigt. Das Blockschaltbild aus 6 kann im System aus 1 als im nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthalten sein.
  • Der Einlasskrümmer-Absolutdruck (MAP) kommt in 602 in das Blockschaltbild 600. Der MAP kann über einen Drucksensor erfasst werden, der dem Motoreinlasskrümmerdruck ausgesetzt positioniert ist. Die Zylinderluftladung wird anhand des MAP im Block 604 bestimmt. In einem Beispiel bestimmte das Verfahren 600 die Zylinderluftladung anhand der Motordrehzahl, der Luftdichte und des MAP auf Basis der folgenden Gleichung: M c y l = α 1 ( N ) P m − α 2 ( N ) P a m b P a m b _ n o m
    Figure DE102015121957B4_0001
    wobei gilt: Mcyl ist die Masse der Luft in einem Zylinder, α1 und α2 sind Motorpumpparameter, die aus Motorbetriebsdaten abgeleitet wurden (z. B. Motordrehzahl, MAP und Zylinderluftmasse) bei Umgebungsbedingungen und der vorliegenden Motordrehzahl und -last, N ist die Motordrehzahl, Pm ist der Einlasskrümmerdruck, Pamb ist der Umgebungsdruck, Pamb_nom ist der Nennumgebungsdruck (z. B. 101 kPa). Der Motorluftmassenstrom kann durch Multiplizieren der Luft in einem Zylinder mit der Anzahl von Motorzylindern, geteilt durch zwei, multipliziert mit der Motordrehzahl bestimmt werden. Alternativ kann der Motorluftstrom mittels des idealen Gasgesetzes und der Motordrehzahl bestimmt werden. Der Motorluftmassenstrom wird zum Multiplikationspunkt 606 ausgegeben.
  • Die Motorluftmasse (MAF) kommt in 630 in das Blockschaltbild 600. Die MAF kann über einen im Motorlufteinlass positionierten Luftmassensensor erfasst werden. Der MAF-Sensor gibt einen Luftmassenstromdurchsatz für trockene Bedingungen an den Luftladungs-Block 632 aus. Der Motorluftmassenstromdurchsatz bei einer Motorumdrehung kann durch eine Anzahl von Zylindern dividiert werden, die während der Zylinderumdrehung Luft einspeisen, um in 632 einen Zylinderluftmassenstromdurchsatz zu bestimmen. Alternativ kann die Motorluftmassenstromausgabe des MAF-Sensors über zwei Motorumdrehungen integriert werden, um eine Masse der über einen Motorzyklus eingespeisten Luft zu bestimmen, und die über den Motorzyklus eingespeiste Luftmasse kann durch die Anzahl an Motorzylindern dividiert werden, um in 632 die Masse der Luft in einem Zylinder während eines Motorzyklus zu bestimmen. Die Masse der Luft in einem Motorzylinder kann mit der Motordrehzahl multipliziert und durch zwei dividiert werden, um den Zylindermassenstromdurchsatz zu bestimmen.
  • Für Motoren, die unter transienten Bedingungen betrieben werden, kann die Motorluftmasse anhand eines Zylinderluftstroms bestimmt werden, der durch folgende Gleichung ausgedrückt wird: M a = K ⋅ F + [ ( K / K o ) ⋅ ( 1 − K ) ⋅ M a o ]
    Figure DE102015121957B4_0002
    wobei gilt: Ma ist der abgeleitete Zylindermassenstrom, K ist ein aktueller Füllungskoeffizient, Ko ist ein vorheriger Füllungskoeffizient, F ist der Luftmassenstromdurchsatz in den Motor, und Mao ist der vorherige Zylindermassenstrom, wie im US-Patent Nr. 5331936 beschrieben wird, das hier mit allen seinen Absichten und Zwecken in seiner Gänze aufgenommen wird. Der Zylindermassenstrom kann in Motormassenstrom umgewandelt werden, indem der Zylindermassenstromdurchsatz während eines Motorzyklus (z. B. zwei Umdrehungen) mit einer Anzahl von Zylindern multipliziert wird, die während der Motorumdrehung Luft einspeisen. Der Motorluftmassenstrom wird an den Divisionspunkt 634 ausgegeben.
  • Feuchtigkeit kommt in 610 in das Blockschaltbild 600. Umgebungsfeuchtigkeit kann über einen Sensor erfasst werden. Die Ausgabe des Feuchtigkeitssensors wird in eine empirisch bestimmte Übertragungsfunktion eingegeben, die für in den Motor eintretende Luft einen Molprozentsatz Feuchtigkeit ausgibt. Der Molprozentsatz Feuchtigkeit kann ausgedrückt werden als: M w = n w n a + n w
    Figure DE102015121957B4_0003
    wobei gilt: Mw ist der Molanteil von Wasserdampf in Luft, die in den Motor eingespeist wird, nw ist die Molzahl von Wasserdampf in Luft, die in den Motor eingespeist wird, und na ist die Molzahl von Luft, die in den Motor eingespeist wird. Der Molprozentsatz an Feuchtigkeit der Luft, die in den Molar eintritt, wird an den Sauerstoffpartialdruck-Korrekturblock 612, den Multiplikationspunkt 616 und den Multiplikationspunkt 646 ausgegeben. Der Sauerstoffpartialdruck-Korrekturblock 612 ist die Basis zum Einstellen des Motorluftstroms, wie er anhand des MAP bestimmt wird. Der Korrekturblock 614 für die spezifische Wärmekapazität ist die Basis zum Einstellen des Motorluftstroms, wie er anhand des MAF bestimmt wird.
  • Im Sauerstoffpartialdruck-Block 612 ist der Molprozentsatz an Feuchtigkeit die Basis zum Bestimmen eines Feuchtigkeitseinstellfaktors: H a d j = 1 1 + M o l _ p c t 100
    Figure DE102015121957B4_0004
    wobei gilt: Hadj ist ein Feuchtigkeitseinstellfaktor, und Mol_pct ist der Molprozentsatz an Feuchtigkeit der Luft, die in den Motor eingespeist wird. Der Feuchtigkeitseinstellfaktor wird vom Block 612 zum Multiplikationspunkt 606 ausgegeben. Der Motorluftstrom aus 604 wird mit dem Feuchtigkeitseinstellfaktor im Multiplikationspunkt 606 multipliziert, um einen hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Motorluftstrom bereitzustellen. Der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellte Motorluftstrom wird vom Multiplikationspunkt 606 zum Schaltblock 620 geleitet.
  • Der Korrekturblock 614 für spezifische Wärmekapazität gibt einen Wärmekapazitätsfaktor mit einem Wert von 1,82 an den Multiplikationspunkt 616 aus. Der Wärmekapazitätsfaktor basiert auf einem Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität von Wasser (z. B. der spezifischen Wärmekapazität bei konstantem Druck (Cp) für Wasser) zur spezifischen Wärmekapazität von Luft (z. B. der spezifischen Wärmekapazität bei konstantem Druck (Cp) für trockene Luft).
  • Im Multiplikationspunkt 616 wird der Wärmekapazitätsfaktor durch 100 geteilt und mit dem in 610 bestimmten Molprozentsatz Feuchtigkeit multipliziert. Das Ergebnis wird im Additionspunkt 618 zu einem Wert von Eins addiert. Die Ausgabe des Additionspunkts 618 wird zum Divisionspunkt 634 geführt, wo der Motorluftstrom aus 632 durch die Ausgabe des Additionspunkts 618 dividiert wird, um einen hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Motorluftstrom bereitzustellen. Der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellte Motorluftstrom wird zum Schaltblock 620 geleitet.
  • Wenn der von einem MAP-Sensor bestimmte Motorluftstrom, der nicht hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensiert ist, 100 g/min beträgt und die Umgebungsluftfeuchtigkeit drei Molprozent größer als die Nennumgebungsfeuchtigkeit ist, ist gemäß dem durch das Blockschaltbild 600 beschriebenen Verfahren somit die hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorluftmenge: (100g/min)*(1/(1+3/100)) = 97,09 g/min. Ein Motorluftstrom von 100 g/min, der vom MAF-Sensor bei einer Umgebungsfeuchtigkeit erfasst wird, die um drei Molprozent größer als die Nennumgebungsfeuchtigkeit ist, ist für ein System auf Basis eines MAF-Sensors die hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorluftmenge: (100g/min)*(1/(1+(3*1,82)/100)) = 94,82 g/min.
  • Im Schaltblock 620 wird der MAP- oder MAF-basierte Motorluftstrom als die Basis zum Bestimmen des indizierten Motordrehmoments ausgewählt. Der Schaltblock 620 kann den MAP-basierten Motorluftstrom oder den MAP-basierten Motorluftstrom auf Basis von Motorbetriebsbedingungen oder auf Basis von Motor-Hardware-Konfiguration auswählen. In einem Beispiel kann das Blockschaltbild 600 den MAF-basierten Motorluftstrom als Reaktion darauf auswählen, dass der Motor unter stationären Bedingungen arbeitet. Der MAP-basierte Motorluftstrom kann als Reaktion darauf ausgewählt werden, dass der Motor unter transienten Bedingungen arbeitet (z. B. sich ändernder Motordrehzahl und -last). Der MAP- oder der MAF-basierte Motorluftstrom wird zum Block 622 des motorindizierten Drehmoments geleitet.
  • Im Block 622 bestimmt das Verfahren 600 das Motordrehmoment auf Basis des Motorluftstroms und der vorliegenden Motordrehzahl. In einem Beispiel werden Tabellen und/oder Funktionen, die empirisch bestimmte Werte des indizierten Motordrehmoments ausgeben, über den Motorluftstrom und die vorliegende Motordrehzahl indiziert. Das indizierte Motordrehmoment wird vom Block 622 zum Multiplikationspunkt 624 ausgegeben.
  • Die Motorlast wird in das Blockschaltbild 600 in 640 eingegeben. In einem Beispiel kann die Motorlast durch Dividieren der vorliegenden Masse der Luft, die in einen Zylinder eintritt, durch die theoretische Masse der Luft, die das Gesamtvolumen des Zylinders (z. B. wenn der Kolben des Zylinders sich am Einlasshub des unteren Totpunkts befindet) bei atmosphärischen Normalbedingungen einnehmen kann, bestimmt werden. Die Motorlast wird zum Block 644 geleitet.
  • Die Motordrehzahl kommt in 642 in das Blockschaltbild 600. Die Motordrehzahl kann über einen Motorstellungssensor oder über ein analoges Tachometer bestimmt werden. Die Motordrehzahl wird zum Block 644 geleitet.
  • Im Block 644 bestimmt das Verfahren 600 eine Änderung der geringsten Zündverstellung für bestes Drehmoment (MBT) für jede prozentuale Änderung im Prozentsatz des zurückgeführten Abgases im Zylinder oder im Molprozentsatz Feuchtigkeit im Zylinder. Der Block 644 interpoliert zwischen empirisch bestimmten Werten in einer Tabelle oder Funktion, die über Motordrehzahl und -last indiziert sind. Der Block 644 gibt eine Änderung der MBT-Zündverstellung pro Prozent EGR oder Feuchtigkeit in Mol an den Multiplikationspunkt 646 aus.
  • Der in 610 bestimmte Molprozentsatz an Feuchtigkeit wird mit der Änderung der MBT-Zündverstellung pro Molprozent Feuchtigkeit multipliziert, um eine für die Feuchtigkeit korrigierte Änderung der MBT-Zündverstellung bereitzustellen, die zum Additionspunkt 648 geleitet wird.
  • Eine Basis-MBT-Zündverstellung auf Basis der Motordrehzahl und -last aus Block 660 wird im Additionspunkt 648 zur Änderung der MBT-Zündverstellung, für die Feuchtigkeit korrigiert, addiert. Die resultierende, hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellte MBT-Zündverstellung wird dem Additionspunkt 650 zugeführt.
  • Die geplante Zündverstellung aus Block 662 wird im Additionspunkt 650 von der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten MBT-Zündverstellung subtrahiert. Das Ergebnis ist eine Differenz der Zündverstellung von der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten MBT-Zündverstellung. Die geplante Zündverstellung kann eine Kombination aus Grenzlinienklopf-Zündverstellung und anderen Zündverstellungseinstellungen sein (z. B. Zündverstellungseinstellungen hinsichtlich des Kraftstofftyps). Die Differenz der Zündverstellung von der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten MBT-Zündverstellung wird dem Block 652 zugeführt.
  • Der Block 652 ist eine Tabelle oder Funktion, die durch die Differenz der Zündverstellung von der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Zündverstellung indiziert wird. Die Tabelle oder Funktion beinhaltet empirisch bestimmte Drehmomentwerte für Zündverstellungen, die von der MBT-Zündverstellung verzögert sind, dividiert durch das Drehmoment für die MBT-Zündverstellung (z. B. ein Drehmomentverhältnis). Die Tabelle gibt Werte aus, die von 0 bis 1 reichen (MBT-Zündverstellung). Die Ausgabe des Blocks 652 wird zum Multiplikationsblock 624 geleitet, wo das indizierte Motordrehmoment mit dem Zündverhältnis oder der Ausgabe des Blocks 652 multipliziert wird. Der resultierende Drehmomentwert im Block 626 ist das geschätzte Motordrehmoment. Das geschätzte Motordrehmoment kann die Basis für das Schalten eines Getriebes und das Beschränken von Motordrehmoment auf unter einen Drehmomentschwellenwert sein, um die Möglichkeit von Motordegradation einzuschränken. Zum Beispiel kann das geschätzte Motordrehmoment in einen Getriebeschaltplan eingegeben werden, der bestimmt, wann Getriebegänge geschaltet werden. In einem Beispiel kann das Getriebe vom ersten Gang in den zweiten Gang schalten, wenn das Motordrehmoment größer als 30 Nm und die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 10 km/h ist. Zusätzlich kann das geschätzte Motordrehmoment eine Basis zum Beschränken oder Begrenzen des Luftstroms sein, um die Möglichkeit von Motordegradation zu reduzieren. Zum Beispiel kann sich die Motordrosselklappenöffnung um nicht mehr als einen Öffnungsschwellenwert öffnen, falls das geschätzte Motordrehmoment größer oder gleich einem Drehmomentschwellenwert ist. Gleichermaßen kann die Nockenwellenvorverstellung um nicht mehr als eine Schwellenwertmenge vorverstellt werden, falls das geschätzte Motordrehmoment größer als ein Schwellenwert ist.
  • Somit können Motorluftstrom und Zündverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden. Die Einstellungen können für MAP-basierte Motorluftstromschätzwerte auf dem Luftsauerstoffpartialdruck basieren. Gleichermaßen können die Einstellungen für MAF-basierte Motorluftstromschätzwerte auf der spezifischen Wärmekapazität von Luft, die in den Motor gezogen wird, basieren.
  • Jetzt mit Bezug auf 7: Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugantriebsstrangs gezeigt. Das Verfahren aus 7 kann im System aus 1 als ausführbare Anweisungen enthalten sein, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind. Weiterhin kann das Verfahren aus 7 den Betriebsablauf, wie er in 8 gezeigt wird, bereitstellen.
  • In 702 bestimmt das Verfahren 700 ein Soll-Motordrehmoment. Das Soll-Motordrehmoment kann eine Summe aus vom Fahrer angefordertem Drehmoment, Zubehördrehmoment und Motorpumpdrehmoment sein. In einem Beispiel kann das Motorpumpdrehmoment empirisch bestimmt und in Tabellen oder Funktionen im Speicher gespeichert werden. Das Zubehördrehmoment ist Drehmoment zum Betrieb des Wechselstromgenerators des Fahrzeugs, des Klimaanlagenverdichters, der Servolenkungspumpe und anderer solcher Einrichtungen. Das Zubehördrehmoment kann auch empirisch bestimmt werden und auf Basis von Zubehördrehzahl und der angetriebenen Last im Speicher gespeichert werden. Das vom Fahrer angeforderte Drehmoment kann auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalstellung bestimmt werden. Das Verfahren 700 addiert das vom Fahrer angeforderte Drehmoment, die Zubehördrehmomente und das Motorpumpdrehmoment, um ein Soll-Motorpumpdrehmoment bereitzustellen, und das Verfahren wird mit 704 fortgesetzt.
  • In 704 bestimmt das Verfahren 700 eine Soll-Motorlast anhand des Soll-Motordrehmoments. Die Soll-Motorlast kann von nahe Null bis zu einem Wert größer Eins für einen Motor mit Turbolader oder einem Motor mit mechanischem Lader variieren. Ein Motorlastwert von Eins für einen Motor ohne Turbolader kann volle Motorlast bei der vorliegenden Drehzahl des Motors darstellen. Die Motorlast kann über einen Satz empirisch bestimmter Tabellen oder Funktionen bestimmt werden, die einen Motorlastwert in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, den Motorventilsteuerzeiten und der Motorbetriebsart (z. B. Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Motorwarmlauf usw.) ausgeben. In einem Beispiel stellt ein Lastwert von Eins eine theoretisch maximale Zylinderluftladung im Zylinder bei der jeweiligen Drehzahl dar, in der der Motor arbeitet, wenn der Zylinderdruck der Normalatmosphärendruck ist, wenn das Zylindervolumen sich auf einem Maximum befindet (z. B. Einlasshub des unteren Totpunkts). Das Verfahren 700 wird mit 706 fortgeführt, nachdem der Motorlastwert bestimmt worden ist.
  • In 706 bestimmt das Verfahren 700 den Soll-Motorluftmassenstrom anhand der Soll-Motorlast. In einem Beispiel kann der Soll-Motorluftstrom durch Multiplizieren der Soll-Motorlast mit dem theoretisch maximalen Motorluftstrom bei Normaltemperatur und -druck (z. B. Normalatmosphärendruck) bestimmt werden, multipliziert mit dem Atmosphärendruck und den Einstellungen hinsichtlich der Umgebungstemperatur bei vorliegenden Motorbetriebsbedingungen. Der theoretisch maximale Motorluftstrom bei Normaltemperatur und -druck für einen Viertaktmotor ist das Volumen der Motorzylinder dividiert durch 2, multipliziert mit der Motordrehzahl. Der Soll-Motorluftmassenstrom ist der Soll-Motorluftstrom multipliziert mit der Dichte von Luft. Das Verfahren 700 wird mit 708 fortgeführt, nachdem der Soll-Motorluftmassenstrom bestimmt worden ist.
  • In 708 bestimmt das Verfahren 700 einen maximalen Motorluftstromschwellenwert und einen maximalen Motorluftstrom auf Basis von Komponentenschwellenwerten. In einem Beispiel basiert der maximale Motorluftstromschwellenwert auf einem maximalen Motordrehmoment, das anhand eines maximalen, auf Kolbendegradation basierenden IMEPs bestimmt wird. Der maximale Motorluftstromschwellenwert kann hinsichtlich der Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt werden, wie in der Gleichung angegeben wird: a i r _ m a f _ m a x 1 − ( h u m _ m e a s − h u m − b a s e )
    Figure DE102015121957B4_0005
    wobei gilt: air_maf_max ist der maximale Motorluftstromschwellenwert, hum_meas ist die gemessene Feuchtigkeit in Molprozent, und hum_base ist die Basisfeuchtigkeit in Molprozent. Der maximale Motorluftstromschwellenwert kann empirisch bestimmt und im Speicher gespeichert werden.
  • Das Verfahren 700 bestimmt auch die Motorluftstromgrenzwerte oder -schwellenwerte auf Basis selektierter Motorkomponenten. Zum Beispiel bestimmt das Verfahren 700 den maximalen Motorluftstrom oder den Schwellenwert für die Kraftstoffeinspritzdüsen, den Turbolader und die Auslasskrümmertemperatur. Motorluftstromgrenzwerte für die Kraftstoffeinspritzdüsen, den Turbolader und die Auslasskrümmertemperatur können empirisch bestimmt und im Steuerungsspeicher gespeichert werden. Der Motorluftstromgrenzwert für Kraftstoffeinspritzdüsen basiert auf einem maximalen Motorluftstrom, wenn Kraftstoffeinspritzdüsen mit einem maximalen Durchsatz einspritzen. Der Motorluftstromgrenzwert für den Turbolader ist der maximale Motorluftstrom, wenn Luft beim maximalen Luftstrom des Turboladers durch einen Turbolader strömt. Der Motorluftstromgrenzwert für den Motorauslass ist der maximale Motorluftstrom, der eine Motorabgastemperatur kleiner als ein Temperaturschwellenwert bereitstellt. Das Verfahren 700 wird mit 710 fortgeführt, nachdem der maximale Motorluftstromschwellenwert und die auf Motorkomponenten basierenden Motorluftstromschwellenwerte bestimmt worden sind.
  • In 710 wählt das Verfahren einen geringsten Wert anhand des in 706 bestimmten Soll-Motorluftstroms, des in 708 bestimmten maximalen Motorluftstromschwellenwerts und der in 708 bestimmten, auf Motorkomponenten basierenden Motorluftstromschwellenwerte aus. Falls der in 706 bestimmte Soll-Motorluftstrom 200 g/min beträgt, der maximale Motorluftstromschwellenwert 230 g/min beträgt, der maximale Motorluftstrom für Kraftstoffeinspritzdüsen 245 g/min beträgt, der maximale Motorluftstrom für den Turbolader 235 g/min beträgt und der maximale Motorluftstrom für die Motorabgastemperatur 233 g/min beträgt, wählt das Verfahren 700 somit 200 g/min als den geringsten Motorluftstrom. Falls der in 706 bestimmte Soll-Motorluftstrom 250 g/min beträgt, der maximale Motorluftstromschwellenwert 230 g/min beträgt, der maximale Motorluftstrom für Kraftstoffeinspritzdüsen 245 g/min beträgt, der maximale Motorluftstrom für den Turbolader 235 g/min beträgt und der maximale Motorluftstrom für die Motorabgastemperatur 233 g/min beträgt, wählt das Verfahren 700 auf der anderen Seite 230 g/min als den geringsten Motorluftstrom. Auf diese Weise können der maximale Motorluftstromschwellenwert und die auf Motorkomponenten basierenden Motorluftstromschwellenwerte verhindern, dass der ausgewählte Motorluftstrom den maximalen Motorluftstromschwellenwert und die auf Motorkomponenten basierenden Motorluftstromschwellenwerte überschreitet. Das Verfahren 700 wird mit 712 fortgeführt, nachdem der geringste Motorluftstromwert bestimmt worden ist.
  • In 712 stellt das Verfahren 700 den Soll-Motorluftstrom auf Basis der Umgebungsluftfeuchtigkeit ein. Ein jeweiliges indiziertes Motordrehmoment, das sich aus einem Soll-Motordrehmoment ergibt, kann auf einem Motorluftstromdurchsatz basieren, der bei Nennumgebungsluftfeuchtigkeitsgraden über einen MAF- oder einen MAP-Sensor bestimmt worden ist. Falls der Motor unter vorliegenden Bedingungen erhöhter Umgebungsluftfeuchtigkeit beim gleichen Motorluftstromdurchsatz arbeitet, der auf nicht kompensierten MAF- oder MAP-Sensoren basiert, wird das Motorausgangsdrehmoment geringer sein, als wenn der Motor unter der gleichen Bedingung arbeitet, jedoch bei Nennfeuchtigkeit. Demzufolge wird ein Motorluftstromdurchsatz, der das Soll-Motordrehmoment bereitstellt und der auf dem Motorluftstrom basiert, wie er von einem MAF- oder MAP-Sensor bestimmt worden ist, hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit eingestellt.
  • Für Motorluftstromdurchsätze, die das Soll-Motordrehmoment bereitstellen und die auf einem MAP-Sensor basieren, stellt das Verfahren den Motorluftstrom auf Basis der folgenden Gleichung ein: E n g _ a i r _ h u m = b a s e _ a i r f l o w ⋅ ( 1 + h u m i d i t y 100 )
    Figure DE102015121957B4_0006
    wobei gilt: Eng_air_hum ist der hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Soll-Motorluftstrom, base_airflow ist der Motorluftstrom bei Nennfeuchtigkeit zum Bereitstellen des Soll-Motordrehmoments, und humidity ist der Molprozentsatz an Feuchtigkeit in Umgebungsluft. Der Molprozentsatz an Feuchtigkeit stellt den Motorluftstrom hinsichtlich des Partialdrucks von Sauerstoff in der feuchten Luft ein.
  • Falls der Basis-Motorluftstrom 100 g/min beträgt, um ein Soll-Motordrehmoment bereitzustellen, und die Umgebungsfeuchtigkeit drei Molprozent größer als die Nennfeuchtigkeit ist, als der Basis-Motorluftstrom bestimmt wurde, ist somit der hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorluftstrom 100*(1+93/100) = 103 g/min des feuchten Luftstroms für den Motor, um das gleiche Motordrehmoment wie bei Nennfeuchtigkeit bereitzustellen.
  • Für Motorluftstromdurchsätze, die das Soll-Motordrehmoment bereitstellen und die auf einem MAF-Sensor basieren, stellt das Verfahren den Motorluftstrom auf Basis der folgenden Gleichung ein: E n g _ a i r _ h u m = b a s e _ a i r f l o w ⋅ ( 1 + h u m i d i t y ⋅ h e a t _ c a p _ f a c t 100 )
    Figure DE102015121957B4_0007
    wobei gilt: Eng_air_hum ist der hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Soll-Motorluftstrom, base_airflow ist der Motorluftstrom bei Nennfeuchtigkeit zum Bereitstellen des Soll-Motordrehmoments, heat_cap_fact ist der in 614 in 6 beschriebene Wärmekapazitätsfaktor, und humidity ist der Molprozentsatz an Feuchtigkeit in Umgebungsluft. Der Molprozentsatz an Feuchtigkeit und der Wärmekapazitätsfaktor stellen den Motorluftstrom hinsichtlich der Wärmekapazität der feuchten Umgebungsluft ein. Falls der Basis-Motorluftstrom 100 g/min beträgt, um ein Soll-Motordrehmoment bereitzustellen, und die Umgebungsfeuchtigkeit drei Molprozent größer als die Nennfeuchtigkeit ist, als der Basis-Motorluftstrom bestimmt wurde, ist somit der hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorluftstrom 100*(1 +(3*1 ,82)/100)) = 105,46 g/min des feuchten Luftstroms für den Motor, um das gleiche Motordrehmoment wie bei Nennfeuchtigkeit bereitzustellen. Das Verfahren 700 wird mit 714 fortgeführt, nachdem die Soll-Motorluftmenge hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit kompensiert oder eingestellt worden ist.
  • In 714 bestimmt das Verfahren 700 die Motorlast anhand des geringsten, in 710 ausgewählten Motorluftstroms. In einem Beispiel werden die Tabellen und/oder Funktionen in 706 invertiert, und der Motorluftstrom aus 710 ist die Basis zur Indizierung der Tabellen und/oder Funktionen. Die Tabellen und/oder Funktionen geben die Motorlast aus. Das Verfahren 700 wird mit 716 fortgeführt, nachdem die Motorlast bestimmt worden ist.
  • In 716 stellt das Verfahren 700 die Motorstellglieder ein, um den in 712 bestimmten, hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Motorluftstrom bereitzustellen. In einem Beispiel verhindert das Verfahren 700, dass ein Drosselöffnungsgrad, eine Nockenwellenvorverstellung in Bezug auf die Nockenwellenstellung, ein Ladedruck und/oder ein Wastegate-Schließungsgrad Schwellenwertmengen überschreiten, so dass der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellte Motorluftstrom nicht überschritten wird. Somit können weder der Drosselöffnungsgrad, die Nockenwellenvorverstellung, der Ladedruck noch der Wastegate-Schließungsgrad Schwellenwerte überschreiten, so dass der hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellte Motorluftstrom nicht überschritten wird. Weiterhin werden die Drosselklappenstellung und die Nockenwellenstellungen, die den hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Soll-Motorluftstrom bereitstellen, durch Indizierung von empirisch bestimmten Tabellen und Funktionen bestimmt, die Drosselklappenstellung und Nockenwellenstellungen auf Basis des hinsichtlich der Feuchtigkeit eingestellten Soll-Motorluftstroms ausgeben. Das Verfahren 700 wird mit 718 fortgeführt, nachdem die Motorstellglieder betätigt worden sind, um den hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierten Soll-Motorluftstrom bereitzustellen.
  • In 718 bestimmt das Verfahren 700 das Soll-Motordrehmoment anhand der in 714 bestimmten Motorlast. Die Motorlast wird somit auf Basis der Motorluftstromgrenzwerte und dem ausgewählten, geringsten Motorluftstrom korrigiert. In einem Beispiel werden die Tabellen und/oder Funktionen in 704 invertiert, so dass die Motorlast aus 714 die Basis zur Indizierung der Tabellen und/oder Funktionen bildet. Die Tabellen und/oder Funktionen geben die Motorlast aus. Weil die Motorlast und das motorindizierte Drehmoment auf dem geringsten, in 710 bestimmten Drehmoment basieren, werden die Motorlast und das indizierte Drehmoment unter einem Motorlastschwellenwert und einem indizierten Schwellenwertdrehmoment gehalten. Das Verfahren 700 wird zum Ende fortgeführt, nachdem Motorlast bestimmt worden ist.
  • In 720 stellt das Verfahren 700 die Motorzündverstellung als Reaktion auf die Feuchtigkeit ein. In einem Beispiel werden Tabellen, in denen empirisch bestimmte Zündverstellungen abgelegt sind, über Motordrehzahl, Motorlast oder -luftstrom und Feuchtigkeit indiziert. Die Tabellen geben die hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorzündverstellung aus. Die Zündverstellung wird mit Erhöhung der Feuchtigkeit vorverstellt. Das Verfahren 700 wird mit 722 fortgeführt, nachdem die Zündverstellung eingestellt worden ist.
  • Auf diese Weise kann der maximale Motorluftstromschwellenwert als Reaktion auf die Feuchtigkeit eingestellt werden. Zum Beispiel kann der maximale Motorluftstrom für höhere Umgebungsfeuchtigkeitsgrade erhöht werden, so dass unter den gleichen Betriebsbedingungen dem Motor eine gleichwertige Menge Sauerstoff zugeführt wird, es sei denn, der Motor arbeitet bei einem geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgrad.
  • Somit sorgt das Verfahren aus 7 für ein Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit, um Klopfen zu reduzieren; Einstellen des Motorluftstroms als Reaktion auf das Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Luftsauerstoffpartialdruck eingestellt wird; und Einstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Luftsauerstoffpartialdruck zusätzlich zur eingestellten Zündspätverstellung/Zündvorverstellung, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf Umgebungsfeuchtigkeit basiert.
  • Das Verfahren beinhaltet, dass das geschätzte Motordrehmoment auf der Ausgabe eines MAP-Sensors basiert. Das Verfahren beinhaltet, dass die Zündverstellung auf Basis eines Drehmomentverhältnisses der Zündverstellung, die von der geringsten Zündverstellung für bestes Drehmoment verzögert ist, dividiert durch die Zündverstellung für bestes Drehmoment eingestellt wird. Das Verfahren beinhaltet, dass Motorluftstrom über eine Drossel eingestellt wird. Das Verfahren beinhaltet, dass Motorluftstrom über Nockenwellen eingestellt wird. Das Verfahren beinhaltet, dass die Zündvorverstellung/Zündspätverstellung auf Basis einer geringsten Zündverstellung für besten Drehmomentanstieg eingestellt wird. Das Verfahren beinhaltet, dass das Soll-Motordrehmoment auf dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment basiert.
  • Das Verfahren aus 7 stellt auch ein Motorbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst:
    • Erzeugen eines Feuchtigkeitswerts, der einen Umgebungsfeuchtigkeitsgrad angibt; Erzeugen eines Motorluftmassenstromwerts auf Basis eines Luftsauerstoffpartialdrucks, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf dem Umgebungsfeuchtigkeitsgrad basiert; Erzeugen einer geringsten Basis-Zündverstellung für bestes Drehmoment; Einstellen der geringsten Basis-Zündverstellung für bestes Drehmoment auf Basis des Umgebungsfeuchtigkeitsgrads; und Schätzen eines vom Motor erzeugten Drehmoments als Reaktion auf den Motorluftmassenstrom und den eingestellten geringsten Basis-Zündwinkel. Das Verfahren beinhaltet, dass das vom Motor erzeugte Drehmoment auf dem gemessenen Motorluftstrom basiert.
  • In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren, dass der gemessene Motorluftstrom auf der Ausgabe eines Einlasskrümmer-Absolutdruck-Sensors basiert. Das Verfahren beinhaltet, dass der gemessene Motorluftstrom auf der Ausgabe eines Luftmassensensors basiert. Das Verfahren beinhaltet, dass der gemessene Motorluftstrom hinsichtlich einer spezifischen Wärmekapazität eingestellt wird. Das Verfahren beinhaltet, dass die spezifische Wärmekapazität auf einem Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität von Wasser zur spezifischen Wärmekapazität von Luft basiert. Das Verfahren umfasst weiterhin das Einstellen eines Motorluftstromschwellenwerts als Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit und dass der Motorluftstromschwellenwert ein maximaler Motorluftstrom ist.
  • Das Verfahren aus 7 sorgt für ein Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit, um Klopfen zu reduzieren; Einstellen des Motorluftstroms als Reaktion auf das Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Wärmekapazitätsfaktor eingestellt wird; und Einstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Wärmekapazitätsfaktor zusätzlich zu der eingestellten Zündvorverstellung/Zündspätverstellung. Das Verfahren beinhaltet, dass der Wärmekapazitätsfaktor ein Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität von Wasser zur spezifischen Wärmekapazität von trockener Luft ist. Das Verfahren beinhaltet, dass das geschätzte Motordrehmoment auf der Ausgabe eines Luftmassensensors basiert. Das Verfahren beinhaltet, dass das geschätzte Motordrehmoment eine Basis für das Getriebegangschalten ist. Das Verfahren beinhaltet, dass das geschätzte Motordrehmoment eine Basis zum Begrenzen des Motordrehmoments auf unter ein Schwellenwertdrehmoment ist. Das Verfahren beinhaltet, dass der Wärmekapazitätsfaktor ein Wert von 1,82 ist.
  • Jetzt mit Bezug auf 8: Es wird ein beispielhafter, simulierter Motorbetriebsablauf gezeigt. Die Signale und Abläufe in 6 können von dem in 1 gezeigten System bereitgestellt werden, das das Verfahren aus 6 ausführt. Die vertikalen Markierzeichen T0 - T6 stellen Zeitpunkte dar, die beim Ablauf von besonderem Interesse sind. In diesem Beispiel wird der Motor im Betrieb bei unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeitsgraden gemäß dem Verfahren aus 7 gezeigt. Der erste Abschnitt des Motorbetriebsablaufs findet zwischen den Zeitpunkten T0 und T3 statt. Er stellt den Motorbetrieb unter Bedingungen mit geringer Umgebungsfeuchtigkeit dar. Der zweite Abschnitt des Motorbetriebsablaufs findet zwischen den Zeitpunkten T4 und T6 statt. Er stellt den Motorbetrieb unter Bedingung mit hoher Umgebungsfeuchtigkeit dar. Das Doppel-S auf der horizontalen Achse jedes Kurvenbilds stellt eine zeitliche Unterbrechung dar. Der Zeitraum zwischen der Doppel-S-Unterbrechung kann lang oder kurz sein.
  • Das erste Kurvenbild von oben in 8 stellt das vom Fahrer angeforderte Drehmoment über der Zeit dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken Seite des Kurvenbilds zur rechten Seite des Kurvenbilds. Die vertikale Achse stellt das vom Fahrer angeforderte Drehmoment dar, und das vom Fahrer angeforderte Drehmoment erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Das vom Fahrer angeforderte Drehmoment kann anhand der Gaspedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
  • Das zweite Kurvenbild von oben in 8 stellt den Umgebungsfeuchtigkeitsgrad über der Zeit dar. Die vertikale Achse stellt den Umgebungsfeuchtigkeitsgrad dar, und der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken Seite des Kurvenbilds zur rechten Seite des Kurvenbilds.
  • Das dritte Kurvenbild von oben in 8 stellt die Turbolader-Wastegate-Stellung über der Zeit dar. Die vertikale Achse stellt die Wastegate-Stellung dar, und die Öffnung der Wastegate-Stellung erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken zur rechten Seite der Figur.
  • Das vierte Kurvenbild von oben in 8 stellt eine Motorluftstrommenge über der Zeit dar. Die vertikale Achse stellt die Motorluftstrommenge dar, und die Motorluftstrommenge erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken zur rechten Seite der Figur. Die horizontale Linie 702 stellt einen maximalen Motorluftstromschwellenwert für Bedingungen geringer Umgebungsfeuchtigkeit bei den vorliegenden Motorbetriebsbedingungen dar. Die horizontale Linie 804 stellt einen maximalen Motorluftstromschwellenwert für Bedingungen hoher Umgebungsfeuchtigkeit bei den vorliegenden Motorbetriebsbedingungen dar, den gleichen Betriebsbedingungen wie für die horizontale Linie 802, außer der höheren Umgebungsfeuchtigkeit. Die durchgezogene Linie 820 stellt den Motorluftstrom dar, wenn der Motor gemäß dem Verfahren aus 7 betrieben wird. Die gestrichelte Linie 822 stellt den Motorluftstrom dar, wenn der Motor ohne Korrekturen wegen der Feuchtigkeit betrieben wird.
  • Das fünfte Kurvenbild von oben in 8 stellt das motorindizierte Drehmoment über der Zeit dar. Die vertikale Achse stellt die Anwendung des motorindizierten Drehmoments dar, das motorindizierte Drehmoment erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken zur rechten Seite der Figur. Die horizontale Linie 806 stellt einen maximalen Schwellenwert für das motorindizierte Drehmoment für Bedingungen geringer Umgebungsfeuchtigkeit bei den vorliegenden Motorbetriebsbedingungen dar. Die horizontale Linie 808 stellt einen maximalen Schwellenwert des motorindizierten Drehmoments unter Bedingungen hoher Umgebungsfeuchtigkeit bei den vorliegenden Motorbetriebsbedingungen dar, den gleichen Betriebsbedingungen wie für die horizontale Linie 706, außer der höheren Umgebungsfeuchtigkeit. Die durchgezogene Linie 830 stellt das Motordrehmoment dar, wenn der Motor gemäß dem Verfahren aus 7 betrieben wird. Die gestrichelte Linie 832 stellt das Motordrehmoment dar, wenn der Motor ohne Korrekturen wegen der Feuchtigkeit betrieben wird.
  • Das sechste Kurvenbild von oben in 8 stellt eine Motorzündvorverstellung über der Zeit dar. Die vertikale Achse stellt die Motorzündvorverstellung dar, und die Motorzündvorverstellung erhöht sich in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit verläuft von der linken zur rechten Seite der Figur.
  • Zum Zeitpunkt T0 ist das vom Fahrer angeforderte Drehmoment auf einem geringeren Niveau, und der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad ist gering. Bei geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden werden die Ausgaben der MAP- und MAF-Sensoren weniger von Feuchtigkeit beeinflusst. Die Wastegate-Stellung ist geschlossen, und der Motorluftstrom ist gering. Solche Bedingungen können Motorleerlaufbedingungen angeben. Zusätzlich ist das motorindizierte Drehmoment gering, und die Zündverstellung ist vorverstellt.
  • Zum Zeitpunkt T1 erhöht ein Fahrer das vom Fahrer angeforderte Drehmoment, und der Motorluftstrom beginnt als Reaktion auf das vom Fahrer angeforderte, erhöhte Drehmoment zuzunehmen. Der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad bleibt gering, und das Wastegate bleibt geschlossen, weil der Motor zu beschleunigen beginnt (nicht dargestellt). Das motorindizierte Drehmoment erhöht sich als Reaktion auf das erhöhte vom Fahrer angeforderte Drehmoment und den erhöhten Motorluftstrom. Die Zündvorverstellung wird verzögert, weil sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment erhöht und sich die Motordrehzahl erhöht (nicht dargestellt).
  • Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 erhöht sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment weiter, und der Motorluftstrom und das indizierte Drehmoment erhöhen sich mit dem zunehmenden, vom Fahrer angeforderten Drehmoment. Das Wastegate beginnt sich zu öffnen, weil sich die Motordrehzahl erhöht und sich die dem Turbolader zugeführte thermische Energie erhöht (nicht dargestellt). Die Motorzündverstellung wird weiter verzögert.
  • Zum Zeitpunkt T2 wird der Motorluftstrom angehalten oder auf den Wert des Schwellenwerts 802 begrenzt, um die Möglichkeit von Motordegradation zu reduzieren, obwohl sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment weiter erhöht. Der Motorluftstrom kann auf einen maximalen Motorluftstrom begrenzt werden, wie in 708 aus 7 beschrieben wird. Der Motorluftstrom kann über Begrenzen der Wastegate-Öffnung auf einen maximalen Motorluftstrom begrenzt werden, wie zum Zeitpunkt T2 gezeigt wird. Weiterhin kann die Motordrosselklappenöffnung und -nockenwellenvorverstellung begrenzt oder auf Werte eingeschränkt werden, die verhindern, dass der Motorluftstrom den Schwellenwert 802 überschreitet. Indem der Motorluftstrom auf unter einen Schwellenwert begrenzt wird, kann das Motordrehmoment auf den Schwellenwert 806 eingeschränkt werden. Die Zündverstellung wird konstant gehalten, weil der Motorluftstrom unter oder gleich dem Schwellenwert 802 gehalten wird.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 erhöht sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment weiter, jedoch bleiben der Motorluftstrom, die Motorzündung und das indizierte Drehmoment unverändert. Der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad bleibt ebenfalls auf einem konstant geringen Wert.
  • Zum Zeitpunkt T3 gibt der Fahrer das Gaspedal frei (nicht dargestellt), und das vom Fahrer angeforderte Drehmoment beginnt abzunehmen. Kurz nachdem das vom Fahrer angeforderte Drehmoment auf unter ein Drehmoment reduziert wird, das einen Luftstrom über dem Pegel 802 erfordert, beginnt das Reduzieren des Motorluftstroms und des indizierten Motordrehmoments. Die Wastegate-Öffnung verringert sich als Reaktion auf das reduzierte vom Fahrer angeforderte Drehmoment ebenfalls. Die Zündvorverstellung erhöht sich als Reaktion auf die Verringerung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments.
  • Der zweite Teil des Ablaufs beginnt kurz vor dem Zeitpunkt T4, zu dem der Motor bei den gleichen Betriebsbedingungen wie zum Zeitpunkt T0 betrieben wird, außer dass sich der Feuchtigkeitsgrad erhöht hat. Die Motorzündverstellung wird als Reaktion auf die Erhöhung der Feuchtigkeit im Vergleich zur Zündverstellung zum Zeitpunkt T0 vorverstellt, wie in 6 beschrieben wird. Weiterhin wird die Motorluftstrommenge um eine kleine Menge erhöht, so dass der Motor eine gleiche Menge Sauerstoff induziert, wie der Motor zum Zeitpunkt T0 induziert.
  • Zum Zeitpunkt T4 erhöht ein Fahrer das vom Fahrer angeforderte Drehmoment, und der Motorluftstrom beginnt als Reaktion auf das vom Fahrer angeforderte, erhöhte Drehmoment genauso wie zum Zeitpunkt T1 zuzunehmen. Der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad bleibt hoch, und das Wastegate bleibt geschlossen, weil der Motor zu beschleunigen beginnt (nicht dargestellt). Das motorindizierte Drehmoment erhöht sich als Reaktion auf das erhöhte vom Fahrer angeforderte Drehmoment und den erhöhten Motorluftstrom. Die Zündvorverstellung wird verzögert, weil sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment erhöht und sich die Motordrehzahl erhöht (nicht dargestellt). Die Zündvorverstellung zum Zeitpunkt T4 ist weiter vorverstellt als die Zündverstellung zum Zeitpunkt T1, um die durch die höhere Umgebungsfeuchtigkeit bereitgestellte Verdünnung zu kompensieren. Im Vergleich zur Motorluftstromkurve 822 und zur Motordrehmomentkurve 832, wenn die Kompensation hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit nicht bereitgestellt wird, werden der Motorluftstrom und das Motordrehmoment als Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit ebenfalls erhöht, wie durch die Kurven 820 und 830 angegeben wird.
  • Zwischen den Zeitpunkten T4 und T5 erhöht sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment weiter, und das indizierte Drehmoment erhöht sich mit der Erhöhung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, genauso wie zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 für die Kurve 820 des indizierten Drehmoments, das hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit kompensiert ist. Die Kurve 822 des indizierten Drehmoments, die nicht hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit kompensiert ist, erhöht sich weniger als die Kurve 820. Das Wastegate beginnt sich zu öffnen, weil sich die Motordrehzahl erhöht und sich die dem Turbolader zugeführte thermische Energie erhöht (nicht dargestellt). Die Motorzündverstellung wird im Vergleich zu der zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 gezeigten Zündverstellung weiter vorverstellt.
  • Zum Zeitpunkt T5 nimmt der durch die Kurve 820 angegebene Motorluftstrom weiter zu, weil der Motorluftstromschwellenwert auf den Wert des Schwellenwerts 804 erhöht worden ist. Die Motorluftstromkurve 822 erhöht sich weniger als die Kurve 820, weil der Motorluftstrom nicht auf über den Schwellenwert 802 erhöht wird, wenn die Kompensation hinsichtlich der Umgebungsfeuchtigkeit nicht bereitgestellt wird. Der Motorluftstromschwellenwert kann bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsbedingungen erhöht werden, wie von der Kurve 820 gezeigt wird, so dass dem Motor eine gleiche Menge Sauerstoff zugeführt wird, als wenn der Motor bei den gleichen Bedingungen, außer einem geringeren Umgebungsfeuchtigkeitsgrad, betrieben wird. Die Motorluftstromkurve 820 kann auf einen maximalen Motorluftstromschwellenwert begrenzt werden, wie bei 708 in 7 beschrieben wird. Der hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motorluftstrom (Kurve 820) kann durch Begrenzen der Wastegate-Öffnung auf den maximalen Motorluftstromschwellenwert begrenzt werden, wie zu einem Zeitpunkt T5 gezeigt wird. Zusätzlich kann die Motordrosselklappenöffnung und -nockenwellenvorverstellung begrenzt oder auf Werte eingeschränkt werden, die verhindern, dass der Motorluftstrom den Schwellenwert 804 überschreitet. Indem der Motorluftstrom auf unter einen Schwellenwert begrenzt wird, kann das Motordrehmoment auf den Schwellenwert 808 eingeschränkt werden, der der gleiche wie der Schwellenwert 806 ist. Somit kann der Motorluftstrom zum Kompensieren hinsichtlich der MAP- oder MAF-Sensorausgaben erhöht werden, die möglicherweise keine Einstellung hinsichtlich der Umgebungsfeuchtigkeit vornehmen. Die Zündverstellung wird konstant gehalten, weil der Motorluftstrom unter oder gleich dem Schwellenwert 804 gehalten wird.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T5 und dem Zeitpunkt T6 erhöht sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment weiter zusammen mit dem Motorluftstrom, der hinsichtlich der Umgebungsluftfeuchtigkeit (Kurve 820) kompensiert wird. Das indizierte Motordrehmoment wird ebenfalls hinsichtlich der Umgebungsfeuchtigkeit eingestellt, die Motorzündung und das indizierte Motordrehmoment werden sich mit zunehmendem Motorluftstrom ändern. Der Umgebungsfeuchtigkeitsgrad bleibt ebenfalls auf einem konstant hohen Wert.
  • Zum Zeitpunkt T6 gibt der Fahrer das Gaspedal frei (nicht dargestellt), und das vom Fahrer angeforderte Drehmoment beginnt abzunehmen. Der hinsichtlich der Umgebungsfeuchtigkeit kompensierte Motorluftstrom und der nicht kompensierte Motorluftstrom verringern sich, weil sich die Anforderung des Fahrers verringert. Zusätzlich beginnen sich das indizierte, hinsichtlich der Feuchtigkeit kompensierte Motordrehmoment und das nicht kompensierte, induzierte Drehmoment zu reduzieren, weil das vom Fahrer angeforderte Drehmoment reduziert wird. Die Wastegate-Öffnung verringert sich als Reaktion auf das reduzierte vom Fahrer angeforderte Drehmoment ebenfalls. Die Zündvorverstellung erhöht sich als Reaktion auf die Verringerung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments.
  • Falls der Motor bei höheren Umgebungsfeuchtigkeitsgraden betrieben wird, kann auf diese Weise der Motorluftstromschwellenwert und der Motorluftstrom im Vergleich zum nicht kompensierten Motorluftstrom und Motorluftstromschwellenwert erhöht werden, so dass eine dem Motor zugeführte Menge Sauerstoff zwischen feuchten und weniger feuchten Betriebsbedingungen konstant bleibt. Dementsprechend kann der Motor die gleiche maximale Drehmomentabgabe bei den gleichen Betriebsbedingungen bereitstellen, einschließlich Bedingungen hoher und geringer Feuchtigkeit.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden und vom Steuerungssystem ausgeführt werden, zu dem die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Motor-Hardware zählen. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, Interrupt-gesteuerte, Multitasking, Multithreading und Ähnliche. Von daher können verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele erforderlich, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können wiederholt ausgeführt werden, abhängig von der besonderen Strategie, die verwendet wird. Weiterhin können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuerungssystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motor-Hardware-Komponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält.
  • Dies schließt die Beschreibung ab. Ihre Lektüre durch den Fachmann würde viele Änderungen und Modifikationen erkennen lassen, ohne den Gedanken und den Schutzbereich der Beschreibung zu verlassen. Zum Beispiel könnten Einzylinder-, 12-, 13-, 14-, 15-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.

Claims (20)

  1. Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit, um Klopfen zu reduzieren; Einstellen eines Motorluftstroms als Reaktion auf ein Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Luftsauerstoffpartialdruck eingestellt wird; und Einstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Luftsauerstoffpartialdruck zusätzlich zur eingestellten Zündspätverstellung/Zündvorverstellung, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf Umgebungsfeuchtigkeit basiert.
  2. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei das geschätzte Motordrehmoment auf der Ausgabe eines MAP-Sensors basiert.
  3. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zündverstellung auf Basis eines Drehmomentverhältnisses von Zündverstellung, die gegenüber der geringsten Zündverstellung für bestes Drehmoment verzögert ist, dividiert durch die Zündverstellung für bestes Drehmoment eingestellt wird.
  4. Motorbetriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorluftstrom über eine Drossel (62) eingestellt wird.
  5. Motorbetriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Motorluftstrom über Nockenwellen eingestellt wird.
  6. Motorbetriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zündvorverstellung/Zündspätverstellung auf Basis einer geringsten Zündverstellung für besten Drehmomentanstieg eingestellt wird.
  7. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Soll-Motordrehmoment auf dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment basiert.
  8. Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines Feuchtigkeitswerts, der einen Umgebungsfeuchtigkeitsgrad angibt; Erzeugen eines Motorluftmassenstromwerts auf Basis eines Luftsauerstoffpartialdrucks, wobei der Luftsauerstoffpartialdruck auf dem Umgebungsfeuchtigkeitsgrad basiert; Erzeugen einer geringsten Basis-Zündverstellung für bestes Drehmoment; Einstellen der geringsten Basis-Zündverstellung für bestes Drehmoment auf Basis des Umgebungsfeuchtigkeitsgrads; und Schätzen eines vom Motor (10) erzeugten Drehmoments als Reaktion auf den Motorluftmassenstrom und den eingestellten geringsten Basis-Zündwinkel.
  9. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 8, wobei das vom Motor (10) erzeugte Drehmoment auf dem gemessenen Motorluftstrom basiert.
  10. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der gemessene Motorluftstrom auf der Ausgabe eines Einlasskrümmer-Absolutdruck-Sensors basiert.
  11. Motorbetriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der gemessene Motorluftstrom auf der Ausgabe eines Luftmassensensors basiert.
  12. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 11, wobei der gemessene Motorluftstrom über einen Wärmekapazitätsfaktor eingestellt wird.
  13. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 12, wobei der Wärmekapazitätsfaktor auf einem Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität von Wasser zur spezifischen Wärmekapazität von Luft basiert.
  14. Motorbetriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, das weiterhin das Einstellen eines Motorluftstromschwellenwerts als Reaktion auf die Umgebungsfeuchtigkeit umfasst, wobei der Motorluftstromschwellenwert ein maximaler Motorluftstrom ist.
  15. Motorbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Zündvorverstellung/Zündspätverstellung als Reaktion auf Umgebungsfeuchtigkeit, um Klopfen zu reduzieren; Einstellen eines Motorluftstroms als Reaktion auf ein Soll-Motordrehmoment, wobei der Motorluftstrom als Reaktion auf einen Wärmekapazitätsfaktor eingestellt wird; und Einstellen eines geschätzten Motordrehmoments als Reaktion auf den Wärmekapazitätsfaktor zusätzlich zu der eingestellten Zündvorverstellung/Zündspätverstellung.
  16. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 15, wobei der Wärmekapazitätsfaktor ein Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität von Wasser zur spezifischen Wärmekapazität von trockener Luft ist.
  17. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 15, wobei das geschätzte Motordrehmoment auf der Ausgabe eines Luftmassensensors basiert.
  18. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 17, wobei das geschätzte Motordrehmoment eine Basis für das Getriebegangschalten ist.
  19. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 17, wobei das geschätzte Motordrehmoment eine Basis zum Begrenzen des Motordrehmoments auf unter ein Schwellenwertdrehmoment ist.
  20. Motorbetriebsverfahren nach Anspruch 15, wobei der Wärmekapazitätsfaktor ein Wert von 1,82 ist.
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