DE102016117939A1 - Abgassystem druckschätzungssysteme und verfahren - Google Patents

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Zhijian James Wu
Sanjeev M. Naik
Joshua D. Cowgill
Martino Casetti
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Ein Steuersystem für einen Motor eines Fahrzeugs mit einem Addierermodul zur Bestimmung einer Drucksumme basierend auf einer Summe aus einer Vielzahl von Drücken basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung eines geschätzten Drucks an einer Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs. Ein Schätzmodul bestimmt einen geschätzten Druck an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf der Drucksumme und einem Referenzdruck. Ein Stellglied-Steuermodul justiert selektiv mindestens ein Motorstellelement auf der Grundlage des geschätzten Drucks.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren für die Druckschätzung in einem Abgassystem eines Fahrzeugs.
  • HINTERGRUND
  • Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder – im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang – sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
  • Ein Motor verbrennt ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, um ein Drehmoment zu erzeugen und ein Fahrzeug anzutreiben. Die Luft wird durch eine Drosselklappe in den Motor gesogen. Kraftstoff aus einer oder mehreren Einspritzdüse(n) vermischt sich mit Luft zum Kraftstoff-Luft-Gemisch. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylinder(n) verbrannt, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Motorsteuergerät (ECM) steuert das Ausgangsdrehmoment des Motors.
  • Das durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehende Abgas wird vom Motor zum Abgassystem ausgestoßen. Das ECM kann einen oder mehrere Motorparameter aufgrund von Signalen von verschiedenen Sensoren im Abgassystem ändern. Nur als Beispiel können im Abgassystem Sensoren (einer oder mehrere) für Temperaturen und/oder die Abgasdurchgangsmenge installiert sein. Das ECM kann anhand dieser Signale beispielsweise den Luftstrom zum Motor steuern, die eingespritzte Kraftstoffmenge und/oder den Zündzeitpunkt.
  • Die Sensoren liefern dem ECM Messungen der Bedingungen innerhalb des Abgassystems und ermöglichen dem ECM so die Anpassung eines oder mehrerer Motorparameter, um die gewünschten Abgasbedingungen zu schaffen. Mit zunehmender Anzahl der Sensoren im Abgassystem erhöhen sich auch die Kosten für die Herstellung des Fahrzeugs. Die erhöhten Produktionskosten können beispielsweise auf die Sensoren selbst, die zugehörige Verkabelung und Hardware, und/oder die Forschung und Entwicklung zurückgeführt werden. Zusätzlich kann ein Fahrzeughersteller eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeuge fertigen, und jedes der verschiedenen Fahrzeuge kann ein anderes Abgassystem haben. Kalibrieren und Einstellen der Sensoren in jedem unterschiedlichen Fahrzeug und Abgassystem kann ebenfalls die Herstellungskosten erhöhen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einer Ausführungsform wird ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug offenbart. Ein Addierermodul ermittelt eine Drucksumme anhand einer Summe aus einer Vielzahl von Drücken basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung eines geschätzten Drucks an einer Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs. Ein Schätzmodul bestimmt einen geschätzten Druck an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf der Drucksumme und einem Referenzdruck. Ein Stellglied-Steuermodul justiert selektiv mindestens ein Motorstellelement auf der Grundlage des geschätzten Drucks.
  • In weiteren Funktionen ermittelt das Schätzmodul den geschätzten Druck an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf einer Summe gebildet aus der Drucksumme und dem Referenzdruck.
  • In weiteren Funktionen beinhaltet das Steuersystem mindestens einen der Punkte (i), (ii), (iii) und (iv). (i) beinhaltet: ein erstes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen ersten Wert auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors bestimmt; und ein zweites Modul, das den ersten Wert mit der Massenluftstromrate (MAF) des Motors multipliziert, um einen ersten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (ii) beinhaltet: ein drittes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen zweiten Wert auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors bestimmt; und ein viertes Modul, das den zweiten Wert mit der Durchflussrate der Kraftstoffeinspritzung des Motors multipliziert, um einen zweiten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (iii) beinhaltet: ein fünftes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen dritten Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, der Öffnung eines Überdruckventils und eines barometrischen Drucks bestimmt; ein sechstes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen vierten Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Temperatur der Motorkühlflüssigkeit bestimmt; und einen siebtes Modul, das den dritten Wert mit dem vierten Wert multipliziert um einen dritten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (iv) beinhaltet: ein achtes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen fünften Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl bestimmt; und ein neuntes Modul, das den fünften Wert mit der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des Ansaugkrümmerdrucks und einem vorigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks multipliziert, um einen vierten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren.
  • In weiteren Funktionen verfügt das Steuersystem außerdem über: ein erstes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen ersten Wert auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors bestimmt; ein zweites Modul, das den ersten Wert mit der Massenluftstromrate (MAF) des Motors multipliziert, um einen ersten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; ein drittes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen zweiten Wert auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors bestimmt; ein viertes Modul, das den zweiten Wert mit der Durchflussrate der Kraftstoffeinspritzung des Motors multipliziert, um einen zweiten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; ein fünftes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen dritten Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, der Öffnung eines Überdruckventils und eines barometrischen Drucks bestimmt; ein sechstes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen vierten Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Temperatur der Motorkühlflüssigkeit bestimmt; und einen siebtes Modul, das den dritten Wert mit dem vierten Wert multipliziert um einen dritten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; ein achtes Modul, das unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten einen fünften Wert auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl bestimmt; und ein neuntes Modul, das den fünften Wert mit der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des Ansaugkrümmerdrucks und einem vorigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks multipliziert, um einen vierten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren.
  • In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest zwei dieser: (i) eine Motordrehzahl; (ii) ein Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) ein Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) ein Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) ein barometrischer Druck.
  • In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest: (i) eine Motordrehzahl; (ii) ein Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) ein Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) ein Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) ein barometrischer Druck.
  • In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Sensoren im Abgassystem gemessenen Temperaturen ausgeschlossen.
  • In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Druck-Sensoren im Abgassystem gemessenen Drücke ausgeschlossen.
  • In weiteren Funktionen bestimmt ein zweites Addierermodul eine zweite Drucksumme anhand einer Summe aus einer zweiten Vielzahl von Drücken basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer zweiten Vielzahl von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung eines zweiten geschätzten Drucks an einer zweiten Stelle im Abgassystem des Fahrzeugs. Ein zweites Schätzmodul ermittelt den zweiten geschätzten Druck an einer zweiten Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf der zweiten Drucksumme und einem Referenzdruck. Das Stellglied-Steuermodul justiert weiterhin selektiv mindestens ein Motorstellelement auf der Grundlage des zweiten geschätzten Drucks.
  • In weiteren Funktionen und auf Basis des geschätzten Drucks justiert das Stellglied-Steuermodul selektiv mindestens eine der folgenden Einstellungen: Öffnung des Drosselventils, Kraftstoffzufuhr für den Motor, Zündzeitpunkt des Motors, Nockenwellenverstellung des Motors, Öffnen des Abgasrückführventils (EGR), und Öffnen des Überdruckventils.
  • In einer Funktion als Steuerverfahren für einen Motor eines Fahrzeugs ist enthalten: Bestimmung einer Drucksumme basierend auf einer Summe aus einer Vielzahl von Drücken basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung eines geschätzten Drucks an einer Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs; Bestimmung des geschätzten Drucks an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf der Drucksumme und einem Referenzdruck; und selektives Einstellen von mindestens einem Motorstellelement auf der Grundlage des geschätzten Drucks.
  • In weiteren Funktionen beinhaltet das Bestimmen des geschätzten Drucks das Bestimmen des geschätzten Drucks an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf einer Drucksumme und dem Referenzdruck.
  • In weiteren Funktionen umfasst das Steuerverfahren ferner mindestens eines von (i), (ii), (iii) und (iv). (i) beinhaltet: Bestimmung eines ersten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis der Motordrehzahl, dem Ansaugkrümmerdruck und des Zündzeitpunkts des Motors; und durch Multiplikation des ersten Wertes mit der Massenluftstromrate (MAF) des Motors um einen ersten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (ii) beinhaltet: Bestimmung eines zweiten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis der Motordrehzahl, dem Ansaugkrümmerdruck und des Zündzeitpunkts des Motors; und durch Multiplikation des zweiten Wertes mit der Durchflussrate der Kraftstoffeinspritzung des Motors um einen zweiten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (iii) beinhaltet: Bestimmung eines dritten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, der Öffnung eines Überdruckventils und eines barometrischen Drucks; Bestimmung eines vierten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und einer Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; und durch Multiplikation des dritten Wertes mit dem vierten Wert um einen dritten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren. (iv) beinhaltet: Bestimmung eines fünften Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl; und durch Multiplikation des fünften Wertes mit der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des Ansaugkrümmerdrucks und einem vorigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks um einen vierten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren.
  • In weiteren Funktionen beinhaltet das Steuerverfahren ferner: Bestimmung eines ersten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors; das Multiplizieren des ersten Werts mit einer Massenluftstromrate (MAF) zum Motor um einen ersten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; Bestimmung eines zweiten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis der Drehzahl des Motors, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors; das Multiplizieren des zweiten Werts mit der Durchflussrate der Kraftstoffeinspritzung des Motors um einen zweiten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; Bestimmung eines dritten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, der Öffnung eines Überdruckventils und eines barometrischen Drucks; Bestimmung eines vierten Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; Multiplikation des dritten Wertes mit dem vierten Wert um einen dritten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren; Bestimmung eines fünften Wertes unter Verwendung von zumindest einigen aus vielen vorherbestimmten Werten auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl; und das Multiplizieren des fünften Wertes mit der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des Ansaugkrümmerdrucks und einem vorigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks multipliziert, um einen vierten Druck aus einer Vielzahl von Drücken zu produzieren.
  • In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest zwei dieser: (i) eine Motordrehzahl; (ii) ein Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) ein Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) ein Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) ein barometrischer Druck.
  • In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest: (i) eine Motordrehzahl; (ii) ein Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) ein Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) ein Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) ein barometrischer Druck.
  • In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Sensoren im Abgassystem gemessenen Temperaturen ausgeschlossen.
  • In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Druck-Sensoren im Abgassystem gemessenen Drücke ausgeschlossen.
  • In weiteren Funktionen enthält das Steuerverfahren ferner: Bestimmung einer zweiten Drucksumme basierend auf einer Summe aus einer zweiten Vielzahl von Drücken basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer zweiten Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung eines zweiten geschätzten Drucks an einer Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs; Bestimmung des zweiten geschätzten Drucks am zweiten Ort innerhalb des Abgassystems basierend auf der zweiten Drucksumme und dem Referenzdruck; und selektives Einstellen von mindestens einem Motorstellelement auf der Grundlage des geschätzten Drucks.
  • In weiteren Funktionen gehört zur selektiven Justierung von zumindest einem Motorstellelement die selektive Justierung von mindestens einer der folgenden Einstellungen: Öffnung des Drosselventils, Kraftstoffzufuhr für den Motor, Zündzeitpunkt des Motors, Nockenwellenverstellung des Motors, Öffnen des Abgasrückführventils (EGR), und Öffnen des Überdruckventils.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, worin:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Abgassystems ist;
  • 3 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems ist;
  • 4 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Systems zur Druckschätzung ist;
  • 5 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Moduls für ein System zur Druckschätzung ist;
  • 6 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Systems zur Druckschätzung ist; und
  • 7 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zur Ermittlung eines geschätzten Drucks in einem Abgassystem ist.
  • In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Abgassystem eines Fahrzeugs enthält Abgassystem-Komponenten, durch die Abgase strömen, bevor sie in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Temperatur- und/oder Drucksensoren können implementiert werden, um Temperaturen und/oder Drücke an verschiedenen Stellen innerhalb des Abgassystems zu messen. Temperatur- und Drucksensoren erhöhen jedoch die Kraftfahrzeugkosten.
  • Ein der vorgestellten Anwendung entsprechendes Schätzmodul bestimmt einen geschätzten Druck an einer Stelle des Abgassystems, oder aber mehrere geschätzte Drücke an mehreren Stellen. Die Schätzmodul bestimmt eine geschätzte Druck an einer Stelle basierend auf einer Summe einer Vielzahl von bestimmten Drücken auf Basis von (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern und (ii) einer Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung des geschätzten Drucks.
  • Das Schätzmodul kann außerdem einen zweiten geschätzten Druck an einer zweiten Stelle auf Basis der gleichen Vielzahl von Eingabeparametern und einem zweiten Satz von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung des zweiten geschätzten Drucks. Die Verwendung dergleichen Eingabeparameter und Strategie zur Druckschätzung vermindert die Komplexität und vereinfacht die Kalibrierung da nur die vorbestimmten Werte kalibriert werden um verschiedene Drücke zu schätzen. Außerdem kann auf Temperatur- und Drucksensoren im Abgassystem verzichtet werden, was die verbundenen Kosten des Fahrzeugs minimiert.
  • Mit Bezug auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems 100 vorgestellt. Der Motor 102 verbrennt ein Kraftstoff-Luft-Gemisch um Drehmoment für ein Fahrzeug zu produzieren. Der Motor 102 kann ein Benzinmotor, ein Dieselmotor, ein Hybridmotor und/oder eine andere geeignete Art von Motor sein. Der Motor 102 kann in jeder geeigneten Art gebaut sein. Nur als Beispiel kann der Motor 102 ein V Motor sein, ein Boxermotor oder eine Reihenzylinderkonfiguration haben.
  • Luft wird über einen Ansaugtrümmer 104 und durch eine Drosselklappe 106 in den Motor 102 gesaugt. Die Drosselklappe 106 ist beweglich um die Luftzufuhr zum Motor 102 zu regulieren. Ein Drosselklappenstellmodul 108, wie beispielsweise eine elektronische Drosselklappensteuerung reguliert die Drosselklappe 106 und somit auch die Luftzufuhr zum Motor 102.
  • Ein Kraftstoffsystem 110 spritzt Kraftstoff ein der sich mit Luft zum Kraftstoff-Luft-Gemisch verbindet. Das Kraftstoffsystem 110 kann den Kraftstoff zum Ansaugkrümmer 104 liefern, zu den Einlassventilen (nicht gezeigt) der Zylinder 112 des Motors 102 und/oder direkt zu den Zylindern 112. In verschiedenen Ausführungen hat das Kraftstoffsystem 110 für jeden der Zylinder 112 eine Kraftstoffeinpritzdüse (nicht gezeigt).
  • Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in den Zylindern 112 des Motors 102 entzündet. Die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann beispielsweise durch einen Funken der Zündkerze 114 ausgelöst werden. In einigen Motorsystemen, wie im Motorsystem 100, ist für jeden der Zylinder 112 eine Zündkerze vorgesehen. In anderen Motorsystemen, wie zum Beispiel bei Dieselmotorsystemen wird die Verbrennung ohne die Zündkerzen 114 erreicht. Die Verbrennung es Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugt Drehmoment und treibt eine Kurbelwelle an (nicht gezeigt).
  • Der Motor 102 kann (wie in 1 gezeigt) acht Zylinder haben; der Motor 102 kann jedoch auch mehr oder weniger Zylinder haben. Die Zylinder 112 des Motors 102 sind in zwei Zylinderreihen angeordnet, eine linke Zylinderreihe 116 und eine rechte Zylinderreihe 118. Obwohl der Motor 102 mit einer linken und einer rechten Zylinderreihe 116 und 118 gezeigt wird, kann der Motor 102 lediglich eine Zylinderreihe, oder mehr als zwei Zylinderreihen haben. Reihenzylindermotoren können die Zylinder jeweils in einer Zylinderreihe angeordnet haben.
  • Ein Motorsteuergerät (ECM) 150 steuert die Drehmomentabgabe des Motors 102. Das ECM 150 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 aufgrund von Fahrereingaben über ein Fahrereingabemodul 152 steuern. Nur als Beispiel kann zu den Eingaben eines Fahrers die Stellung des Fahrpedals, die Stellung des Bremspedals, die Einstellung des Tempomaten und/oder eine oder mehrere andere Eingabe(n) des Fahrers gehören.
  • Das ECM 150 kann mit einem Hybridsteuermodul 154 in Verbindung stehen, um den Einsatz des Verbrennungsmotors 102 und von einem oder mehreren Elektromotor(en) (EM) 156 zu koordinieren. Der EM 156 kann auch als Generator arbeiten und zur Erzeugung von Strom für die Nutzung im elektrischen System des Fahrzeugs und/oder zur Speicherung in einer Batterie eingesetzt werden.
  • Das ECM 150 ermöglicht Steuerentscheidungen auf Grundlage von Parametern, die von verschiedenen Sensoren gemessen wurden. Die Temperatur der Ansaugluft kann beispielsweise vom Sensor für die Ansauglufttemperatur 158 gemessen werden. Der Umgebung- oder barometrische Druck kann durch einen Sensor für barometrischen Druck 160 gemessen werden. Der Massendurchsatz an Luft in den Motor 102 kann mit einem Luftmassensensor (LMS) 162 gemessen werden. Der Ansaugkrümmerdruck 104 kann mit einem Ansaugkrümmer-Absolutdrucksensor (MAP-Sensor) 164 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Motorunterdruck gemessen werden, er ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Ansaugkrümmerdruck 104.
  • Die Temperatur des Motorkühlmittels (ECT) kann mit dem Motorkühlmitteltemperatur-Sensor 166 gemessen werden. Der ECT-Sensor 166 kann innerhalb des Motors 102, oder an anderen Stellen im Kühlmittelkreislauf untergebracht sein, beispielsweise im Kühler (nicht dargestellt). Die Motordrehzahl kann mit einem Motordrehzahlsensor 168 gemessen werden. Nur als Beispiel kann die Motordrehzahl anhand der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle gemessen werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 169 gemessen werden. So kann beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Verwendung von einem oder mehreren Raddrehzahlgeber(n) gemessen werden. Ein oder mehrere Sensor(en) 167 können ebenfalls zur Verfügung gestellt werden.
  • Das ECM 150 beinhaltet ein Stellglied-Steuermodul 170, das die Motorbetriebsparameter steuert. Nur als Beispiel könnte das Stellglied-Steuermodul 170 die Öffnung der Drosselklappe, die Menge und/oder das Timing der Kraftstoffeinspritzung, den Zündzeitpunkt, die Zylinderabschaltung und/oder den Turbo-Boost justieren. Das Stellglied-Steuermodul 170 kann auch andere Motorparameter wie zum Beispiel die Öffnung des Abgasrückführungsventils (AGR), sowie die Phasenverstellung und/oder das Lifting von Einlass- und/oder Auslassventilen regulieren.
  • Mit Bezug auf 2 wird ein Funktionsblockschaltbild eines exemplarischen Abgassystems 200 gezeigt. Das Abgassystem 200 enthält Abgassystem-Komponenten, durch die das Abgas strömt. Während das Abgassystem 200 hier als Beispiel dient, kann die vorliegende Offenbarung auch bei anders konfigurierten Abgassystemen zum Einsatz kommen, auch bei Abgasanlagen mit unterschiedlichen Komponenten und/oder unterschiedlichen Anordnungen von Komponenten.
  • Das durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehende Abgas wird vom Motor 102 zur Abgasanlage 200 ausgestoßen. Im Beispiel der 2 wird das Abgas aus den Zylindern 112 der rechten Zylinderreihe 118 in den rechten Abgaskrümmer 202 ausgestoßen. Das Abgas wird aus den Zylindern 112 der linken Zylinderreihe 116 in den linken Abgaskrümmer 204 ausgestoßen. Das Abgas aus den Zylindern einer Zylinderreihe kann in einen Abgaskrümmer abgegeben werden.
  • Hinsichtlich des linken Abgaskrümmers 204 können die Abgase vom linken Abgaskrümmer 204 durch ein erstes Ladedruckventil 206 und ein zweites Ladedruckventil 208 strömen. Das erste und das zweite Ladedruckventil 206 und 208 sind jeweils mit dem ersten und dem zweiten Turbolader 210 und 212 verbunden. In verschiedenen Ausführungsformen können ein Turbolader und ein Ladedruckventil implementiert werden.
  • Die Turbolader 210 und 212 liefern komprimierte Luft an den Motor 102 zum Beispiel hinter der Drosselklappe 106. Die Turbolader 210 und 212 werden durch den Abgasstrom durch die Turbolader 210 und 122 angetrieben. Ein oder mehrere Kühler (nicht dargestellt) können ebenso verbaut sein um der komprimierten Luft die Hitze zu entziehen. Die Temperatur der komprimierten Luft kann beispielsweise durch die Komprimierung oder durch die Abgashitze erhöht sein.
  • Die Ladedruckventile 206 und 208 können die Abgase an den Turboladern 210 und 212 vorbei leiten. Auf diese Weise können die Ladedruckventile 206 und 208 verwendet werden, um die Leistungsabgabe (zum Beispiel Boost) der Turbolader 210 und 212 zu regulieren.
  • Das Ladedruck-Stellgliedmodul 214 steuert die Öffnung der Ladedruckventile 206 und 208 und reguliert somit die Leistung der Turbolader 210 und 212 aufgrund von Signalen vom Stellglied-Ansteuermodul 170. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 214 kann die Stellungen der Ladedruckventile 206 und 208 durch Steuerung der Einschaltdauer des Stroms für die Ladedruckventile 206 und 208 regulieren.
  • Die Abgase aus der linken Zylinderreihe 116 können von den Ladedruckventilen 206 und 208 zum ersten Katalysator 218 strömen. Der erste Katalysator 218 kann jeder geeignete Katalysatortyp sein. Lediglich als Beispiel kann der erste Katalysator 218 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein Reduktionskatalysator (SCR), ein katalytischer Konverter (zum Beispiel Dreiwegekatalysator oder Vierwegekatalysator) und/oder jede andere Form von Abgaskatalysator sein. Der erste Katalysator 218 kann einen oder mehrere Katalysatorstein(e) enthalten.
  • Die Abgase aus der linken Zylinderreihe 116 können vom ersten Katalysator 218 zum ersten Schalldämpfer 232 strömen. Der erste Schalldämpfer 232 dämpft die Geräusche, welche die Zylinder 112 aus der linken Zylinderreihe 116 produzieren.
  • Die Abgase von den Zylindern 112 der rechten Zylinderreihe 118 strömen vom rechten Abgaskrümmer 202 zum zweiten Katalysator 264. Der zweite Katalysator 264 kann jeder geeignete Katalysatortyp sein. Lediglich als Beispiel kann der zweite Katalysator 264 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein Reduktionskatalysator (SCR), ein katalytischer Konverter (zum Beispiel Dreiwegekatalysator oder Vierwegekatalysator) und/oder jede andere Form von Abgaskatalysator sein. Der zweite Katalysator 264 kann einen oder mehrere Katalysatorstein(e) enthalten.
  • Die Abgase aus der rechten Zylinderreihe 118 können vom zweiten Katalysator 264 zum zweiten Schalldämpfer 268 strömen. Der zweite Schalldämpfer 268 dämpft die Geräusche, welche die Zylinder 112 aus der rechten Zylinderreihe 118 produzieren. In verschiedenen Ausführungen können die beiden Abgasströme vereint werden, zum Beispiel durch ein Rohr in Y-Form, X-Form oder H-Form. Obwohl beide Turbolader gemäß Abbildung und Beschreibung mit dem Abgasstrom der linken Zylinderreihe 116 verbunden sind, kann in unterschiedlichen Ausführungen ein Turbolader mit jeder Zylinderreihe verbunden sein.
  • Ein Abgasrückführungssystem (AGR) 280 kann mit dem linken Abgaskrümmer 204 und/oder dem rechten Abgaskrümmer 202 verbunden sein. Nur als Beispiel kann das Abgasrückführungssystem 280 mit dem rechten Abgaskrümmer 202 verbunden sein, wie in 2 gezeigt. Vom rechten Abgaskrümmer 202 strömt das Abgas zum AGR-Ventil 282. Ist das AGR-Ventil 282 offen, so wird das Abgas vom rechten Abgaskrümmer 202 zurück zum Ansaugkrümmer 104 geführt. Das Stellglied-Steuermodul 170 steuert das AGR-Ventil 282 an und reguliert so die Abgasrückführung zurück in den Motor 102. Ein AGR-Kühler (nicht dargestellt) kann ebenfalls verbaut sein, um das rückgeführte Abgas zu kühlen, bevor es mit der Ansaugluft vermischt wird. Wie oben erwähnt, dient das Abgassystem 200 aus 2 nur als Beispiel und die vorliegende Offenbarung kann auch für Abgasanlagen mit unterschiedlichen Komponenten und/oder unterschiedlichen Anordnungen von Komponenten verwendet werden.
  • Das ECM 150 beinhaltet ein Schätzmodul 290, das im Abgassystem einen oder mehrere Drücke schätzt. Während das Schätzmodul 290 und das Stellglied-Steuermodul 170 so dargestellt und beschrieben werden, dass sie Teil des ECM 150 sind, können das Schätzmodul 290 und/oder das Stellglied-Steuermodul 170 an jeder geeigneten Stelle verbaut sein, zum Beispiel auch außerhalb des ECM 150. Das Schätzmodul 290 schätzt die Drücke im Abgassystem unter Verwendung der gleichen Eingabeparameter und Modelle mit vorbestimmten kalibrierten Werten für die Schätzung eines jeden Drucks im Abgassystem.
  • Das Stellglied-Steuermodul 170 justiert selektiv einen oder mehrere Motorbetriebsparameter basierend auf einem oder mehreren der geschätzten Abgassystem-Drücke. Auf diese Weise kann das Stellglied-Steuermodul 170 einen oder mehrere der geschätzten Abgassystem-Drücke nutzen, um Sollkonditionen für das Abgassystem zu entwickeln. Einer der, oder mehrere der geschätzten Abgassystem-Drücke kann für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden, wie zum Beispiel Fehlerdiagnosen und andere geeignete Anwendungen.
  • Mit Bezug auf 3 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Umsetzung des Stellglied-Steuermoduls 170 präsentiert. Ein Drehmomentanforderungsmodul 304 bestimmt eine Drehmomentanforderung 308 für den Motor 102 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingabe(n) 312. Die Fahrereingaben 312 können z. B. eine Fahrpedalstellung, eine Bremspedalstellung, eine Einstellung des Tempomat und/oder eine oder mehrere andere passende Fahrereingabe(n) sein. Das Drehmomentanforderungsmodul 304 kann die Drehmomentanforderung 308 in Abhängigkeit von einer oder mehreren anderen Drehmomentanforderung(en) wie z. B. Drehmomentanforderungen die durch das ECM 150 und/oder von anderen Modulen des Fahrzeugs empfangen wurden, wie z. B. dem Getriebesteuergerät, dem Hybridsteuermodul 154, einem Fahrwerkssteuermodul usw. als zusätzlich oder alternativ einstufen.
  • Ein oder mehrere Motorstellglied(er) werden basierend auf der Drehmomentanforderung 308 und/oder einem oder mehreren weiteren Parametern gesteuert. Ein Drosselklappensteuermodul 316 kann beispielsweise eine Solldrosselklappenöffnung 320 basierend auf der Drehmomentanforderung 308 bestimmen. Ein Drosselklappenstellgliedmodul 108 kann beispielsweise eine Öffnung der Drosselklappe 106 basierend auf der Solldrosselklappenöffnung 320 bestimmen.
  • Im Allgemeinen bestimmt ein Zündkontrollmodul 324 einen Sollzündzeitpunkt 328 auf der Basis der Drehmomentanforderung 308. Das Zündkontrollmodul 324 erzeugt einen Zündfunken basierend auf dem Sollzündzeitpunkt 328. Ein Kraftstoffsteuermodul 332 bestimmt einen oder mehrere Zielparameter für die Kraftstoffversorgung 336 ausgehend von der Drehmomentanforderung 308. Die Zielparameter für die Kraftstoffversorgung 336 können beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge, die Anzahl der nötigen Kraftstoffeinspritzungen für die Einspritzmenge und den Zeitpunkt der Einspritzungen beinhalten. Das Kraftstoffsystem 110 spritzt den Kraftstoff im Einklang mit den Zielparametern für die Kraftstoffversorgung 336 ein.
  • Ein Phasen Steuermodul 337 bestimmt die Zielwerte für Einlass und Auslass bei der Nockenwellenverstellung für die Winkel 338 und 339 basierend auf der Drehmomentanforderung 308. Ein Phasensteller-Stellgliedmodul kann die Einlass- und Auslass-Nockenphasensteller (nicht dargestellt) jeweils basierend auf den Sollwerten für die Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerwinkel 338 und 339 steuern. Ein Ladedrucksteuermodul 340 kann basierend auf der Drehmomentanforderung 308 für ein oder mehrere Ladedruckventil(e) Soll-DCs bestimmen, wie z. B. das Ladedruckventil DC 342. Das Ladedruckstellgliedmodul 214 kann ein Ladedruckventil auf der Basis des Sollwerts Ladedruckventil DC 342 steuern. Ein Zylindersteuermodul 344 generiert einen Befehl zur Zylinderaktivierung/-deaktivierung 348 basierend auf der Drehmomentanforderung 308.
  • Ein Zylinderstellgliedmodul (nicht dargestellt) deaktiviert die Einlass- und Auslassventile der Zylinder, die laut Zylinderaktivierungs-/-deaktivierungsbefehl 348 deaktiviert werden müssen. Das Zylinderstellgliedmodul ermöglicht das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile der Zylinder, die laut Aktivierungs-/Deaktivierungsbefehl 348 aktiviert werden müssen. Das Kraftstoffsteuermodul 332 stoppt die Kraftstoffversorgung der Zylinder, die deaktiviert werden müssen.
  • Mit Bezug auf 4 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Schätzmoduls 290 gezeigt. Die Schätzmodul 290 beinhaltet ein Druckschätzmodul 404, das einen geschätzten Druck 408 an einer Stelle eines Abgassystems bestimmt. Beispiele für einen geschätzten Druck 408 beinhalten ohne Beschränkung einen geschätzten Abgaskrümmerdruck, einen geschätzten Druck am Einlass des Abgaskatalysators und einen geschätzten Druck an einem Auslass eines Katalysators.
  • Das Druckschätzmodul 404 bestimmt den geschätzten Druck 408 basierend auf einer Vielzahl von Eingabeparametern 412 und vordefinierten Werten 416 zur Bestimmung des geschätzten Drucks 408. Die vorgegebenen Werte 416 sind zur Bestimmung des geschätzten Drucks 408 für mögliche Kombinationen der Eingabeparameter 412 kalibriert.
  • Die Eingabegrößen 412 umfassen eine Motordrehzahl (UPM) 420, einen Krümmerdruck (z. B. MAP) 424, einen Zündzeitpunkt 428, und eine Massenluftstromrate (MAF) 432 zum Motor. Die Eingabeparameter 412 umfassen weiterhin einen barometrischen Druck 436, eine Öffnung des Ladedruckventils 440, eine Motorkühlmitteltemperatur 444, und eine Massenstromrate für die Kraftstoffeinspritzung (MFF) 448. In verschiedenen Ausführungen werden unter den Eingabeparametern 412 gemessene Temperaturen und/oder gemessene Drücke in dem Abgassystem nicht berücksichtigt.
  • Die ECT 444 kann von einem ECT-Sensor (z. B. dem Kühlmitteltemperatursensor 166) gemessen werden, der barometrische Druck 436 hingegen von einem Luftdrucksensor (z. B. dem Luftdrucksensor 160). Die Motordrehzahl 420 kann von einem Drehzahlsensor gemessen werden (z. B. dem Motordrehzahlsensor 168), der Krümmerdruck 424 hingegen von einem Krümmerdrucksensor (z. B. dem MAP-Sensor 164). Der Zündzeitpunkt 428 kann beispielsweise der Sollzündzeitpunkt 328 sein. Die Massenluftstromrate (MAF) 432 kann unter Verwendung eines MAF-Sensors gemessenen (z. B. MAF-Sensor 162) und die MFF 448 kann ein Soll-MFF vom Kraftstoffsteuermodul 332 sein. Die Öffnung des Ladedruckventils 440 könnte beispielsweise das Soll-DC 342 sein.
  • Mit Bezug auf 5 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Druckschätzmoduls 404 gezeigt. Generell enthält das Druckschätzmodul 404 eine Vielzahl von Modulen die jeweils bestimmte Druckwerte beisteuern. Die gelieferten Druckwerte können positiv oder negativ sein. Das Druckschätzmodul 404 bestimmt den geschätzten Druck 408 basierend auf den gelieferten Druckwerten, wie weiter unten erörtert.
  • Das Druckschätzmodul 404 kann den geschätzten Druck 408 zu einer gegebenen Zeit (n) auf Basis der folgenden Gleichungen bestimmen: P ~e(n) = ha(RPM(n), MAP(n), S(n))MAF(n) + hf(RPM(n), MAP(n), S(n))MFF(n) + he(MAP(n), Baro(n), WG(n))qe(MAP(n), ECT(n)) + h(RPM, MAP(n))(MAP(n) – MAP(n – 1)); und Pe(n) = Pe(n) + Baro(n).
  • Pe ist der geschätzte Druck 408, P ~e entspricht einer Druckdifferenz zwischen dem geschätzten Druck 408 und dem barometrischen Druck (BARG) 436, ECT ist der ECT 444, und MAF die MAF 448. MFF ist der MFF 448, RPM ist die RPM 420, MAP der Krümmerdruck 424, S der Zündzeitpunkt 428, und WG ist die Öffnung des Ladedruckventils 440. hein, hf, he, qe, und hp bezeichnen und -unter Verwendung der vorgegebenen Werte 416, und n Zeit ist.
  • Die Begriffe ha(·)MAF(n) und hf(·)MFF(n) entsprechenden den gelieferten Werten für den Massendurchsatz an Luft und Kraftstoff als Beitrag zur Bestimmung des geschätzten Drucks 408 unter den vorhandenen Betriebsbedingungen. Der Begriff he(·)qe(·) entspricht der Wirkung des Abgasstroms auf den geschätzten Druck 408. Der Begriff hp(RPM, MAP(n))(MAP(n) – MAP(n – 1)) entspricht der Auswirkung, die eine Änderung des Ansaugkrümmerdrucks auf die Übergangsvariationen des Abgasdrucks hat.
  • Ein erstes Komponentenmodul 504 und ein erstes Multiplikatormodul 508 erzeugen einen ersten Druckbeitrag 512 (z. B. Pascal (Pa), Pfund pro Quadratzoll (psi), usw.) basierend auf RPM 420, MAP 424, Zündzeitpunkt 428, und MAF 432. Das erste Komponentenmodul 504 erzeugt einen ersten Wert 520 in Abhängigkeit von Drehzahl 420, MAP 424 und Zündzeitpunkt 428. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die RPMs, MAPs, und Zündzeitpunkte zu den ersten Werten in Beziehung setzen. Der Zündzeitpunkt 448 kann beispielsweise ein Wert zwischen 0,0 und 1,0 sein, der auf dem Sollzündzeitpunkt 328 in Relation zu einem vorbestimmten optimalen Zündzeitpunkt für die vorliegenden Betriebsbedingungen basiert. Das erste Multiplikatormodul 508 multipliziert den ersten Wert 520 mit dem MAF 432, um den ersten Druckbeitrag 512 zu erstellen.
  • Ein zweites Komponentenmodul 524 und ein zweites Mutiplikatormodul 528 erzeugen einen zweiten Druckbeitrag 532 (z. B. in Pa, psi, usw.) basierend auf RPM 420, MAP 424, Zündzeitpunkt 428, und MFF 448. Das zweite Komponentenmodul 524 erzeugt einen zweiten Wert 536 in Abhängigkeit von Drehzahl 420, MAP 424 und Zündzeitpunkt 428. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die RPMs, MAPs, und Zündzeitpunkte zu den zweiten Werten in Beziehung setzen. Das zweite Multiplikatormodul 528 multipliziert den zweiten Wert 536 mit dem MFF 448, um den zweiten Druckbeitrag 532 zu erstellen.
  • Ein drittes Komponentenmodul 540, ein viertes Komponentenmodul 544 und ein drittes Multiplikatormodul 548 erzeugen einen dritten Druckbeitrag 552 (z. B. in Pa, psi, usw.) basierend auf MAP 424, dem barometrischen Druck 436, der Öffnung des Ladedruckventils (WG) 440 und ECT 444. Das dritte Komponentenmodul 540 erzeugt einen dritten Wert 556 als Funktion aus MAP 424, dem barometrischen Druck 436 und der WG-Öffnung 440. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die MAPs, barometrischen Drücke, und WG-Öffnungen zu den dritten Werten in Beziehung setzen. Das vierte Komponentenmodul 544 erzeugt einen vierten Wert 560 als eine Funktion aus ECT 444 und MAP 420. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die ECTs und MAPs zu den vierten Werten in Beziehung setzen. Das dritten Multiplikatormodul 548 multipliziert den dritten Wert 556 mit dem vierten Wert 560 zur Erzeugung des dritten Druckbeitrags 552.
  • Ein fünftes Komponentenmodul 564 und ein viertes Multiplikatormodul 568 erzeugen einen fünften Druckbeitrag 572 (z. B. in Pa, psi, usw.) basierend auf RPM 420, MAP 424 und einem früheren Wert 576 des MAP 424. Das fünfte Komponentenmodul 564 erzeugt einen fünften Wert 580 als eine Funktion von RPM 420 und MAP 424. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die RPMs und MAPs zu den fünften Werten in Beziehung setzen. Das vierte Multiplikatormodul 568 multipliziert den fünften Wert 580 mit einer MAP-Differenz 584 zur Erzeugung der vierten Druckbeitrags 572.
  • Ein Differenzmodul 588 bestimmt die MAP-Differenz 584 basierend auf dem Unterschied zwischen dem Wert MAP 424 und dem vorherigen Wert MAP 576. Zum Beispiel kann das Differenzmodul 588 die MAP-Differenz 584 auf der Basis von MAP 424 minus dem vorherigen MAP 576 festsetzen.
  • Die Komponentenmodule eins bis fünf (504, 524, 540, 544 und 564) aktualisieren ihre jeweiligen Ausgaben einmal pro vorbestimmter Periode, z. B. eine vorgegebene Zeitdauer oder eine zuvor festgelegte Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen. Ein Verzögerungsmodul 592 speichert den Wert für MAP 424 für die vorgegebene Zeitdauer und gibt den bisherigen Wert für MAP 576 aus der vorherigen vorbestimmten Periode aus. Das Verzögerungsmodul 592 kann ein FIFO-Puffer sein, oder in dieser Funktion arbeiten (FIFO = First In First Out). Der bisherige MAP 576 ist der MAP 424 der vorherigen vorbestimmten Periode.
  • Ein Addierermodul 596 bestimmt eine Drucksumme 600 ( P ~e(n) beispielsweise in Grad Pa, psi, usw.) durch die Addition der Druckbeiträge eins bis vier (512, 532, 552 und 572). Ein Schätzmodul 604 bestimmt den geschätzten Druck 408 basierend auf der Drucksumme 600 und dem barometrischen Druck 436. So kann beispielsweise das Schätzmodul 604 den geschätzten Druck 408 der Summe aus der Drucksumme 600 und dem barometrischen Druck 436 gleichsetzen. Während in diesem Beispiel die Verwendung des barometrischen Drucks 436 als Referenzdruck dient, kann auch jeder andere geeignete Referenzdruck verwendet werden.
  • 6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Umsetzung des Schätzmoduls 290 unter Einschluss des Druckschätzmoduls 404 und eines oder mehrerer anderer Druckschätzmodule(s), wie z. B. eines zweiten Druckschätzmoduls 680 ... und x anderen Druckschätzmodulen 684. Jedes andere Schätzmodul bestimmt einen jeweiligen geschätzten Druck an einer entsprechenden Stelle im Abgassystem. So ermittelt beispielsweise das zweiten Druckschätzmodul 680 den zweiten geschätzten Druck 688 und das x-te Druckschätzmodul 684 den x-ten geschätzten Druck 692.
  • Die anderen Druckschätzmodule enthalten jeweils die Bausteine des Druckschätzmoduls 404, das in 5 abgebildet ist und erläutert wurde. Die anderen Druckschätzmodule bestimmen jeweils die geschätzten Drücke in Abhängigkeit von den Eingabeparametern 412 und den kalibrierten vordefinierten Werten zur Ermittlung der jeweiligen geschätzten Drücke. So bestimmt beispielsweise das zweite Druckschätzmodul 680 den zweiten geschätzten Druck 688 basierend auf den Eingabeparametern 412 und den zweiten vorgegebenen Werte 694 zur Bestimmung des zweiten geschätzten Drucks 688. Das x-te Druckschätzmodul 684 bestimmt den x-ten geschätzten Druck 692 basierend auf den Eingabeparametern 412 und den x-ten vorgegebenen Werten 696 zur Bestimmung des x-ten geschätzten Drucks 692. Die Konfiguration des Druckschätzmoduls 404 kann somit gleiche Schätzstrategien und Eingabeparameter verwenden, um mehrere verschiedene Drücke im Abgassystem zu schätzen. Lediglich die jeweiligen vorgegebenen Werte werden jeweils für die Schätzung der verschiedenen Drücke im Abgassystem kalibriert.
  • 7 zeigt in einem Flussdiagramm ein Beispielverfahren zur Bestimmung eines geschätzten Drucks im Abgassystem, z. B. der geschätzte Druck 408. Das Beispiel in 7 bildet einen Regelkreis ab, ein Regelkreis kann für jede vorgegebene Zeitdauer eingeleitet werden. Ähnliche oder identische Funktionen können gleichzeitig ablaufen, um einen oder mehrere andere Wert(e) für geschätzte Drücke zu bestimmen.
  • Die Steuereinrichtung kann bei 702 beginnen, wo das Druckschätzmodul 404 die Eingabeparameter 412 abnimmt. In 704 werden jeweils die Druckbeiträge eins bis vier (512, 532, 552 und 572) bestimmt. Wie zuvor erörtert, erzeugen das erste Komponentenmodul 504 und das erste Multiplikatormodul 508 den ersten Druckbeitrag 512 basierend auf RPM 420, MAP 424, Zündzeitpunkt 428, und MAF 432. Das zweite Komponentenmodul 524 und das zweite Multiplikatormodul 528 erzeugen den zweiten Druckbeitrag 532 basierend auf RPM 420, MAP 424, Zündzeitpunkt 428, und MFF 442. Das dritte Komponentenmodul 540, das vierte Komponentenmodul 544 und das dritte Multiplikatormodul 548 erzeugen den dritten Druckbeitrag 552 basierend auf MAP 424, dem barometrischen Druck 436, der WG-Öffnung 440, und ECT 444. Das fünfte Komponentenmodul 564 und das vierte Multiplikatormodul 568 erzeugen den vierten Druckbeitrag 572 basierend auf RPM 420, MAP 424, und dem bisherigen Wert MAP 576.
  • In 708 zählt das Addierermodul 596 die Summen der Druckbeiträge eins bis vier (512, 532, 552 und 572) zusammen und erhält so die Drucksumme 600. In 712 bestimmt das Schätzmodul 604 den geschätzten Druck 408 basierend auf dem barometrischen Druck 436 und der Drucksumme 600. So kann beispielsweise das Schätzmodul 604 den geschätzten Druck 408 der Summe aus der Drucksumme 600 und dem barometrischen Druck 4356 gleichsetzen. In Abhängigkeit vom geschätzten Druck 408 können ein oder mehrere Motorbetriebsparameter justiert werden. So können beispielsweise die Steuermodule für Kraftstoffsteuerung 332, Ladedruck 340, Drosselklappenstellung 316, Zündzeitpunkt 324, und/oder Phasenstellung 337 die Kraftstoffzufuhr, den Einsatz von einem oder mehreren Turbolader(n), die Drosselklappenöffnung, den Zündzeitpunkt und/oder die Phasenstellung der Nocken im Einlass- und/oder Auslass jeweils basierend auf dem geschätzten Druck 408 steuern. In 716 kann das Verzögerungsmodul 592 den vorherigen Wert für MAP 576 dem Wert für MAP 424 zur Verwendung im nächsten Regelkreis gleichsetzen.
  • Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden”, „in Eingriff stehend”, ” „gekoppelt”, „benachbart”, „neben”, „oben auf', „über”, „unter” und „angeordnet”. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt” beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn eines oder mehrere intervenierende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz von mindestens einem von A, B und C so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „mindestens einer von A, mindestens einer von B und mindestens einer von C.” In dieser Anwendung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Begriff „Modul” oder der Begriff „Steuerung” ggf durch den Begriff „Schaltung” ersetzt werden. Der Begriff „Modul” kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
  • Das Modul kann ebenfalls eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellen-Schaltkreise kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hieraus verbunden sind. Die Funktionalität der in dieser Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die mit Schnittstellen-Schaltkreisen verbunden sind. Beispiel: Mehrere Module können einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) bestimmte Funktionen eines Clientmoduls übernommen werden.
  • Der Ausdruck Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Ausdruck „gemeinsamer Prozessor-Schaltkreis” bezieht sich auf einen einzelnen Prozessor-Schaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Ausdruck „gruppierter Prozessor-Schaltkreis” bezieht sich auf einen Prozessor-Schaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessor-Schaltkreisen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessor-Schaltkreise umfassen mehrere Prozessor-Schaltkreise auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessor-Schaltkreise auf einem einzelnen Die, mehrere Kerne auf einem einzelnen Prozessor-Schaltkreis, mehrere Threads eines einzelnen Prozessor-Schaltkreises oder eine Kombination der oben genannten. Der Ausdruck „gemeinsamer Speicherschaltkreis” bezieht sich auf einen einzelnen Speicherschaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierter Speicherschaltkreis” bezieht sich auf einen Speicherschaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichem Speicher bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen speichert.
  • Der Ausdruck „Speicherschaltkreis” ist dem Ausdruck „computerlesbares Medium” untergeordnet. Der Ausdruck „computerlesbares Medium”, wie er hier verwendet, bezieht sich nicht auf transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Fall einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium” ist daher als greifbar und nicht-transitorisch zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltkreise (z. B. Flash-Speicherschaltkreise, löschbare programmierbare ROM-Schaltkreise oder Masken-ROM-Schaltkreise), flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltkreise), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
  • Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziell hierfür vorgesehenen Computer, der für die Ausführung bestimmter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiteren oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
  • Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic Input Output System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
  • Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparsed wird, wie etwa HTML (hypertext markup language) oder XML (extensible markup language), (ii) assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler, usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einem Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua und Python®, geschrieben werden.
  • Keines der in den Patentansprüchen genannten Elemente ist als „Mittel für eine Funktion” (sog. „means plus function”) gemäß 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „means for” (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Ausdrücke „Operation für” oder „Schritt für” verwendet werden.

Claims (10)

  1. Steuerverfahren für einen Motor eines Fahrzeugs, umfassend: das Bestimmen einer Drucksumme basierend auf einer Summe aus einer Vielzahl von Drücken auf Basis von (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung eines geschätzten Drucks an einer Stelle im Abgassystem des Fahrzeugs; das Bestimmen des geschätzten Drucks an einer Stelle innerhalb des Abgassystem basierend auf der Drucksumme und einem Referenzdruck; und das selektive Justieren von mindestens einem Stellglied des Motors auf Grundlage des geschätzten Drucks.
  2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen des geschätzten Drucks das Bestimmen des geschätzten Drucks an einer Stelle innerhalb des Abgassystems auf Basis einer Summe aus der Drucksumme und dem Referenzdruck beinhaltet.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen der Punkte (i), (ii), (iii) und (iv), (i) umfassend: das Bestimmen eines ersten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis einer Motordrehzahl, eines Krümmerdrucks, und eines Zündzeitpunkts des Motors; und das Multiplizieren des ersten Werts mit einer Massenluftstromrate (MAF) zum Motor zur Erzeugung eines ersten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; (ii) umfassend: das Bestimmen eines zweiten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors; und das Multiplizieren des zweiten Wertes mit der Massenströmungsmenge der Kraftstoffeinspritzung des Motors zur Erzeugung eines zweiten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; (iii) umfassend: das Bestimmen eines dritten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, einer Öffnung des Ladedruckventils und eines barometrischen Drucks; das Bestimmen eines vierten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und einer Motorkühlflüssigkeitstemperatur; und das Multiplizieren des dritten Wertes mit dem vierten Wert zur Erzeugung eines dritten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; und (iv) umfassend: das Bestimmen eines fünften Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl; und das Multiplizieren des fünften Wertes mit einer Differenz aus dem Ansaugkrümmerdruck und einem vorherigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks zur Erzeugung eines vierten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: das Bestimmen eines ersten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis einer Motordrehzahl, eines Ansaugkrümmerdrucks und eines Zündzeitpunkts des Motors; das Multiplizieren des ersten Werts mit einer Massenluftstromrate (MAF) zum Motor zur Erzeugung eines ersten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; das Bestimmen eines zweiten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis der Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdrucks und des Zündzeitpunkts des Motors; das Multiplizieren des zweiten Wertes mit der Massenströmungsmenge der Kraftstoffeinspritzung des Motors zur Erzeugung eines zweiten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; das Bestimmen eines dritten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks, einer Öffnung des Ladedruckventils und eines barometrischen Drucks; das Bestimmen eines vierten Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und einer Motorkühlflüssigkeitstemperatur; das Multiplizieren des dritten Wertes mit dem vierten Wert zur Erzeugung eines dritten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken; das Bestimmen eines fünften Wertes unter Einbeziehung von zumindest einigen aus der Vielzahl der vorbestimmten Werte auf Basis des Ansaugkrümmerdrucks und der Motordrehzahl; und das Multiplizieren des fünften Wertes mit einer Differenz aus dem Ansaugkrümmerdruck und einem vorherigen Wert des Ansaugkrümmerdrucks zur Erzeugung eines vierten Drucks aus einer Vielzahl von Drücken.
  5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl der Betriebsparameter mindestens zwei der folgenden enthält: (i) eine Motordrehzahl; (ii) ein Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) ein Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) ein Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) ein barometrischer Druck.
  6. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Betriebsparameter Folgendes beinhaltet: (i) eine Motordrehzahl; (ii) einen Ansaugkrümmerdruck; (iii) eine Temperatur der Motorkühlflüssigkeit; (iv) einen Zündzeitpunkt des Motors; (v) eine Massenluftstromrate zum Motor; (vi) einen Massenstrom des Kraftstoffs zum Motor; (vii) eine Öffnung eines Überdruckventils; und (viii) einen barometrischen Druck.
  7. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Betriebsbedingungen jegliche durch einen Temperatursensor im Abgassystem gemessene Temperatur nicht berücksichtigt.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Betriebsbedingungen jegliche durch einen Drucksensor im Abgassystem gemessene Drücke nicht berücksichtigt.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: das Bestimmen einer zweiten Drucksumme basierend auf einer Summe von einer zweiten Vielzahl von Drücken basierend auf (i) der Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer zweiten Vielzahl von mehreren vorgegebenen kalibrierten Werten zur Bestimmung eines zweiten geschätzten Drucks an einer zweiten Stelle innerhalb des Abgassystems des Fahrzeugs; das Bestimmen der zweiten geschätzten Drücke an einer zweiten Stelle innerhalb des Abgassystems des Fahrzeugs basierend auf der zweiten Drucksumme und dem Referenzdruck; und das selektive Justieren von mindestens einem Motorstellglied basierend auf dem zweiten geschätzten Druck.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin zur selektiven Justierung von zumindest einem Motorstellglied die selektive Justierung von mindestens einer der folgenden Einstellungen gehört: Öffnung des Drosselventils, Kraftstoffzufuhr für den Motor, Zündzeitpunkt des Motors, Nockenwellenverstellung des Motors, Öffnen des Abgasrückführventils (AGR) und Öffnen des Überdruckventils.
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