DE102016102268B4 - Voraussage eines Einlasskrümmerdrucks in einem Motorsystem - Google Patents

Abstract

Motorbaugruppe, die umfasst:einen Einlasskrümmer (16);einen Krümmerabsolutdrucksensor (50), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Krümmerabsolutdrucksignal (MAP-Signal) für den Einlasskrümmer (16) zu erzeugen;ein Drosselventil (24), das einstellbar ist, um eine Luftströmung zu dem Einlasskrümmer (16) zu steuern;einen Drosselpositionssensor (46), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Drosselpositionssignal (TP-Signal) für das Drosselventil (24) zu erzeugen; undeinen Controller (30), der mit dem Drosselventil (24) funktional verbunden ist und einen Prozessor (32) sowie einen zugreifbaren, nicht flüchtigen Speicher (34) aufweist, in dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP) aufgezeichnet sind; undwobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor (32) bewirkt, dass der Controller (30) den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP) zumindest teilweise basierend auf einer vorausgesagten Drosselströmung (TFp) und dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP-Signal) ermittelt,wobei der Controller (30) ausgebildet ist, um:eine vorausgesagte Drosselposition (TPp) zumindest teilweise basierend auf dem gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignal (TP-Signal) zu ermitteln;die vorausgesagte Drosselströmung (TF) zumindest teilweise basierend auf der vorausgesagten Drosselposition (TPp) zu ermitteln; undein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP-Signal) zu erzeugen; undwobei das Ermitteln der vorausgesagten Drosselposition (TP) umfasst, dass die vorausgesagte Drosselposition (TP) als eine Funktion des gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignals (TP-Signals) und des gegenwärtigen angewiesenen Drosselpositionssignals (TP-Signals) berechnet wird.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die Offenbarung betrifft allgemein die Voraussage eines Einlasskrümmerabsolutdrucks in einem Motorsystem und spezieller die Voraussage einer Luftströmung pro Zylinder in einem Motorsystem.
• HINTERGRUND
• Ein Fahrzeug weist typischerweise einen Motor mit einem Lufteinlasskrümmer und einem Lufteinlass auf, sodass Luft durch den Lufteinlass in den Einlasskrümmer strömt. Ein Krümmerabsolutdrucksensor wird typischerweise verwendet, um den Absolutdruck der Luftströmung in dem Einlasskrümmer zu ermitteln.
• In der US 2014 / 0 251 282 A1 ist ein Controller für einen Verbrennungsmotor beschrieben, der ein Verfahren ausführt, bei dem ein Krümmerabsolutdruck anhand einer Luftströmungsmessung, der Motordrehzahl, der Zündungsfrequenz und der Lufttemperatur geschätzt bzw. vorausgesagt wird.
• Die DE 10 2004 040 273 A1 beschreibt ein Vorhersagemodell für einen Luftmassendurchfluss durch Zylinder eines Verbrennungsmotors, bei welchem ein momentaner Luftmassendurchfluss geschätzt und eine Vorhersage für den Luftmassendurchfluss anhand des geschätzten Luftmassendurchflusses, anhand momentaner Messwerte des Luftmassendurchflusses und des Krümmerabsolutdrucks, anhand einer momentanen Drosselposition sowie anhand von Übergangssignalen des Luftmassendurchflusses und des Krümmerabsolutdrucks durchgeführt wird.
• In der US 2003 / 0 065 483 A1 ist ein System zur Identifikation einer Störung in einem Einlasssystem eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei dem ein Diagnosecontroller Messwerte der Drosselposition, des Krümmerabsolutdrucks und des Luftmassendurchflusses sowie Schätzungen des zukünftigen Krümmerabsolutdrucks verwendet.
• Die DE 10 2005 045 925 A1 beschreibt ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das einen Luftmassendurchfluss anhand eines geschätzten und eines gemessenen Krümmerabsolutdrucks sowie anhand einer Drosselklappenstellung schätzt.
• In der US 5 270 935 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei denen der Krümmerabsolutdruck und der Luftmassendurchfluss anhand eines Modells und anhand von Betriebsparametern des Motors vorausgesagt werden, um die Kraftstoffzufuhr zu steuern.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Motorbaugruppe und ein Fahrzeug mit einer solchen zu schaffen, bei denen eine zuverlässige Voraussage des Krümmerabsolutdrucks zur Voraussage der Luftströmung pro Zylinder und zum genauen Anweisen des Kraftstoffs pro Zylinder erfolgt.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Diese Aufgabe wird durch eine Motorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
• Die Motorbaugruppe umfasst einen Einlasskrümmer und einen Krümmerabsolutdrucksensor, der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) für den Einlasskrümmer zu erzeugen. Die Baugruppe umfasst ein Drosselventil, das einstellbar ist, um eine Luftströmung zu dem Einlasskrümmer zu steuern, und einen Drosselpositionssensor, der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) zu erzeugen. Ein Controller ist funktional mit dem Drosselventil verbunden. Der Controller weist einen Prozessor und einen zugreifbaren, nicht flüchtigen Speicher auf, in dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ) aufgezeichnet sind. Die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor bewirkt, dass der Controller den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) zumindest teilweise basierend auf einer vorausgesagten Drosselströmung (TF_P ) und dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) ermittelt.
• Der Controller ist ausgebildet, um ein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP_C-Signal) zu erzeugen. Das Ermitteln der vorausgesagten Drosselposition (TPp) umfasst, dass die vorausgesagte Drosselposition (TPp) als eine Funktion des gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignals (TP_M-Signals) und des gegenwärtigen angewiesenen Drosselpositionssignals (TP_C-Signals) berechnet wird.
• Ein Stromaufwärts-Temperatursensor kann stromaufwärts des Drosselventils angeordnet und ausgebildet sein, um ein Stromaufwärts-Temperatursignal (T_U-Signal) zu erzeugen. Ein Stromaufwärts-Drucksensor kann stromaufwärts des Drosselventils angeordnet und ausgebildet sein, um ein Stromaufwärts-Drucksignal (P_U-Signal) bereitzustellen.
• Das Ermitteln der vorausgesagten Drosselströmung (TF_P ) kann umfassen: dass eine Drosselfläche (A_T ) bei der vorausgesagten Drosselposition (TPp) ermittelt wird; und dass ein Zustandsfaktor (F₁ ) als eine Funktion des Stromaufwärts-Temperatursignals (T_U-Signals), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals) und des Stromaufwärts-Drucksignals (P_U-Signals) berechnet wird.
• Die Drosselfläche (A_T ) kann erhalten werden als: A_T = A_max*(1-cos(TP_P)), wobei A_max eine vordefinierte maximale Drosselfläche ist und wobei die vorausgesagte Drosselposition (TP_P ) als ein Winkel zwischen 0 und 90° ausgedrückt wird. Der Zustandsfaktor (F₁ ) kann definiert sein als: ${\text{F}}_{\text{1}}={\text{P}}_{\text{U}}*\mathrm{\psi }/\sqrt{\text{RTu}};$

  

  und wobei Ψ = Quadratwurzel aus {2k* ((MAP_M/P_U)^2/k - (MAP_M/ P_U)^(k+1)/k)/(k-1)}, wobei k eine vordefinierte Konstante ist.
• Das Ermitteln der vorausgesagten Drosselströmung (TF_P ) kann ferner umfassen: dass ein Strömungskalibrierungsfaktor (L₁ ) bei dem vorausgesagten Drosselpositionssignal (TP_P-Signal) anhand einer ersten Nachschlagetabelle ausgewählt wird; und dass die vorausgesagte Drosselströmung (TFp) als ein Produkt des ersten Kalibrierungsfaktors (L₁ ), der Drosselfläche (A_T ) und des Zustandsfaktors (F₁ ) berechnet wird, sodass: TF_P = L₁*A_T*F₁.
• Ein Motor ist funktional mit dem Einlasskrümmer verbunden. Ein Motordrehzahlsensor ist funktional mit dem Motor verbunden und ausgebildet, um ein RPM-Signal zu erzeugen. Eine Nockenwellenbaugruppe ist funktional mit dem Motor verbunden. Ein Nockenwellenpositionssensor ist funktional mit der Nockenwellenbaugruppe verbunden und ausgebildet, um ein gegenwärtiges gemessenes Nockenwellen-Positionssignal (CP_M-Signal) zu erzeugen.
• Ein Krümmertemperatursensor ist funktional mit dem Einlasskrümmer verbunden und ausgebildet, um ein Krümmertemperatursignal (T_M-Signal) zu erzeugen. Der Einlasskrümmer definiert ein Krümmervolumen (V_M ). Der Motor weist eine Anzahl von Zylindern (n_cyl ) auf, sodass jede der Anzahl von Zylindern ein Zylindervolumen (V_cyl ) definiert und die Anzahl der Zylinder (n_cyl ) zumindest eins ist. Der Motor definiert eine Abtastzeit (t_s ) zumindest teilweise basierend auf dem RPM-Signal und der Anzahl der Zylinder (n_cyl ), sodass: t_s = 120/(RPM*n_cyl).
• Der Controller ist ausgebildet, um einen zweiten Kalibrierungsfaktor (L₂ ) anhand einer zweiten Nachschlagetabelle zumindest teilweise basierend auf dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal), dem RPM-Signal und dem gegenwärtigen gemessenen Nockenpositionssignal (CP_M-Signal) auszuwählen. Der Controller ist ausgebildet, um eine gegenwärtige Luftströmung pro Zylinder (APC_C ) als Funktion des zweiten Kalibrierungsfaktors (L₂ ), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals), des Zylindervolumens (V_cyl ) und des Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) zu ermitteln. Die gegenwärtige Luftströmung pro Zylinder (APC_C ) kann definiert sein als: APC_C = (L₂* MAP_M*V_cyl)/(R*T_M), wobei R eine vordefinierte Gaskonstante ist.
• Das Ermitteln des vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ) umfasst, dass der vorausgesagte Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) zumindest teilweise als eine Funktion der gegenwärtigen Luftströmung pro Zylinder (APC_C ), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals), der vorausgesagten Drosselströmung (TF_P ), des Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) und der Abtastzeit (t_S ) berechnet wird. Der vorausgesagte Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) kann definiert sein als: MAPP = MAP_M + (TF_P*t_s - APC_C) R*T_M/V_M, wobei R eine vordefinierte Gaskonstante ist.
• Der Controller kann ausgebildet sein, um eine vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P ) zumindest teilweise als eine Funktion des vorausgesagten zukünftigen Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ), eines dritten Kalibrierungsfaktors (L₃ ), des Zylindervolumens (V_cyl ) und des Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) zu ermitteln. Die vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P ) kann definiert sein als: APC_P = (MAP_P * L₃* V_cyl)/(R*T_M).
• Zusammengefasst wird der Einlasskrümmerabsolutdruck vorausgesagt, indem Informationen, die durch die elektronische Drosselsteuerung bereitgestellt werden, und die Dynamik des Drucks in dem Einlasskrümmer verwendet werden. Die angewiesene Drosselposition für das elektronisch gesteuerte Drosselventil wird verwendet, um die zukünftige Drosselposition vorauszusagen. Die vorausgesagte Drosselposition wird verwendet, um die zukünftige Drossel-Luftmassenströmung vorauszusagen. Die vorausgesagte Drossel-Luftmassenströmung wird verwendet, um den zukünftigen Einlasskrümmerabsolutdruck vorauszusagen, der für verschiedene Zwecke verwendbar ist. Die Voraussage des Einlasskrümmerabsolutdrucks ermöglicht die Voraussage der Luftströmung pro Zylinder in dem Motorsystem, welche zum Anweisen des Zylinderkraftstoffs verwendet werden kann.
• Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Offenbarung leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische, fragmentarische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Motor und einen Einlasskrümmer aufweist; und
• 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ) des Einlasskrümmers von 1.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen oder ähnliche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem Motorsystem 12. Das Motorsystem 12 weist einen Motor 14 auf, der mit einem Einlasskrümmer 16 funktional verbunden ist. Ein Lufteinlass 18 ermöglicht eine Luftströmung in den Einlasskrümmer 16 aus einer äußeren Quelle, beispielsweise aus der Atmosphäre. Ein Luftfilter 20, ein Luftmassenströmungssensor 22 und ein Drosselventil 24 sind entlang des Lufteinlasses 18 angeordnet.
• Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Controller 30 funktional mit dem Motor 14 und verschiedenen anderen Komponenten des Motors 14 verbunden. Unter Bezugnahme auf 1 weist der Controller 30 einen Prozessor 32 und einen zugreifbaren, nicht flüchtigen Speicher 34 auf, in dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens 100 aufgezeichnet sind, das nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, um einen vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) der Luftströmung in dem Einlasskrümmer 16 zu ermitteln.
• Der Controller 30 kann ein integraler Bestandteil anderer Steuermodule des Fahrzeugs 10, wie beispielsweise des Motorsteuermoduls, oder ein separates Modul sein, das funktional mit diesen verbunden ist. Das Fahrzeug 10 kann ein beliebiger Personenkraftwagen oder ein beliebiges Nutzfahrzeug sein, wie beispielsweise ein Hybridelektrofahrzeug, das ein Hybridelektrofahrzeug mit Anschluss ans Stromnetz, ein Elektrofahrzeug mit Bereichserweiterung oder beliebige andere Fahrzeuge umfasst. Das Fahrzeug 10 kann viele unterschiedliche Formen annehmen und vielfältige und/oder alternative Komponenten und Einrichtungen umfassen. Obgleich ein beispielhaftes Fahrzeug in den Figuren gezeigt ist, sind die in den Figuren dargestellten Komponenten nicht als Einschränkung anzusehen. Stattdessen können zusätzliche oder alternative Komponenten und/oder Implementierungen verwendet werden.
• Unter Bezugnahme auf 1 filtert der Luftfilter 20 die Luft, wenn diese durch den Lufteinlass 18 in den Motor 14 gelangt, um Schmutz oder Verunreinigungen zu entfernen. Der Luftmassenströmungssensor 22 ist ausgebildet, um die Masse der Luft zu messen, die durch den Lufteinlass 18 strömt und in den Einlasskrümmer 16 eintritt. Das Drosselventil 24 ist einstellbar, um die Luft zu regeln, die in den Einlasskrümmer 16 strömt. Ein Stromaufwärts-Temperatursensor 26 und ein Stromaufwärts-Drucksensor 28 sind jeweils stromaufwärts des Drosselventils 24 angeordnet und ausgebildet, um eine Stromaufwärts-Temperatur (T_U ) und einen Stromaufwärts-Druck (P_U ) bereitzustellen.
• Die manuelle Drosselsteuerung oder das Gaspedal 29 des Fahrzeugs 10 kann mit dem Controller 30 funktional verbunden sein. Das Gaspedal 29 sendet ein Signal an den Controller 30, der die Position des Drosselventils 24 anschließend direkt steuert, wodurch eine elektronische Drosselsteuerung geschaffen wird. Daher ist der Controller 30 ausgebildet, um ein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP_C-Signal) zu erzeugen. Das Drosselventil 24 kann durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) in Ansprechen auf ein Steuersignal von dem Controller 30 bis zu dem angewiesenen Winkel geöffnet und geschlossen werden. Das Drosselventil 24 ist in einer vollständig offenen Position 36 (durchgezogene Linie), in einer teilweise offenen Position 38 (gestrichelte Linie) und in einer geschlossenen Position 40 (gestrichelte Linie) gezeigt. Unter Bezugnahme auf 1 kann die Drosselposition als ein Drosselwinkel 42 zwischen einer Achse 44 und der Drosselposition (Position 38 in 1) ausgedrückt werden. Der Drosselwinkel 42 kann zwischen einschließlich 0 und einschließlich 90° liegen. Ein Drosselpositionssensor 46 kann verwendet werden, um die Position des Drosselventils 24 zu detektieren.
• Unter Bezugnahme auf 1 weist das Motorsystem 12 einen Krümmerabsolutdrucksensor 50 auf, der mit dem Einlasskrümmer 16 funktional verbunden und in der Lage ist, den Druck der Luft im Inneren des Einlasskrümmers 16 zu messen und zu überwachen. Der Krümmerabsolutdrucksensor 50 ist ausgebildet, um ein gegenwärtiges gemessenes Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) während eines Ereignisses zu erzeugen. Das Ereignis kann ein Einlassereignis des Motors 14 sein. Wie bekannt ist, liegt ein Einlassereignis für den Motor 14 vor, wenn das Luft-Kraftstoffgemisch eingeleitet wird, um die Verbrennungskammer (nicht gezeigt) zu füllen. Das Einlassereignis kann als die Zeitdauer von einem Zeitpunkt unmittelbar vor einer Öffnung des Einlassventils (nicht gezeigt) bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach einem Schließen des Einlassventils definiert sein. Ein Krümmertemperatursensor 52 ist mit dem Einlasskrümmer 16 funktional verbunden und ausgebildet, um ein Krümmertemperatursignal (T_M-Signal) zu erzeugen.
• Unter Bezugnahme auf 1 weist der Motor 14 zumindest einen Zylinder 56 mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 58 und einer Zündkerze 60 auf. Zu Darstellungszwecken ist ein einzelner Zylinder 56 gezeigt, es versteht sich jedoch, dass der Motor 14 mehrere Zylinder mit entsprechenden Kraftstoffeinspritzeinrichtungen und Zündkerzen aufweisen kann. Mit anderen Worten weist der Motor eine Anzahl von Zylindern (n_cyl ) auf, und die Anzahl von Zylindern (n_cyl ) ist zumindest eins. Der Controller 30 stellt die Strömung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 58 basierend auf der Luft ein, die in den Zylinder 56 strömt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) in dem Zylinder 56 zu steuern. Ein Motordrehzahlsensor 72 ist mit dem Motor 14 funktional verbunden und ausgebildet, um ein RPM-Signal zu erzeugen.
• Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Nockenwellenbaugruppe 62 funktional mit dem Motor 14 verbunden. Die Nockenwellenbaugruppe 62 umfasst eine Nockenwelle 64, die um eine Nockenachse 66 drehbar ist, und mehrere Nocken 68, die funktional mit der Nockenwelle 64 verbunden sind. Obgleich eine einzelne Nockenwelle 64 gezeigt ist, versteht es sich, dass der Motor 14 mehrere Nockenwellen aufweisen kann, die um jeweilige Nockenachsen drehbar sind. Die Nocken 68 können für eine axiale Bewegung entlang der Nockenwelle 64 und für eine Drehung mit der Nockenwelle 64 um die Nockenachse 66 verschiebbar an der Nockenwelle 64 befestigt sein. Ein Nockenwellen-Positionssensor 70 kann mit der Nockenwelle 62 funktional verbunden und ausgebildet sein, um die Position der Nockenwellenbaugruppe 62 zu detektieren, d.h., um ein gegenwärtiges gemessenes Nockenwellen-Positionssignal (CP_M-Signal) zu erzeugen.
• Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 gezeigt, das in dem Controller 30 von 1 gespeichert und durch diesen ausführbar ist. Das Verfahren 100 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1-2 beschrieben. Das Verfahren 100 wird verwendet, um einen vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) zu ermitteln. Der Einlasskrümmerabsolutdruck wird zumindest teilweise dadurch vorausgesagt, dass Informationen, die durch das elektronisch gesteuerte Drosselventil 24 bereitgestellt werden, und die Dynamik des Drucks in dem Einlasskrümmer 16 verwendet werden. Das Verfahren 100 muss nicht in der speziellen Reihenfolge ausgeführt werden, die hierin angegeben ist. Darüber hinaus versteht es sich, dass bestimmte Schritte weggelassen werden können.
• Unter Bezugnahme auf 2 kann das Verfahren 100 mit Schritt 102 beginnen, bei dem der Controller 30 eine vorausgesagte Drosselposition (TP_P ) zumindest teilweise basierend auf dem gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) ermittelt. Schritt 102 umfasst die Unterschritte 102A und 102B. Bei Schritt 102A ist der Controller 30 ausgebildet, um ein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP_C-Signal) zu erzeugen. Bei Schritt 102B ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Drosselposition (TP_P ) als eine Funktion des gegenwärtigen angewiesenen Drosselpositionssignals (TP_C-Signals) und des gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignals (TP_M-Signals) zu berechnen. Gemäß einem Beispiel gilt TP_P= α*TP_M + (1- α)*TP_C, wobei α ein vordefinierter Parameter zwischen 0 und 1 einschließlich dieser Werte ist. Gemäß einem Beispiel beträgt α ungefähr 0,7.
• Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 104 voran, wo der Controller 30 eine vorausgesagte Drosselströmung (TF_P ) zumindest teilweise basierend auf der vorausgesagten Drosselposition (TPp) ermittelt. Schritt 104 umfasst die Unterschritte 104A, 104B, 104C und 104D. Bei Schritt 104A ist der Controller 30 ausgebildet, um eine Drosselfläche (A_T ) bei der vorausgesagten Drosselposition (TP_P ) zu ermitteln. Die Drosselfläche A_T hängt von der Geometrie des speziellen verwendeten Drosselventils 24 ab. Bei einer Ausführungsform ist die Drosselfläche A_T definiert als: $${\text{A}}_{\text{T}}={\text{A}}_{\text{max}}*\left(1-\text{cos}\left({\text{TP}}_{\text{P}}\right)\right),$$

  

  wobei A_max eine vordefinierte maximale Drosselfläche ist und wobei die vorausgesagte Drosselposition (TP_P ) als ein Drosselwinkel zwischen 0 und 90° ausgedrückt wird. Gemäß einem Beispiel wird das Drosselventil 24 als kreisförmig angesehen, und A_max ist (π*x²/4), wobei x der Durchmesser des Drosselventils 24 ist.
• Bei Schritt 104B ist der Controller 30 ausgebildet, um einen Zustandsfaktor (F₁ ) zumindest teilweise basierend auf dem Stromaufwärts-Temperatursignal (T_U-Signal), dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) und dem Stromaufwärts-Drucksignal (P_U-Signal) zu berechnen. Der Zustandsfaktor (F₁ ) ist eine Funktion des Stromaufwärts-Temperatursignals (T_U-Signals), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals) und des Stromaufwärts-Drucksignals (P_U-Signals). Gemäß einem Beispiel gilt: $${\text{F}}_{\text{1}}={\text{P}}_{\text{U}}*\mathrm{\psi }/\sqrt{\text{RTu}},$$

  

  wobei ein Zwischenfaktor ψ = Quadratwurzel aus {2k* ((MAP_M/P_U)^2/k - (MAP_M/ P_U)^(k+1)/k)/(k-1)} ist und k eine vordefinierte Konstante ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist k das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazität C_p bei konstantem Druck zu der spezifischen Wärmekapazität C_v bei konstantem Volumen für ein Gas (k = C_p/C_v). Der Wert von k beträgt für Luft ungefähr 1,4.
• Bei Schritt 104C ist der Controller 30 ausgebildet, um den entsprechenden ersten Kalibrierungsfaktor (L₁ ) bei dem vorausgesagten Drosselpositionssignal (TP_P-Signal) anhand einer ersten Nachschlagetabelle auszuwählen. Der Controller 30 ist ausgebildet, um die erste Nachschlagetabelle zu speichern, die jeweilige erste Kalibrierungsfaktoren (L₁ ) basierend auf mehreren Drosselpositionen definiert. Um die erste Nachschlagetabelle zu erhalten, wird die Drosselströmung im stationären Zustand mit dem Luftmassenströmungssensor 22 bei verschiedenen Drosselwinkeln 42 (siehe Winkel 42 in 1) gemessen. Die Messwerte des Luftmassenströmungssensors 22 stellen die Drosselströmungsmessung bereit, und die entsprechenden ersten Kalibrierungsfaktoren (L₁ ) werden basierend auf der folgenden Gleichung und einer Kurvenanpassung berechnet: $${\text{L}}_{\text{1}}=\text{Drosselströmungsmessung/}\left({\text{A}}_{\text{T}}*{\text{F}}_{\text{1}}\right).$$

  
• Es kann ein beliebiges anderes Verfahren zum Erhalten der entsprechenden ersten Kalibrierungsfaktoren (L₁ ) verwendet werden.
• Bei Schritt 104D ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Drosselströmung (TFp) als ein Produkt des ersten Kalibrierungsfaktors (L₁ ), der Drosselfläche (A_T ) und des Zustandsfaktors (F₁ ) derart zu berechnen, dass gilt: $${\text{TF}}_{\text{P}}={\text{L}}_{\text{1}}*{\text{A}}_{\text{T}}*{\text{F}}_{\text{1}}.$$

  
• Bei Schritt 106 ist der Controller 30 ausgebildet, um eine gegenwärtige Luftströmung pro Zylinder (APC_C ) zu ermitteln, bevor der vorausgesagte Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) ermittelt wird. Der Controller 30 ist ausgebildet, um eine zweite Nachschlagetabelle zu speichern, die entsprechende zweite Kalibrierungsfaktoren (L₂ ) basierend auf dem RPM-Signal (von dem Motordrehzahlsensor 72), dem gegenwärtigen gemessenen Nockenwellen-Positionssignals (CP_M-Signal) und dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) definiert. Die zweite Nachschlagetabelle kann konstruiert werden, indem die zweiten Kalibrierungsfaktoren (L₂ ) basierend auf der folgenden Gleichung unter Verwendung von Sensormesswerten bei verschiedenen bekannten Werten für die Luftströmung pro Zylinder berechnet werden: $${\text{L}}_{\text{2}}=\text{APC}/\left({\text{MAP}}_{\text{M}}*{\text{V}}_{\text{cyl}}\right)/\left(\text{R}*{\text{T}}_{\text{M}}\right)$$

  

  Schritt 106 umfasst die Unterschritte 106A und 106B. Bei Schritt 106A ist der Controller 30 ausgebildet, um den zweiten Kalibrierungsfaktor (L₂ ) anhand der zweiten Nachschlagetabelle bei dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal), dem RPM-Signal (von dem Motordrehzahlsensor 72) und dem gegenwärtigen gemessenen Nockenpositionssignal (CP_M-Signal) (von dem Nockenwellen-Positionssensor 70) auszuwählen.
• Bei Schritt 106B ist der Controller 30 ausgebildet, um die gegenwärtige Luftströmung pro Zylinder (APC_C ) zu berechnen als: $${\text{APC}}_{\text{C}}=\left({\text{L}}_{\text{2}}*{\text{MAP}}_{\text{M}}*{\text{V}}_{\text{cyl}}\right)/\left(\text{R}*{\text{T}}_{\text{M}}\right),$$

  

  wobei R eine vordefinierte Gaskonstante ist, d.h. die universelle Gaskonstante. Wie vorstehend angemerkt wurde, definiert der Zylinder 56 des Motors 14 ein Volumen (V_cyl ).
• Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 108 voran, wo der Controller 30 ausgebildet ist, um den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) als eine Funktion des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals), der vorausgesagten Drosselströmung (TFp), einer Abtastzeit (t_s ), der gegenwärtigen Luftströmung pro Zylinder (APC_C ), des Krümmervolumens (V_M ) und der Krümmertemperatur (T_M ) (von dem Krümmertemperatursensor 52) zu ermitteln. Die Abtastzeit (t_s ) kann als eine Funktion des RPM-Signals und der Anzahl der Zylinder (n_cyl ) derart definiert sein, dass: t_s = 120/(RPM*n_cyl). Bei einer Ausführungsform ist der Controller 30 ausgebildet, um den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) zu ermitteln als: $${\text{MAP}}_{\text{P}}={\text{MAP}}_{\text{M}}+\left({\text{TF}}_{\text{P}}\mathrm{\ast }{\text{t}}_{\text{s}}-{\text{APC}}_{\text{C}}\right)\text{R}*{\text{T}}_{\text{M}}/{\text{V}}_{\text{M}}.$$

  
• Bei Schritt 110 ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P ) als eine Funktion des vorausgesagten zukünftigen Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ) eines dritten Kalibrierungsfaktors (L₃ ) (der anhand der zweiten Nachschlagetabelle erhalten wird, die bei Schritt 106A verwendet wurde), des Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) (von dem Krümmertemperatursensor 52) und des Volumens des Zylinders 56 in dem Motor 14 zu ermitteln. Schritt 110 umfasst die Unterschritte 110A, 110B und 110C.
• Bei Schritt 110A ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Nockenposition (CPp) als eine Funktion der gegenwärtigen angewiesenen Nockenposition (CP_C ) und der gegenwärtigen gemessenen Nockenposition (CP_M ) zu ermitteln. Der Controller 30 ist ausgebildet, um eine gegenwärtige angewiesene Nockenposition (CP_C ) für die Nockenwellenbaugruppe 62 zu erzeugen. Bei einem Beispiel wird die vorausgesagte Nockenposition (CP_P ) berechnet als: $${\text{CP}}_{\text{C}}=\text{b}*{\text{CP}}_{\text{M}}+\left(1-\text{b}\right)*{\text{CP}}_{\text{C}},$$

  

  wobei b ein vordefinierter Parameter zwischen 0 und 1 einschließlich dieser Werte ist. Bei einem Beispiel ist b gleich 0,5.
• Bei Schritt 110B ist der Controller 30 ausgebildet, um einen dritten Kalibrierungsfaktor (L₃ ) anhand der zweiten Nachschlagetabelle basierend auf dem vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P ) (der bei Schritt 108 erhalten wird), der gemessenen RPM (von dem Motordrehzahlsensor 72) und der vorausgesagten Nockenposition (CP_P ) (die bei Schritt 110A erhalten wird) auszuwählen. Bei Schritt 110C ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P ) als eine Funktion des vorausgesagten zukünftigen Krümmerabsolutdrucks (MAP_P ) des dritten Kalibrierungsfaktors (L₃ ), des Krümmertemperatursignals (TPM-Signals) (von dem Krümmertemperatursensor 52) und des Volumens des Zylinders bzw. der Zylinder 56 in dem Motor 14 zu ermitteln. Bei Schritt 110C ist der Controller 30 ausgebildet, um die vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P ) zu ermitteln als: $${\text{APC}}_{\text{P}}=\left({\text{MAP}}_{\text{P}}*{\text{L}}_{\text{3}}*{\text{V}}_{\text{cyl}}\right)/\left(\text{R}*{\text{T}}_{\text{M}}\right),$$

  

  wobei R eine vordefinierte Konstante ist, d.h. die universelle Gaskonstante.
• Zusammengefasst wird die angewiesene Drosselposition für das elektronisch gesteuerte Drosselventil 24 verwendet, um die zukünftige Drosselposition vorauszusagen. Die vorausgesagte Drosselposition wird verwendet, um die zukünftige Drossel-Luftmassenströmung vorauszusagen. Die vorausgesagte Drossel-Luftmassenströmung wird verwendet, um den zukünftigen Einlasskrümmerabsolutdruck vorauszusagen, der zu verschiedenen Zwecken verwendbar ist. Die Voraussage des Einlasskrümmerabsolutdrucks ermöglicht die Voraussage der Luftströmung pro Zylinder in dem Motorsystem 12, welche für das Anweisen des Zylinderkraftstoffs verwendet werden kann.
• Wie vorstehend angemerkt wurde, kann der Controller 30 von 1 eine Computereinrichtung umfassen, die ein Betriebssystem oder einen Prozessor 32 und einen Speicher 34 zum Speichern und Ausführen von durch einen Computer ausführbaren Anweisungen verwendet. Die durch einen Computer ausführbaren Anweisungen können anhand der Computerprogramme kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder Programmiertechnologien erzeugt werden, die ohne Einschränkung auf diese und entweder allein oder in Kombination Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl usw. umfassen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z.B. ein Mikroprozessor) die Anweisungen, beispielsweise aus einem Speicher, von einem computerlesbaren Medium usw., und er führt diese Anweisungen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse ausgeführt werden, einschließlich eines oder mehrerer der Prozesse, die hierin beschrieben sind. Solche Anweisungen und weitere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl bekannter computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden.
• Ein computerlesbares Medium (das auch als ein durch einen Prozessor lesbares Medium bezeichnet wird) umfasst ein beliebiges, nicht vorübergehendes (z.B. zugreifbares) Medium, das beim Bereitstellen von Daten (z.B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer (z.B. durch einen Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, die nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die nicht flüchtigen Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disks oder einen anderen Permanentspeicher umfassen. Die flüchtigen Medien können beispielsweise einen dynamischen Arbeitsspeicher (DRAM) umfassen, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Solche Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, die Koaxialkabel, eine Kupferverdrahtung und Glasfasern umfassen, einschließlich von Verdrahtungen, die einen Systembus umfassen, der mit einem Prozessor eines Computers gekoppelt ist. Bestimmte Formen computerlesbarer Medien umfassen beispielsweise eine Diskette, eine flexible Disk, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, einen Lochstreifen, ein beliebiges anderes physikalisches Medium mit Mustern von Löchern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, einen beliebigen anderen Speicherchip oder Speichereinsatz oder ein beliebiges anderes Medium, von welchem ein Computer lesen kann.
• Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datenquellen und andere Datenspeicher, die hierin beschrieben sind, können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, Zugreifen und Abrufen verschiedener Arten von Daten umfassen, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines Managementsystems für eine relationale Datenbank (RDBMS) usw. Jeder von solchen Datenspeichern kann in eine Computereinrichtung eingebunden sein, die ein Computerbetriebssystem verwendet, wie beispielsweise eines von denjenigen, die vorstehend erwähnt sind, und es kann über ein Netz auf eine beliebige oder mehrere von einer Vielzahl von Weisen auf diese zugegriffen werden. Ein Dateisystem kann über ein Computerbetriebssystem zugänglich sein, und es kann Dateien umfassen, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erzeugen, Speichern, Editieren und Ausführen gespeicherter Prozeduren verwenden, wie beispielsweise die PL/SQL-Sprache, die vorstehend erwähnt wurde.
• Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Offenbarung stützen und beschreiben, der Umfang der Offenbarung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Offenbarung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen, um die Offenbarung auszuüben, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus sollen die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, oder die Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht notwendigerweise als Ausführungsformen verstanden werden, die voneinander unabhängig sind. Stattdessen ist es möglich, dass jede der Eigenschaften, die in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschrieben sind, mit einer oder mehreren der anderen gewünschten Eigenschaften aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche weitere Ausführungsformen in den Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims (8)

1. Motorbaugruppe, die umfasst: einen Einlasskrümmer (16); einen Krümmerabsolutdrucksensor (50), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) für den Einlasskrümmer (16) zu erzeugen; ein Drosselventil (24), das einstellbar ist, um eine Luftströmung zu dem Einlasskrümmer (16) zu steuern; einen Drosselpositionssensor (46), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) für das Drosselventil (24) zu erzeugen; und einen Controller (30), der mit dem Drosselventil (24) funktional verbunden ist und einen Prozessor (32) sowie einen zugreifbaren, nicht flüchtigen Speicher (34) aufweist, in dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P) aufgezeichnet sind; und wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor (32) bewirkt, dass der Controller (30) den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P) zumindest teilweise basierend auf einer vorausgesagten Drosselströmung (TFp) und dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) ermittelt, wobei der Controller (30) ausgebildet ist, um: eine vorausgesagte Drosselposition (TPp) zumindest teilweise basierend auf dem gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) zu ermitteln; die vorausgesagte Drosselströmung (TF_P) zumindest teilweise basierend auf der vorausgesagten Drosselposition (TPp) zu ermitteln; und ein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP_C-Signal) zu erzeugen; und wobei das Ermitteln der vorausgesagten Drosselposition (TP_P) umfasst, dass die vorausgesagte Drosselposition (TP_P) als eine Funktion des gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignals (TP_M-Signals) und des gegenwärtigen angewiesenen Drosselpositionssignals (TP_C-Signals) berechnet wird.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der vorausgesagten Drosselströmung (TFp) umfasst, dass: eine Drosselfläche (A_T) bei der vorausgesagten Drosselposition (TP_P) ermittelt wird; und ein Zustandsfaktor (F₁) als eine Funktion des Stromaufwärts-Temperatursignals (T_U-Signals), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals) und des Stromaufwärts-Drucksignals (P_U-Signals) berechnet wird.
3. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Drosselfläche (A_T) erhalten wird als: A_T = A_max*(1-cos(TP_P)), wobei A_max eine vordefinierte maximale Drosselfläche ist und wobei die vorausgesagte Drosselposition (TP_P) als ein Winkel zwischen 0 und 90° ausgedrückt wird.
4. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Zustandsfaktor (F₁) definiert ist als: ${\text{F}}_{\text{1}}={\text{P}}_{\text{U}}*\mathrm{\psi }/\sqrt{\text{RTu}};$

   

   und wobei ψ = Quadratwurzel aus {2k* ((MAP_M/P_U)^2/k - (MAP_M/ P_U)^(k+1)/k )/(k-1)}, wobei k eine vordefinierte Konstante ist.
5. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei das Ermitteln der vorausgesagten Drosselströmung (TFp) ferner umfasst, dass: ein Strömungskalibrierungsfaktor (L₁) bei dem vorausgesagten Drosselpositionssignal (TP_P-Signal) anhand einer ersten Nachschlagetabelle ausgewählt wird; und die vorausgesagte Drosselströmung (TF_P) als ein Produkt des ersten Kalibrierungsfaktors (L₁), der Drosselfläche (A_T) und des Zustandsfaktors (F₁) derart berechnet wird, dass: TF_P = L₁ *A_T *F₁.
6. Fahrzeug, das umfasst: einen Einlasskrümmer (16); einen Krümmerabsolutdrucksensor (50), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) für den Einlasskrümmer (16) zu erzeugen; ein Drosselventil (24), das einstellbar ist, um eine Luftströmung zu dem Einlasskrümmer (16) zu steuern; einen Drosselpositionssensor (46), der ausgebildet ist, um ein gegenwärtiges gemessenes Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) für das Drosselventil (24) zu erzeugen; und einen Controller (30), der mit dem Drosselventil (24) funktional verbunden ist und einen Prozessor (32) sowie einen zugreifbaren, nicht flüchtigen Speicher (34) aufweist, in dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P) aufgezeichnet sind; und wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor (32) bewirkt, dass der Controller (30): eine vorausgesagte Drosselposition (TPp) zumindest teilweise basierend auf dem gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignal (TP_M-Signal) ermittelt; ein gegenwärtiges angewiesenes Drosselpositionssignal (TP_C-Signal) erzeugt; die vorausgesagte Drosselposition (TP_P) als eine Funktion des gegenwärtigen gemessenen Drosselpositionssignals (TP_M-Signals) und des gegenwärtigen angewiesenen Drosselpositionssignals (TP_C-Signals) berechnet; eine vorausgesagte Drosselströmung (TFp) zumindest teilweise basierend auf der vorausgesagten Drosselposition (TP_P) ermittelt; und den vorausgesagten Krümmerabsolutdruck (MAP_P) zumindest teilweise basierend auf der vorausgesagten Drosselströmung (TF_P) und dem gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignal (MAP_M-Signal) ermittelt.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Ermitteln des vorausgesagten Krümmerabsolutdrucks (MAP_P) umfasst, dass der vorausgesagte Krümmerabsolutdruck (MAP_P) zumindest teilweise als eine Funktion einer gegenwärtigen Luftströmung pro Zylinder (APC_C), des gegenwärtigen gemessenen Krümmerabsolutdrucksignals (MAP_M-Signals), der vorausgesagten Drosselströmung (TFp), eines Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) und einer Abtastzeit (t_S) berechnet wird.
8. Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der Controller (30) ferner ausgebildet ist, um eine vorausgesagte Luftströmung pro Zylinder (APC_P) zumindest teilweise als eine Funktion des vorausgesagten zukünftigen Krümmerabsolutdrucks (MAP_P), eines dritten Kalibrierungsfaktors (L₃), eines Zylindervolumens (V_cyl) und eines Krümmertemperatursignals (T_M-Signals) zu ermitteln.

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