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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zur Schätzung von Temperaturen im Abgassystem eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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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.
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Ein Motor verbrennt ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, um ein Drehmoment zu erzeugen und ein Fahrzeug anzutreiben. Die Luft wird über 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.
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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.
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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.
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KURZDARSTELLUNG
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In einer Ausführungsform wird ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug beschrieben. Ein Addierermodul ermittelt eine Temperatursumme anhand einer Summe aus einer Vielzahl von Temperaturen basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung einer geschätzten Temperatur an einer Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs. Ein Temperaturdifferenzmodul bestimmt eine Temperaturdifferenz auf der Grundlage der Temperatursumme und von einem vorherigen Wert der Temperaturdifferenz. Ein Schätzmodul bestimmt die geschätzte Temperatur an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf der Temperaturdifferenz und einer Referenztemperatur. Ein Stellglied-Steuermodul justiert selektiv mindestens ein Motorstellglied auf der Grundlage der geschätzten Temperatur.
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In weiteren Funktionen bestimmt ein erstes Änderungsmodul eine erste Temperaturänderung basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatursumme und dem vorherigen Wert der Temperaturdifferenz, ein zweites Änderungsmodul bestimmt eine zweite Temperaturänderung basierend auf einem Produkt der ersten Temperaturänderung und einem Zunahmewert. Das Temperaturdifferenzmodul setzt die Temperaturdifferenz basierend auf einer Summe des vorherigen Wertes der Temperaturdifferenz und der zweiten Temperaturänderung fest.
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In weiteren Funktionen bestimmt ein Zunahmemodul den Zunahmewert basierend auf einer Motorkühlmitteltemperatur.
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In weiteren Funktionen ermittelt das Schätzmodul die geschätzte Temperatur an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf einer Summe gebildet aus der Temperaturdifferenz und der Referenztemperatur.
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In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest zwei dieser: (i) eine Fahrzeuggeschwindigkeit; (ii) eine Geschwindigkeit des Kühlerlüfters; (iii) eine Motordrehzahl; (iv) ein Krümmerdruck; (v) eine Motorkühlmitteltemperatur; (vi) eine Differenz zwischen der Motorkühlmitteltemperatur und der Umgebungslufttemperatur; (vii) einen Zündzeitpunkt des Motors; (viii) eine Massenluftstromrate zum Motor; (ix) eine Massenstromrate von Kraftstoff zum Motor; (x) eine Öffnung des Ladedruckventils; (xi) ein aktuelles Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Motors; (xii) eine Ansauglufttemperatur; und (xiii) die Umgebungslufttemperatur.
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In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter: (i) eine Fahrzeuggeschwindigkeit; (ii) eine Geschwindigkeit des Kühlerlüfters; (iii) eine Motordrehzahl; (iv) ein Krümmerdruck; (v) eine Motorkühlmitteltemperatur; (vi) eine Differenz zwischen der Motorkühlmitteltemperatur und der Umgebungslufttemperatur; (vii) einen Zündzeitpunkt des Motors; (viii) eine Massenluftstromrate zum Motor; (ix) eine Massenstromrate von Kraftstoff zum Motor; (x) eine Öffnung des Ladedruckventils; (xi) ein aktuelles Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Motors; (xii) eine Ansauglufttemperatur; und (xiii) die Umgebungslufttemperatur.
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In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Temperatursensoren im Abgassystem gemessenen Temperaturen ausgeschlossen.
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In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Drucksensoren im Abgassystem gemessenen Drücke ausgeschlossen.
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In weiteren Funktionen: Ein zweites Addierermodul ermittelt eine zweite Temperatursumme anhand einer Summe aus einer zweiten Vielzahl von Temperaturen basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer zweiten Vielzahl von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung einer geschätzten zweiten Temperatur an einer zweiten Stelle in einem Abgassystem des Fahrzeugs; ein zweites Temperaturdifferenzmodul ermittelt eine zweite Temperaturdifferenz basierend auf einer zweiten Temperatursumme und von einem vorherigen Wert einer zweiten Temperaturdifferenz; und ein zweites Schätzmodul ermittelt die zweite geschätzte Temperatur an einer zweiten Stelle innerhalb des Abgassystems des Fahrzeugs basierend auf der zweiten Temperaturdifferenz und der Referenztemperatur. Das Stellglied-Steuermodul justiert weiterhin selektiv mindestens ein Motorstellglied auf der Grundlage der zweiten geschätzten Temperatur.
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In weiteren Funktionen und auf Basis der geschätzten Temperatur 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 Ladedruckventils.
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In einer Funktion umfasst ein Steuerverfahren für einen Motor eines Fahrzeugs: Bestimmung einer Temperatursumme basierend auf einer Summe einer Vielzahl von Temperaturen basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung einer geschätzten Temperatur an einer Stelle im Abgassystem des Fahrzeugs; Bestimmung einer Temperaturdifferenz auf der Grundlage der Temperatursumme und von einem vorherigen Wert der Temperaturdifferenz; Bestimmung der geschätzten Temperatur an einer Stelle im Abgassystem basierend auf der Temperaturdifferenz und einer Referenztemperatur; und selektives Justieren von mindestens einem Motorstellglied auf der Grundlage der geschätzten Temperatur.
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In weiteren Funktionen umfasst das Steuerverfahren weiterhin: Bestimmung einer ersten Temperaturänderung basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatursumme und dem vorherigen Wert der Temperaturdifferenz; und Bestimmung einer zweiten Temperaturänderung basierend auf einem Produkt aus der ersten Temperaturänderung und einem Zunahmewert, wobei zu der Bestimmung der Temperaturdifferenz die Ermittlung der Temperaturdifferenz basierend auf einer Summe aus dem vorherigen Wert der Temperaturdifferenz und der zweiten Temperaturänderung gehört.
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In weiteren Funktionen gehört zum Steuerverfahren weiterhin das Bestimmen des Zunahmewertes basierend auf einer Motorkühlmitteltemperatur.
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In weiteren Funktionen gehört zur Ermittlung der geschätzten Temperatur die Festlegung der geschätzten Temperatur an einer Stelle innerhalb des Abgassystems basierend auf einer Summe gebildet aus der Temperaturdifferenz und der Referenztemperatur.
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In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter zumindest zwei dieser: (i) eine Fahrzeuggeschwindigkeit; (ii) eine Geschwindigkeit des Kühlerlüfters; (iii) eine Motordrehzahl; (iv) ein Krümmerdruck; (v) eine Motorkühlmitteltemperatur; (vi) eine Differenz zwischen der Motorkühlmitteltemperatur und der Umgebungslufttemperatur; (vii) einen Zündzeitpunkt des Motors; (viii) eine Massenluftstromrate zum Motor; (ix) eine Massenstromrate von Kraftstoff zum Motor; (x) eine Öffnung des Ladedruckventils; (xi) ein aktuelles Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Motors; (xii) eine Ansauglufttemperatur; und (xiii) die Umgebungslufttemperatur.
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In weiteren Funktionen gehören zur Vielzahl der Betriebsparameter: (i) eine Fahrzeuggeschwindigkeit; (ii) eine Geschwindigkeit des Kühlerlüfters; (iii) eine Motordrehzahl; (iv) ein Krümmerdruck; (v) eine Motorkühlmitteltemperatur; (vi) eine Differenz zwischen der Motorkühlmitteltemperatur und der Umgebungslufttemperatur; (vii) einen Zündzeitpunkt des Motors; (viii) eine Massenluftstromrate zum Motor; (ix) eine Massenstromrate von Kraftstoff zum Motor; (x) eine Öffnung des Ladedruckventils; (xi) ein aktuelles Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Motors; (xii) eine Ansauglufttemperatur; und (xiii) die Umgebungslufttemperatur.
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In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Temperatursensoren im Abgassystem gemessenen Temperaturen ausgeschlossen.
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In weiteren Funktionen werden von der Vielzahl der Betriebsbedingungen alle durch Drucksensoren im Abgassystem gemessenen Drücke ausgeschlossen.
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In weiteren Funktionen umfasst das Steuerverfahren weiterhin: Bestimmung einer zweiten Temperatursumme basierend auf einer Summe aus einer zweiten Vielzahl von Temperaturen basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs und (ii) einer zweiten Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung einer zweiten geschätzten Temperatur an einer zweiten Stelle im Abgassystem des Fahrzeugs; Bestimmung einer zweiten Temperaturdifferenz auf der Grundlage der zweiten Temperatursumme und von einem vorherigen Wert der zweiten Temperaturdifferenz; Bestimmung der zweiten geschätzten Temperatur an einer zweiten Stelle im Abgassystem des Fahrzeugs basierend auf der zweiten Temperaturdifferenz und einer Referenztemperatur; und selektives Justieren von mindestens einem Motorstellglied auf Grundlage der zweiten geschätzten Temperatur.
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In weiteren Funktionen gehört zur Justierung von zumindest einem Motorstellglied die 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 Ladedruckventils.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, worin:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Abgassystems ist;
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems ist;
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4 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Systems zur Temperaturschätzung ist;
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5 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zur Temperaturschätzung ist;
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6 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Systems zur Temperaturschätzung ist; und
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7 ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zur Bestimmung einer geschätzten Temperatur im Abgassystem ist.
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In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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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.
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Ein der vorgestellten Anwendung entsprechendes Schätzmodul bestimmt eine geschätzte Temperatur an einer Stelle des Abgassystems oder aber mehrere geschätzte Temperaturen an mehreren Stellen. Das Schätzmodul bestimmt eine geschätzte Temperatur an einer Stelle basierend auf einer Summe aus einer Vielzahl von Temperaturbeiträgen basierend auf (i) einer Vielzahl von Betriebsparametern und (ii) einer Vielzahl vorbestimmter kalibrierter Werte zur Bestimmung der geschätzten Temperatur.
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Das Schätzmodul kann außerdem eine zweite geschätzte Temperatur an einer zweiten Stelle auf Basis von der gleichen Vielzahl von Eingabeparametern und einem zweiten Satz von vorbestimmten kalibrierten Werten zur Bestimmung der zweiten geschätzten Temperatur bestimmen. Die Verwendung der gleichen Eingabeparameter und Strategie zur Temperaturschätzung vermindert die Komplexität und vereinfacht die Kalibrierung da nur die vorbestimmten Werte kalibriert werden, um verschiedene Temperaturen zu schätzen. Außerdem kann auf Temperatur- und Drucksensoren im Abgassystem verzichtet werden, was die verbundenen Kosten des Fahrzeugs minimiert.
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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.
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Luft wird über einen Ansaugkrümmer 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.
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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 Kraftstoffeinspritzdüse (nicht gezeigt).
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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).
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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.
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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.
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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.
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Das ECM 150 ermöglicht Steuerentscheidungen auf Grundlage von Parameter, die von verschiedenen Sensoren gemessen wurden. Die Temperatur der Ansaugluft kann beispielsweise vom Sensor für die Ansauglufttemperatur 158 gemessen werden. Die Temperatur der Umgebungsluft kann mit einem Umgebungstemperatursensor 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.
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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.
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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 (EGR), sowie die Phasenverstellung und/oder das Lifting von Einlass- und/oder Auslassventilen regulieren.
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Mit Bezug auf 2 wird ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Abgasrückführungssystem (EGR) 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.
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Das ECM 150 beinhaltet ein Schätzmodul 290, das im Abgassystem eine oder mehrere Temperatur(en) 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 Temperatur(en) im Abgassystem unter Verwendung der gleichen Eingabeparameter und Modelle mit vorbestimmten kalibrierten Werten für die Schätzung einer jeden Temperatur im Abgassystem.
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Das Stellglied-Steuermodul 170 justiert selektiv einen oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Basis von einer oder mehrerer der geschätzten Abgassystem-Temperaturen. Auf diese Weise kann das Stellglied-Steuermodul 170 eine oder mehrere der geschätzten Abgassystem-Temperaturen nutzen, um Sollkonditionen für das Abgassystem zu entwickeln. Geschätzte Abgassystem-Temperaturen können für einen oder mehrere Zweck(e) verwendet werden, wie zum Beispiel Fehlerdiagnosen und andere geeignete Anwendungen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mit Bezug auf 4 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Schätzmoduls 290 gezeigt. Die Schätzmodul 290 beinhaltet ein Temperaturschätzmodul 404, das eine geschätzte Temperatur 408 an einer Stelle eines Abgassystems bestimmt. Die geschätzte Temperatur 408 kann eine Temperatur einer Komponente des Abgassystems sein (z. B. Metall oder ein Katalysator) ab der Stelle oder eine Abgastemperatur an der Stelle. Zu den Beispielen für die geschätzte Temperatur 408 gehören (ohne Beschränkung) geschätzte Temperaturen an folgenden Stellen: Abgaskrümmer, Einlass des Katalysators, Auslass des Katalysators, vorderer Teil des Katalysators, hinterer Teil des Katalysators, und der Mittelabschnitt des Katalysators.
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Hitzequellen für das Abgassystem schließen die Verbrennung im Motor, den Motorblock selbst, und einen oder mehrere Abgaskatalysator(en) ein. Das Temperaturschätzmodul 404 bestimmt die geschätzte Temperatur 408 basierend auf einer Vielzahl von Eingabeparametern 412 und vordefinierten Werten 416 zur Bestimmung der geschätzten Temperatur 408. Die vorgegebenen Werte 416 sind zur Bestimmung der geschätzten Temperatur 408 für mögliche Kombinationen der Eingabeparameter 412 kalibriert.
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Zu den Eingabeparametern 412 gehören die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) 420, die Umgebungstemperatur (Luft) 424, die Ansauglufttemperatur (IAT) 428, die Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) 432, die Geschwindigkeit eines Kühlerlüfters 436, und eine Motordrehzahl (RPM) 440. Weiterhin gehören zu den Eingabeparametern 412 auch: ein Krümmerdruck (z. B. MAP) 444, ein Zündzeitpunkt 448, eine Massenluftstromrate (MAF) 452 zum Motor, eine Massenstromrate Kraftstoffeinspritzung (MFF) 456, eine Öffnung des Ladedruckventils (WG) 460 und ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464 am Motor. In verschiedenen Ausführungen werden unter den Eingabeparametern 412 gemessene Temperaturen und/oder gemessene Drücke in dem Abgassystem nicht berücksichtigt.
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Die ECT 420 kann von einem ECT-Sensor (z. B. Kühlmitteltemperatursensor 166) gemessen werden, die Umgebungstemperatur 424 von einem Umgebungstemperatursensor (z. B. der Umgebungstemperatursensor 160). Die IAT 428 kann mit einem IAT-Sensor (z. B. IAT-Sensor 158) und die VS 432 mit einem oder mehreren Sensoren (z. B. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 169) gemessen werden. Die Geschwindigkeit des Kühlerlüfters 436 kann angeben, ob ein Kühlergebläse ein- oder auszuschalten ist oder, im Falle eines stufenlosen Kühlerlüfters, auf eine angeordnete Geschwindigkeit für den Kühlerlüfter hindeuten. Die RPM 440 kann mit einem Drehzahlsensor (z. B. der Motordrehzahlsensor 168) und der Krümmerdruck 444 kann unter Verwendung eines Krümmerdrucksensors (z. B. des MAP-Sensors 164) gemessen werden. Der Zündzeitpunkt 448 kann beispielsweise der Sollzündzeitpunkt 328 sein. Die MAF 452 kann unter Verwendung eines MAF-Sensors gemessen werden (z. B. der MAF-Sensor 162) und die MFF 456 kann eine Soll-MFF sein, die durch das Kraftstoffsteuermodul 332 geliefert wurde. Die WG-Öffnung 460 könnte beispielsweise die Soll-WG-DC 342 sein. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464 kann ein Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis (z. B. ein Soll-Äquivalenzverhältnis oder EQR) für den Motor sein.
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Mit Bezug auf 5 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Temperaturschätzmoduls 404 gezeigt. Generell enthält das Temperaturschätzmodul 404 eine Vielzahl von Modulen die jeweils bestimmte Temperaturwerte beisteuern. Die Temperaturbeiträge können bei Wärmequellen positiv oder bei Kühlelementen negative Werte sein. Das Temperaturschätzmodul 404 bestimmt die geschätzten Temperatur 408 basierend auf den gelieferten Temperaturwerten, wie weiter unten erörtert.
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Das Temperaturschätzmodul 404 kann die geschätzte Temperatur 408 zu einer gegebenen Zeit (n) auf Basis der folgenden Gleichungen bestimmen: T ~e(n) = T ~e(n – 1) + α(ECT)[u(n) – T ~e(n – 1)], u(n) = gc(VS(n), F(n), RPM(n), MAP(n), EC ~T(n)) EC ~T(n) + ga(RPM(n), MAP(n), S(n), EC ~T(n))MAF(n) + gf(RPM(n))MFF(n) + ge(RPM(n), WG(n))fe(MAP(n), EC ~T(n)) + gs(MAP(n), EC ~T(n))S(n) + g∅(MAP(n), EC ~T(n))∅(n) + gr(ECT(n), Tamb(n), IAT(n)), EC ~T(n) = ECT(n) – Tamb(n), und Te(n) = T ~e(n) + Tamb(n).
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Te ist die geschätzte Temperatur 408, T ~e drückt aus um wie viel wärmer die geschätzte Temperatur 408 als die Umgebungstemperatur Tamb 424 ist, ECT ist die ECT 420, EC ~T entspricht einer Temperaturdifferenz zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur Tamb 424, IAT ist die IAT 428, VS ist die VS 432, F ist die Kühlerlüfterdrehzahl 436, und MAF die MAF 452. MFF ist die MFF 456, RPM ist die RPM 440, MAP der Krümmerdruck 444, S der Zündzeitpunkt 448, ∅ ist das Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464, und WG ist die WG-Öffnung 460. α(·), gc(·), ga(·), gf(·), ge(·), fe(·), gs(·), g∅(·), und gr(·) bezeichnen Funktionen unter Verwendung der vorgegebenen Werte 416, und n ist die Zeit.
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Der Begriff gc(·)ECT ~(n) entspricht einem Wärmebeitrag vom Motor durch Wärmeübertragung. Die Begriffe, ga(·)MAF(n), gf(·)MFF(n) und ge(·)fe(n), entsprechen jeweils den Wärmebeiträgen von Luft, Treibstoff und Abgasstrom. Der Begriff gs(·)S(n) entspricht der Auswirkung der Verbrennungsphasenlage, und der Begriff gr(·) steht für einen Strahlungskühlkörper. Der Begriff α(·) bezieht sich auf dynamische Eigenschaften und auf die Zeitkonstante des Systems. Wie weiter unten erörtert, steht der Begriff α(·) für eine Funktion der ECT 420.
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Ein erstes Komponentenmodul 504 und ein erstes Multiplikatormodul 508 erzeugen einen ersten Temperaturbeitrag 512 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf der VS 432, der Kühlerlüfterdrehzahl 436, der RPM 440, dem MAP 444, und einer Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424. Das erste Komponentenmodul 504 erzeugt eine erste Temperatur 520 aus der VS 432, der Kühlerlüfterdrehzahl 436, der RPM 440, dem MAP 444, und der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die VS, Kühlerlüfterdrehzahlen, RPMs, MAPs, und Temperaturunterschiede zu den ersten Temperaturen in Beziehung setzen. Das erste Multiplikatormodul 508 multipliziert die erste Temperatur 520 mit der Temperaturdifferenz 516, um den ersten Temperaturbeitrag 512 zu erstellen. Der erste Temperaturbeitrag 512 entspricht einer Erhitzung (d. h. gegenüber der Umgebungstemperatur 424 ein Temperaturanstieg) des Motors via Wärmeübertragung (z. B. Leitung).
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Ein zweites Komponentenmodul 524 und ein zweites Multiplikatormodul 528 erzeugen einen zweiten Temperaturbeitrag 532 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424, der RPM 440, dem MAP 444, Zündzeitpunkt 448, und der MAF 452. Die zweite Komponente Modul 524 erzeugt einen zweiten Wert 536 in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424, der RPM 440, dem MAP 444 und dem Zündzeitpunkt 448. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die Temperaturdifferenzen, RPMs, MAPs, und Zündzeitpunkte zu den zweiten Werten in Beziehung setzen. Das zweite Multiplikatormodul 528 multipliziert den zweiten Wert 536 mit dem MAF 452, um den zweiten Temperaturbeitrag 532 zu erstellen. Der zweite Temperaturbeitrag 532 entspricht einer Erhitzung (d. h. gegenüber der Umgebungstemperatur 424 ein Temperaturanstieg) durch den Luftstrom.
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Ein drittes Komponentenmodul 540 und ein drittes Multiplikatormodul 544 erzeugen einen dritten Temperaturbeitrag 548 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf der RPM 440 und der MFF 456. Das dritte Komponentenmodul 540 erzeugt einen dritten Wert 552 in Abhängigkeit von Drehzahl 440. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die RPMs zu den dritten Werten in Beziehung setzen. Das dritte Multiplikatormodul 544 multipliziert den dritten Wert 552 mit der MFF 456, um den dritten Temperaturbeitrag 548 zu erstellen. Der dritte Temperaturbeitrag 548 entspricht einer Erhitzung (d. h. gegenüber der Umgebungstemperatur 424 ein Temperaturanstieg) durch den Brennstofffluss.
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Ein viertes Komponentenmodul 556, ein fünftes Komponentenmodul 560 und ein viertes Multiplikatormodul 564 erzeugen einen vierten Temperaturbeitrag 568 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf der RPM 440, der WG-Öffnung 460, der ECT 420, und des MAP 444. Das vierte Komponentenmodul 556 erzeugt einen vierten Wert 572 in Abhängigkeit von Drehzahl 440 und der WG-Öffnung 460. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die RPMs und WG-Öffnungen zu den vierten Werten in Beziehung setzen. Das fünfte Komponentenmodul 560 erzeugt einen fünften Wert 576 als eine Funktion von ECT 420 und MAP 444. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die ECTs und MAPs zu den fünften Werten in Beziehung setzen. Das vierte Multiplikatormodul 564 multipliziert den vierten Wert 572 mit dem fünften Wert 576, um den vierten Temperaturbeitrag 568 zu erstellen. Der vierte Temperaturbeitrag 568 entspricht einer Erhitzung (d. h. gegenüber der Umgebungstemperatur 424 ein Temperaturanstieg) durch den Abgasstrom.
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Ein sechstes Komponentenmodul 580 und ein fünftes Multiplikatormodul 584 erzeugen einen fünften Temperaturbeitrag 588 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf MAP 444, der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424 und dem Zündzeitpunkt 448. Das sechste Komponentenmodul 580 erzeugt einen sechsten Wert 592 als eine Funktion aus MAP 444 und der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die MAPs und Temperaturdifferenzen zu den sechsten Werten in Beziehung setzen. Das fünfte Multiplikatormodul 584 multipliziert den sechsten Wert 592 mit dem Zündzeitpunkt 448, um den fünften Temperaturbeitrag 588 zu erstellen. 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. Der fünfte Temperaturbeitrag 588 entspricht einer Verbrennungsphaseneinstellung (z. B. Zündzeitpunkt auf früh oder spät ändern), die sich auf die geschätzte Temperatur 408 auswirkt (d. h. die Temperatur ist höher oder niedriger).
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Ein siebtes Komponentenmodul 596 und ein sechstes Multiplikatormodul 600 erzeugen einen sechsten Temperaturbeitrag 604 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf MAP 444, der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424, und dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464 am Motor. Das siebte Komponentenmodul 596 erzeugt einen siebten Wert 608 als eine Funktion aus MAP 444 und der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die MAPs und Temperaturdifferenzen zu den siebten Werten in Beziehung setzen. Das sechste Multiplikatormodul 600 multipliziert den siebten Wert 608 mit dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464, um den sechsten Temperaturbeitrag 604 zu erstellen. Wie oben erwähnt kann das Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464 als Wert des Äquivalenzverhältnisses ausgedrückt werden (z. B. Kraftstoff/Luft-Soll im Verhältnis zu einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis). Der sechste Temperaturbeitrag 604 entspricht einer Erhitzung (d. h. gegenüber der Umgebungstemperatur 424 ein Temperaturanstieg) durch das dem Motor zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch.
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Ein achtes Komponentenmodul 612 erzeugt einen siebten Temperaturbeitrag 616 (z. B. in Grad K, C oder F) basierend auf der ECT 420, der Umgebungstemperatur 424 und der IAT 428. Das achte Komponentenmodul 612 erzeugt den siebten Temperaturbeitrag 616 als eine Funktion aus ECT 420, der Umgebungstemperatur 424 und der IAT 428. Die Funktion könnte beispielsweise eine Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss eines oder mehrerer der vorbestimmten Werte 416 sein, die ECTs, Umgebungstemperaturen, und IATs mit den siebten Temperaturbeiträgen in Verbindung setzen. Der siebte Temperaturbeitrag 616 entspricht einem Wärmeverlust durch Strahlung (d. h. die Temperatur hat im Vergleich zur Umgebungstemperatur 424 abgenommen).
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Ein erstes Addierermodul 620 bestimmt eine Temperatursumme (u(n)) 624 (z. B. in Grad K, C oder F) durch Summieren der Temperaturbeiträge eins bis sieben (512, 532, 548, 568, 588, 604 und 616). Ein Differenzmodul 628 bestimmt eine erste Temperaturänderung 632 (z. B. in Grad K, C oder F) durch Subtraktion einer vorherigen Temperaturdifferenz 636 (z. B. in Grad K, C oder F) von der Temperatursumme 624. Die bisherige Temperaturdifferenz 636 entspricht einem Wert einer Temperaturdifferenz 640 von einem letzten Regelkreis, wie weiter unten erörtert wird. Ein Multiplikatormodul 644 multipliziert die erste Temperaturänderung 632 mit einem Zunahmefaktor 648 zur Bestimmung einer zweiten Temperaturänderung 652 (z. B. in Grad K, C oder F).
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Ein Zunahmemodul 656 bestimmt den Zunahmewert 648 basierend auf der ECT 420. So kann beispielsweise das Zunahmemodul 656 den Zunahmewert 648 unter Nutzung einer Zuordnung oder Gleichung unter Einschluss von einem oder mehreren der vorbestimmten Wert(en) 416, die ECTs zu Zunahmewerten in Beziehung setzen. Der Zunahmewert 648 reflektiert dynamische Eigenschaften des Systems und steht mit dessen Zeitkonstante in Beziehung. Obwohl die ECT 420 hier als Beispiel dient, kann der Zunahmewert basierend auf einem oder mehreren anderen gemessenen Parameter(n) ermittelt werden. Die Komponentenmodule eins bis acht (504, 524, 540, 556, 560, 580, 596 und 612), und das Zunahmemodul 656 aktualisieren ihren jeweiligen Ausgaben einmal pro vorbestimmter Periode, z. B. eine vorgegebene Zeitdauer oder eine zuvor festgelegte Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen.
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Ein Temperaturdifferenzmodul 660 bestimmt die Temperaturdifferenz 640 durch Summieren der zweiten Temperaturänderung 652 und der bisherigen Temperaturdifferenz 636. Die Temperaturdifferenz 640 entspricht dem Unterschied in Wärme zwischen der geschätzten Temperatur 408 und einer Referenztemperatur, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur 424. Ein Verzögerungsmodul 664 speichert die Temperaturdifferenz 640 für die vorgegebene Zeitdauer, wenn die Temperaturdifferenz 640 aktualisiert wird; es setzt dann die vorherige Temperaturdifferenz 636 fest. Das Verzögerungsmodul 664 kann ein FIFO-Puffer sein oder in dieser Funktion arbeiten (FIFO = First In First Out). Die vorherige Temperaturdifferenz 636 ist die Temperaturdifferenz 640 der vorherigen vorbestimmten Periode.
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Ein Schätzmodul 668 bestimmt die geschätzte Temperatur 408 basierend auf der Temperaturdifferenz 640 und der Umgebungstemperatur 424. So kann beispielsweise das Schätzmodul 668 die geschätzte Temperatur 408 gleich der Summe der Temperaturdifferenz 640 und der Umgebungstemperatur 424 setzen. Während das Beispiel die Umgebungstemperatur 424 als Referenztemperatur verwendet, kann auch eine jede andere geeignete Referenztemperatur verwendet werden.
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6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Umsetzung des Schätzmoduls 290 unter Einschluss des Temperaturschätzmoduls 404 und eines oder mehrerer anderer Temperaturschätzmodule(s), wie z. B. eines zweiten Temperaturschätzmoduls 680... und x Temperaturschätzmodul 684. Jedes andere Temperaturschätzmodul bestimmt eine jeweilige geschätzte Temperatur an einer entsprechenden Stelle im Abgassystem. So bestimmt beispielsweise das zweite Temperaturschätzmodul 680 die zweite geschätzte Temperatur 688; und das x-te Temperaturschätzmodul 684 bestimmt die x-te geschätzte Temperatur 692.
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Die anderen Temperaturschätzmodule enthalten jeweils die Bausteine des Temperaturschätzmoduls 404, das in 5 abgebildet ist und erläutert wurde. Die anderen Temperaturschätzmodule bestimmen jeweils die geschätzten Temperaturen in Abhängigkeit von den Eingabeparametern 412 und den kalibrierten vordefinierten Werten zur Ermittlung der jeweiligen geschätzten Temperatur. So bestimmt beispielsweise das zweite Temperaturschätzmodul 680 die zweite geschätzte Temperatur 688 basierend auf den Eingabeparametern 412 und den zweiten vorgegebenen Werten 694 zur Bestimmung der zweiten geschätzten Temperatur 688. Das x-te Temperaturschätzmodul 684 bestimmt die x-te geschätzte Temperatur 692 basierend auf den Eingabeparametern 412 und den x-ten vorgegebenen Werten 696 zur Bestimmung der x-ten geschätzten Temperatur 692. Die Konfiguration des Druckschätzmoduls 404 kann somit gleiche Schätzstrategien und Eingabeparameter verwenden, um mehrere verschiedene Temperaturen im Abgassystem zu schätzen. Lediglich die jeweiligen vorgegebenen Werte werden jeweils für die Schätzung der verschiedenen Temperaturen im Abgassystem kalibriert.
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7 zeigt in einem Flussdiagramm ein Beispielverfahren zur Bestimmung einer geschätzten Temperatur im Abgassystem, z. B. die geschätzte Temperatur 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 Temperaturen zu bestimmen.
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Die Steuereinrichtung kann bei 702 beginnen, wo das Temperaturschätzmodul 404 die Eingabeparameter 412 abnimmt. In 704 werden jeweils die Temperaturbeiträge eins bis sieben (512, 532, 548, 568, 588, 604 und 616) bestimmt. Wie oben erörtert, erzeugen das erste Komponentenmodul 504 und das erste Multiplikatormodul 508 den ersten Temperaturbeitrag 512 basierend auf der VS 432, der Kühlerlüfterdrehzahl 436, der RPM 440, dem MAP 444, und einer Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424. Das zweite Komponentenmodul 524 und das zweite Multiplikatormodul 528 erzeugen einen zweiten Temperaturbeitrag 532 basierend auf der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424, der RPM 440, dem MAP 444, Zündzeitpunkt 448, und der MAF 452. Das dritte Komponentenmodul 540 und das dritte Multiplikatormodul 544 erzeugen den dritten Temperaturbeitrag 548 basierend auf der RPM 440 und der MFF 456. Das vierte Komponentenmodul 556, das fünfte Komponentenmodul 560 und das vierte Multiplikatormodul 564 erzeugen den vierten Temperaturbeitrag 568 basierend auf der RPM 440, der WG-Öffnung 460, der ECT 420, und des MAP 444. Das sechste Komponentenmodul 580 und das fünfte Multiplikatormodul 584 erzeugen den fünften Temperaturbeitrag 588 basierend auf dem MAP 444, der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424 und dem Zündzeitpunkt 448. Das siebte Komponentenmodul 596 und das sechste Multiplikatormodul 600 erzeugen den sechsten Temperaturbeitrag 604 basierend auf dem MAP 444, der Temperaturdifferenz 516 zwischen der ECT 420 und der Umgebungstemperatur 424, und dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis 464 am Motor. Das achte Komponentenmodul 612 erzeugt den siebten Temperaturbeitrag 616 basierend auf der ECT 420, der Umgebungstemperatur 424, und der IAT 428.
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In 708 zählt das erste Addierermodul 620 die Temperaturbeiträge eins bis sieben (512, 532, 548, 568, 588, 604 und 616) zusammen, um die Temperatursumme 624 zu bestimmen. In 712 bestimmt das Differenzmodul 628 die erste Temperaturänderung 632 durch Subtraktion der vorherigen Temperaturdifferenz 636 von der Temperatursumme 624. Genauer gesagt setzt das Differenzmodul 628 die erste Temperaturänderung 632 gleich oder auf Basis der Temperatursumme 624 abzüglich der vorherigen Temperaturdifferenz 636.
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Das Zunahmemodul 656 bestimmt den Zunahmewert 648 basierend auf der ECT 420 bei 716. Das Multiplikatormodul 644 multipliziert auch die erste Temperaturänderung 632 mit dem Zunahmewert 648 zur Ermittlung der zweiten Temperaturänderung 652 bei 716. In 720 bestimmt das Temperaturdifferenzmodul 660 die Temperaturdifferenz 640 basierend auf der zweiten Temperaturänderung 652 und der bisherigen Temperaturdifferenz 636. So kann beispielsweise das Temperaturdifferenzmodul 660 die Temperaturdifferenz 640 gleich der zweiten Temperaturänderung plus der vorherigen Temperaturdifferenz 636 setzen oder darauf basieren.
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In 724 bestimmt das Schätzmodul 668 die geschätzte Temperatur 408 auf der Basis der Umgebungstemperatur 424 und der Temperaturdifferenz 640. So kann beispielsweise das Schätzmodul 668 kann die geschätzte Temperatur 408 gleich einer Summe der Umgebungstemperatur 424 und der Temperaturdifferenz 640 setzen oder darauf basieren. In Abhängigkeit von der geschätzten Temperatur 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 der geschätzten Temperatur 408 steuern. In 728 setzt das Verzögerungsmodul 664 die vorherige Temperaturdifferenz 636 gleich der Temperaturdifferenz 640 zur Verwendung im nächsten Regelkreis.
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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.
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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.”
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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.
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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.
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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.
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Der Ausdruck „Speicherschaltkreis” ist dem Ausdruck „computerlesbares Medium” untergeordnet. Der Ausdruck „computerlesbares Medium”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle 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 nicht-flüchtige 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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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