DE102016211402B4

DE102016211402B4 - Verfahren zur schätzung einer zylinderwandtemperatur und zur regelung des kühlmittelflusses durch einen motor, basierend auf der geschätzten zylinderwandtemperatur

Info

Publication number: DE102016211402B4
Application number: DE102016211402.6A
Authority: DE
Inventors: Sanjeev M. Naik; Yue-Ming Chen; Irina N. DMITRIEVA
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2036-06-25
Also published as: DE102016211402A1

Abstract

Verfahren, umfassend:Bestimmen einer Temperatur eines Kühlmittels, das durch einen Motor fließt;Bestimmen einer Temperatur einer Zylinderwand in dem Motor basierend auf dem Massendurchsatz des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, einem vom Motor abgegebenen Sollwärmestrom und einer Differenz zwischen der bestimmten Kühlmitteltemperatur und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur; undSteuern einer Kühlmittelpumpe, um den tatsächlichen Durchsatz eines Kühlmittels anzupassen, das durch den Motor fließt, basierend auf der bestimmten Zylinderwandtemperatur;wobei die Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur basierend auf vorherigen Schätzungen der Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur, einem Probezeitraum und einem Vektor einer Anpassungsrate bestimmt werden; undwobei der Vektor der Anpassungsrate basierend auf einer Systemmatrix, den vorherigen Schätzungen der Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur, einem Eingabevektor, einer Verstärkungsmatrix und der Differenz zwischen der geschätzten Kühlmitteltemperatur und der gemessenen Kühlmitteltemperatur bestimmt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren, und insbesondere auf ein Verfahren zur Schätzung einer Zylinderwandtemperatur und zur Regelung des Kühlmittelflusses durch einen Motor, basierend auf der geschätzten Zylinderwandtemperatur.
Bezüglich des hier einschlägigen Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die DE 10 2007 003 245 A1 verwiesen.
HINTERGRUND
Ein Kühlsystem für einen Motor beinhaltet typischerweise einen Kühler, eine Kühlmittelpumpe, eine Einlassleitung und eine Auslassleitung. Die Einlassleitung reicht von einem Auslass des Kühlers bis zum Einlass des Motors. Die Auslassleitung reicht von einem Auslass des Motors bis zu einem Einlass des Kühlers. Die Kühlmittelpumpe pumpt Kühlmittel durch die Einlassleitung, den Motor, die Auslassleitung und den Kühler. In einigen Fällen beinhaltet das Kühlsystem ein Bypassventil, so dass das Kühlmittel den Kühler umgehen kann, wenn das Bypassventil geöffnet ist.
Ein Motorsteuerungssystem regelt üblicherweise den Kühlmittelfluss durch den Motor, indem es die Drehzahl der Kühlpumpe regelt. Herkömmliche Motorsteuerungssysteme passen den Kühlmittelfluss so an, dass die Differenz zwischen der Solltemperatur des Kühlmittels und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur minimiert wird. Eine derartige Regelung des Kühlmittelflusses kann als ein Feedbackansatz bezeichnet werden.
Die Regelung des Kühlmittelflusses ausschließlich unter Verwendung des Feedback-Ansatzes kann bei stationären Bedingungen ausreichen, zum Beispiel wenn sich ein Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fortbewegt. Die Regelung des Kühlmittelflusses ausschließlich unter Verwendung des Feedback-Ansatzes könnte jedoch die Kühltemperatur nicht so schnell und so genau anpassen, wie es bei nicht stationären Bedingungen wünschenswert wäre, zum Beispiel wenn ein Fahrzeug beschleunigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Steuerung einer Kühlmittelpumpe vorgeschlagen.
Ein System kann ein Temperaturschätzmodul und ein Pumpensteuerungsmodul umfassen. Das Temperaturschätzmodul schätzt die Temperatur eines Kühlmittels, das durch den Motor fließt. Das Temperaturschätzmodul schätzt die Temperatur einer Zylinderwand im Motor, basierend auf der geschätzten Kühlmitteltemperatur und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur. Das Pumpensteuerungsmodul regelt die Kühlmittelpumpe, um den tatsächlichen Durchsatz des Kühlmittelflusses durch den Motor anzupassen, basierend auf der geschätzten Zylinderwandtemperatur.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind nur zum Zweck der Veranschaulichung gedacht.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung einer Kühlmittelpumpe darlegt, basierend auf einer geschätzten Zylinderwandtemperatur gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Schätzung einer Zylinderwandtemperatur gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darlegt.

In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein System und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung steuert den Kühlmittelfluss durch einen Motor unter Verwendung sowohl eines Feedforward-Ansatzes als auch eines Feedback-Ansatzes. Im Feedback-Ansatz bestimmen das System und das Verfahren eine Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes basierend auf einer Differenz zwischen einer Solltemperatur des Kühlmittels und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur. Im Feedforward-Ansatz bestimmt das System und Verfahren einen Solldurchsatz des Kühlmittels basierend auf einer tatsächlichen Wärmeübertragungsrate vom Motor auf das Kühlmittel, das durch den Motor fließt. Das System und Verfahren regelt dann die Drehzahl der Kühlmittelpumpe, um die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kühlmitteldurchsatz und einer Summe aus dem Solldurchsatz des Kühlmittels und der Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes zu minimieren.
Das System und Verfahren kann die Wärmeübertragungsrate vom Motor auf das Kühlmittel, das durch den Motor fließt, durch Verwendung eines mathematischen Modells bestimmen. In einem Beispiel bestimmt das System und Verfahren die Wärmeübertragungsrate basierend auf der Temperatur einer Zylinderwand im Motor und einem Durchschnittswert aus einer Kühlmitteleinlasstemperatur und einer Kühlmittelauslasstemperatur. Das System und Verfahren kann auch die Wärmeübertragungsrate bestimmen basierend auf den physikalischen Eigenschaften der Zylinderwand und des Kühlmittels, wie zum Beispiel der Masse, der spezifischen Wärme, dem Wärmeübertragungskoeffizienten und/oder der Oberfläche.
Die Regelung des Kühlmittelflusses durch den Motor mit Hilfe von sowohl Feedforward- als auch Feedback-Ansatz verbessert die Reaktionszeit des Systems im Vergleich zur Regelung des Kühlmittelflusses mit Hilfe nur eines Feedback-Ansatzes. Zusätzlich korrigiert die Steuerung des Kühlmittelsflusses mit Hilfe des Feedback-Ansatzes Fehler, die in Zusammenhang mit dem mathematischen Modell stehen, das beim Feedforward-Ansatz verwendet wird. Deshalb passt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung den Kühlfluss so an, dass die Kühlmitteltemperatur sowohl bei stationären als auch bei nicht stationären Bedingungen genau und schnell geregelt werden kann.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt eine Temperatur einer Zylinderwand in einem Motor mit Hilfe von sowohl einem analytischen Modell als auch einem geschlossenen Feedback-Ansatz. Das System und Verfahren kann das analytische Modell verwenden, um die Zylinderwandtemperatur sowie eine durchschnittliche Kühlmitteltemperatur zu schätzen, basierend auf einer Wärmeabgaberate vom Motor, einer gewünschten Menge des Kühlmittelflusses durch den Motor und einer gemessenen Kühlmitteleinlasstemperatur. Die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur ist ein Durchschnittswert aus einer Kühlmitteleinlasstemperatur und einer Kühlmittelauslasstemperatur. Das analytische Modell kann auch den geschlossenen Feedback-Ansatz berücksichtigen, wie zum Beispiel eine Differenz zwischen der geschätzten durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und einer durchschnittlich gemessenen Kühlmitteltemperatur. Die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur ist ein Durchschnittswert aus einer gemessenen Einlasskühlmitteltemperatur und einer gemessenen Auslasskühlmitteltemperatur. Das System und Verfahren kann dann den Kühlmittelfluss durch den Motor steuern, basierend auf der geschätzten Zylinderwandtemperatur unter Verwendung der oben erwähnten Feedforward- und Feedback-Ansätze.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Höhe des von dem Motor 102 erzeugten Antriebsdrehmoments beruht auf einer Fahrereingabe 103. Die Fahrereingabe 103 kann basierend auf einer Position eines Gaspedals erzeugt werden. Die Fahrereingabe 103 kann auch von einem Geschwindigkeitsregelungssystem erzeugt werden, das ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um einen zuvor festgelegten Folgeabstand zu halten.
Luft wird über einen Ansaugstutzen 104 in einen Motor 102 eingesogen. Die Menge der in den Motor 102 eingesogenen Luft kann durch Verwendung einer Drosselklappe 106 verändert werden. Eine oder mehrere KraftstoffEinspritzdüsen, wie die Kraftstoff-Einspritzdüse 108, mischen Kraftstoff mit Luft, um ein brennbares Kraftstoff-/Luftgemisch zu bilden. Die Luft/Kraftstoff-Mischung wird in Zylindern des Motors 102, verbrannt, wie Zylinder 110. Trotzdem der Motor 102 mit nur einem Zylinder dargestellt ist, kann der Motor 102 mehr als einen Zylinder enthalten.
Der Zylinder 110 beinhaltet einen Kolben (nicht abgebildet), der mechanisch mit einer Kurbelwelle 112 verbunden ist. Ein Verbrennungszyklus im Zylinder 110 kann vier Phasen beinhalten: eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase, eine Verbrennungsphase und eine Ausstoßphase. Während der Ansaugphase bewegt sich der Kolben zum unteren Totpunkt und saugt Luft in den Zylinder 110. Während der Verdichtungsphase bewegt sich der Kolben zum oberen Totpunkt und verdichtet die Luft oder das Luft-/Kraftstoff-Gemisch im Zylinder 110.
Während der Verbrennungsphase entzündet ein Funke aus der Zündkerze 114 das Luft-/Kraftstoff-Gemisch. Die Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemisches stößt den Kolben zurück zum unteren Totpunkt und versetzt dadurch die Kurbelwelle 112 in Drehung. Während der Ausstoßphase wird Auspuffgas aus dem Zylinder 110 durch einen Auspuffkrümmer 116 ausgestoßen und der Verbrennungszyklus ist damit beendet. Der Motor 102 gibt das Drehmoment über die Kurbelwelle 112 an ein Getriebe (nicht abgebildet) weiter. Obwohl der Motor 102 als ein Ottomotor beschrieben ist, kann der Motor 102 auch ein Kompressionszündungsmotor sein.
Ein Kühlsystem 118 für den Motor 102 beinhaltet einen Kühler 120, eine Kühlmittelpumpe 122 und ein Bypass-Ventil 123. Der Kühler 120 kühlt das Kühlmittel, das durch den Kühler 120 fließt, und die Kühlmittelpumpe 122 pumpt das Kühlmittel durch den Motor 102 und den Kühler 120. Das Kühlmittel fließt vom Kühler 120 zur Kühlmittelpumpe 122, von der Kühlmittelpumpe 122 durch eine Einlassleitung 124 zum Motor 102 und dann vom Motor 102 durch eine Auslassleitung 126 zurück zum Kühler 120.
Die Kühlmittelpumpe 122 kann eine umschaltbare Wasserpumpe sein. In einem Beispiel ist die Kühlmittelpumpe 122 eine Kreiselpumpe, die ein Antriebsrad und eine Kupplung beinhaltet, die das Antriebsrad mit einer Riemenscheibe verkuppelt, die von einem Riemen angetrieben wird, der wiederum mit der Kurbelwelle 112 verbunden ist. Die Kupplung verkuppelt das Antriebsrad mit der Riemenscheibe und löst das Antriebsrad von der Riemenscheibe, wenn die Kühlmittelpumpe 122 angeschaltet beziehungsweise abgeschaltet wird. Kühlmittel kann durch einen Einlass in der Nähe der Mitte der Kühlmittelpumpe 122 in die Kühlmittelpumpe 122 gelangen und das Antriebsrad kann das Kühlmittel radial nach außen zu einem Auslass an der Außenseite der Kühlmittelpumpe 122 befördern. Alternativ kann die Kühlmittelpumpe 122 eine elektrische Pumpe sein.
Das Bypass-Ventil 123 kann geöffnet werden, um das Kühlmittel am Kühler 120 vorbeifließen zu lassen, wenn das Kühlmittel von der Auslassleitung 126 zur Einlassleitung 124 fließt. Das Bypass-Ventil 123 ist zwischen einer vollständig geöffneten, einer vollständig geschlossenen und einer teilweise geöffneten Position einstellbar (d. h. Positionen zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Position). Wenn das Bypass-Ventil 123 auf eine teilweise geöffnete Position eingestellt ist, fließt ein Teil des aus dem Motor 102 austretenden Kühlmittelflusses durch den Kühler 120 und ein Teil des aus dem Motor 102 austretenden Kühlmittelflusses fließt durch das Bypass-Ventil 123.
Ein Sensor 128 für die Kurbelwellenposition (CKP) ermittelt die Position der Kurbelwelle 112, mit der man die Drehzahl des Motors 102 bestimmen kann. Ein Sensor 130 für die Kühlmitteleinlasstemperatur (CIT) misst die Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in den Motor 102, was als Kühlmitteleinlasstemperatur bezeichnet wird. Ein Sensor 132 für die Kühlmittelauslasstemperatur (COT) misst die Temperatur des Kühlmittels beim Verlassen des Motors 102, was als Kühlmittelauslasstemperatur bezeichnet wird. Der CIT-Sensor 130 und der COT-Sensor 132 können in der Einlassleitung 124 bzw. der Auslassleitung 126 angebracht sein, oder an anderen Orten, wo das Kühlmittel zirkuliert, wie zum Beispiel in einem Kühlkanal (nicht abgebildet) des Motors 102 und/oder im Kühler 120.
Der Druck im Ansaugkrümmer 104 kann mit einem Verteiler-Absolutdrucksensor (MAP) 134 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 104 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massendurchsatz der Luft, die in den Ansaugkrümmer 104 strömt, kann mit einem Luftmassenmessersensor (MAF) 136 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 136 in einem Gehäuse untergebracht werden, das auch die Drosselklappe 106 beinhaltet.
Die Position der Drosselklappe 106 kann unter Verwendung von einem oder mehreren Drosselklappenstellungssensoren (TPS) 140 gemessen werden. Die Temperatur der in den Motor 102 gezogenen Umgebungsluft kann mit einem Ansauglufttemperatur-Sensor (IAT) 142 gemessen werden. Ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 144 steuert die Drosselklappe 106, die Kraftstoffeinspritzdüse 108, die Zündkerze 114 und die Kühlmittelpumpe 122 auf der Grundlage von Signalen von den Sensoren.
Das ECM 144 gibt ein Drosselklappensteuerungssignal 146 ab, um die Position der Drosselklappe 106 zu steuern. Das ECM 144 gibt ein Kraftstoffregelungssignal 148 ab, um die Öffnungszeit und -dauer der Kraftstoffeinspritzdüse 108 zu steuern. Das ECM 144 gibt ein Zündkerzensteuerungssignal 150 ab, um die Ausfunkzeit der Zündkerze 114 zu regeln. Das ECM 144 gibt ein Pumpensteuerungssignal 152 ab, um die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 zu regeln. Das ECM 144 gibt ein Ventilsteuerungssignal 153 ab, um den Öffnungsbereich des Bypass-Ventils 123 zu steuern.
Das ECM 144 steuert die Kühlmittelpumpe 122, um den tatsächlichen Kühlmitteldurchsatz durch den Motor 102 anzupassen, basierend auf einem Solldurchsatz des Kühlmittels durch den Motor 102 und einer Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes. Das ECM 144 bestimmt die Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Sollauslasstemperatur des Kühlmittels und der Kühlmittelauslasstemperatur, die vom COT-Sensor 132 gemessen wird. Das ECM 144 bestimmt den Solldurchsatz des Kühlmittels auf der Grundlage einer Rate der Wärmeübertragung vom Motor 102 auf das Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt. Das ECM 144 bestimmt die Wärmeübertragungsrate auf der Grundlage einer Temperatur einer Zylinderwand im Motor 102, der Kühlmitteleinlass- und -auslasstemperatur von den CIT- und COT-Sensoren 130 und 132, und den physikalischen Eigenschaften der Zylinderwand und des Kühlmittels.
In 2 beinhaltet nun eine beispielhafte Implementierung des ECM 144 ein Motordrehzahlmodul 202, das die Drehzahl des Motors 102 bestimmt. Das Motordrehzahlmodul 202 bestimmt die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenstellung vom CKP-Sensor 128. Das Motordrehzahlmodul 202 kann beispielsweise die Motordrehzahl basierend auf der Zeit berechnen, die die Kurbelwelle braucht, um eine oder mehrere Umdrehungen zu vollenden. Das Motordrehzahlmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
Ein Kühlmitteltemperaturmodul 204 bestimmt den Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur gemessen durch den CIT-Sensor 130 sowie die Kühlmittelauslasstemperatur gemessen durch den COT-Sensor 132. Dieser Durchschnittswert kann als durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur bezeichnet werden. Das Kühlmitteltemperaturmodul 204 gibt die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur aus.
Ein Temperaturschätzmodul 206 schätzt einen Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur und der Kühlmittelauslasstemperatur unabhängig von der gemessenen Kühlmitteleinlasstemperatur und der gemessenen Kühlmittelauslasstemperatur. Diese Schätzung des Durchschnittswerts kann als geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur bezeichnet werden. Das Temperaturschätzmodul 206 schätzt auch eine Zylinderwandtemperatur im Motor 102 basierend auf der durchschnittlich gemessenen Kühlmitteltemperatur und der geschätzten durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur. In einem Beispiel schätzt das Temperaturschätzmodul 206 die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur basierend auf der Differenz zwischen der durchschnittlich gemessenen Kühlmitteltemperatur und der geschätzten durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur. Das Temperaturschätzmodul 206 gibt die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die geschätzte Zylinderwandtemperatur aus.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur schätzen basierend auf den Schätzungen dieser Werte aus einer vorherigen Iteration, einem Probezeitraum und einem Vektor der Anpassungsrate. Zum Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 206 die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur schätzen, indem sie einen Zusammenhang verwendet, wie zum Beispiel $\begin{array}{l} \hat{X} (k + 1) = \hat{X} (k) + T_{s} * \dot{\hat{X}} (k) \\ dabei ist \hat{X} (k) = [\begin{matrix} {\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k) \\ {\hat{T}}_{w a l l} (k) \end{matrix}] und \hat{X} (k + 1) = [\begin{matrix} {\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k + 1) \\ {\hat{T}}_{w a l l} (k + 1) \end{matrix}] \end{array}$
und dabei ist ${\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k)$
die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur für die Iterationszahl k, T̂̂_wall(k) die geschätzte Zylinderwandtemperatur für die Iterationszahl k, ${\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k + 1)$
die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur für die Iterationszahl k+1, T̂_wall(k + 1) die geschätzte Zylinderwandtemperatur für die Iterationszahl k+1, T_s der Probezeitraum und $\dot{\hat{X}} (k)$
der Vektor der Anpassungsrate.
Der Probezeitraum ist der Zeitraum zwischen aufeinander folgenden Schätzungen der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur. Zum Beispiel können die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur beim ersten und zweiten Mal für die Iterationszahlen k bzw. k+1 geschätzt werden, und der Zeitraum zwischen dem ersten und zweiten Mal ist der Probezeitraum T_s. Der Probezeitraum kann ein vorher festgelegter Zeitraum (z. B. ein Zeitraum zwischen 10 Millisekunden (ms) und 50 ms) sein.
Das Temperaturschätzmodul 206 legt den Vektor der Anpassungsrate fest, basierend auf einer Systemmatrix, Schätzungen der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur aus einer vorherigen Iteration, einem Eingabevektor, einer Verstärkungsmatrix und der Differenz zwischen der durchschnittlich gemessenen Kühlmitteltemperatur und der geschätzten durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur. Zum Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 206 den Vektor der Anpassungsrate bestimmen, indem es einen Zusammenhang verwendet, wie zum Beispiel $\begin{array}{l} \dot{\hat{X}} (k) = A (k) \hat{X} (k) + B (k) + K (y (k) - (\hat{y} (k)) \\ dabei ist \hat{X} (k) = [\begin{matrix} {\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k) \\ {\hat{T}}_{w a l l} (k) \end{matrix}], \hat{y} (k) = {\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k), und y (k) = T_{e n g}^{a v g} (k) \end{array}$
und dabei ist A(k) die Systemmatrix für die Iterationszahl k, B(k) der Eingabevektor für die Iterationszahl k, K die Verstärkungsmatrix, ${\hat{T}}_{e n g}^{a v g} (k)$
die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur für die Iterationszahl k, und $T_{e n g}^{a v g} (k)$
die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur für die Iterationszahl k.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann die Systemmatrix bestimmen und verwendet dabei den folgenden Zusammenhang $A (k) = [\begin{matrix} - {\frac{h_{w} A_{w}}{m_{c} c_{p c}} + \frac{2 {\dot{m}}_{c} (k)}{m_{c}}} & \frac{h_{w} A_{w}}{m_{c} c_{p c}} \\ \frac{h_{w} A_{w}}{m_{w} c_{p w}} & - \frac{h_{w} A_{w}}{m_{w} c_{p c}} \end{matrix}]$
dabei ist A(k) die Systemmatrix für die Iterationszahl k, h_w ein Wärmeübertragungskoeffizient für die Zylinderwand, A_w eine Oberfläche der Zylinderwand, m_c eine Masse des Kühlmittels, das durch den Motor 102 fließt, ṁ_c ein Massendurchsatz des Kühlmittels für die Iterationszahl k, c_pc eine spezifische Wärme des Kühlmittels, m_w eine Masse der Zylinderwand und kann die Masse einer umgebenden Hülle beinhalten, und c_pw eine spezifische Wärme der Zylinderwand. Das Temperaturschätzmodul 206 kann den Kühlmitteldurchsatz basierend auf einer Funktion oder Zuweisung bestimmen, die die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 in Beziehung zum Kühlmitteldurchsatz setzt. Das Temperaturschätzmodul 206 nimmt an, dass die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 der geforderten Pumpendrehzahl, die vom Pumpensteuerungssignal 152 angegeben wird, entspricht. Alternativ kann die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 gemessen und an das Temperaturschätzmodul 206 weitergegeben werden. Im Gegensatz zum Kühlmitteldurchsatz können die Parameter, die zur Bestimmung der Systemmatrix verwendet werden, vorher festgelegt werden.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann den Eingabevektor unter Verwendung des folgenden Zusammenhangs bestimmen $B (k) = [\begin{matrix} \frac{2 {\dot{m}}_{c} (k)}{m_{c}} T_{i n} (k) \\ \frac{{({\dot{Q}}_{r e j})}_{d e s} (k)}{m_{w} c_{p w}} \end{matrix}]$
dabei ist B(k) der Eingabevektor für die Iterationszahl k, m_c eine Masse des Kühlmittels, das durch den Motor 102 fließt, ṁ_c der Massendurchsatz des Kühlmittels für die Iterationszahl k, T_in(k) die Kühlmitteleinlasstemperatur vom CIT-Sensor 130 für die Iterationszahl k, (Q̇̇_rej)_des(k) ein Sollwärmestrom vom Motor 102 für die Iterationszahl k, m_w die Masse der Zylinderwand und c_pw die spezifische Wärme der Zylinderwand.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann die Verstärkungsmatrix unter Verwendung des folgenden Zusammenhangs bestimmen $K = [\begin{matrix} G_{1} \\ G_{2} \end{matrix}]$
dabei ist G₁ eine erste Höhe und G₂ eine zweite Höhe. Die ersten und zweiten Höhen können vorab festgelegte Werte sein.
Ein Motorwärmeaufnahmemodul 208 bestimmt die tatsächliche Veränderungsrate der vom Motor 102 absorbierten Wärme. Bauteile des Motors 102 (z. B. eine Zylinderwand) nehmen Wärme auf, die aus der Verbrennung von Luft und Kraftstoff in den Zylindern des Motors 102 entsteht. Das Motorwärmeaufnahmemodul 208 bestimmt die Veränderungsrate bei dieser Wärmeaufnahme basierend auf einer Veränderung der Zylinderwandtemperatur und einem damit verbundenen Zeitraum. Zum Beispiel, kann das Motorwärmeaufnahmemodul 208 die Veränderungsrate der vom Motor 102 aufgenommenen Wärme bestimmen unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${\dot{Q}}_{e n g} = m_{w} c_{p w} \frac{Δ T_{w}}{Δ t}$
dabei ist Q̇_eng die Veränderungsrate der Wärme, die vom Motor 102 aufgenommen wird, m_w die Masse der Zylinderwand, c_pw die spezifische Wärme der Zylinderwand, ΔT_w eine Veränderung der Zylinderwandtemperatur über einen Zeitraum und Δt der Zeitraum. Das Motorwärmeaufnahmemodul 208 gibt die Veränderungsrate der vom Motor 102 aufgenommenen Wärme aus.
Ein Kühlmittelwärmeaufnahmemodul 210 bestimmt die tatsächliche Veränderungsrate der vom Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt, aufgenommenen Wärme. Ein Kühlmittelwärmeaufnahmemodul 210 bestimmt die Veränderungsrate der vom Kühlmittel aufgenommenen Wärme basierend auf einer Veränderung der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und einem damit verbundenen Zeitraum. Zum Beispiel kann das Kühlmittelwärmeaufnahmemodul 210 die Veränderungsrate der vom Kühlmittel aufgenommenen Wärme bestimmen unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${\dot{Q}}_{c} = m_{c} c_{p c} \frac{{(Δ T_{c})}_{a v g}}{Δ t}$
dabei ist Q̇_c die Veränderungsrate der Wärme, die vom Kühlmittel aufgenommen wird, m_c die Masse des Kühlmittels, c_pc die spezifische Wärme des Kühlmittels, (ΔT_c)_avg eine Veränderung der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur über einen Zeitraum und Δt der Zeitraum. Das Kühlmittelwärmeaufnahmemodul 210 gibt die Veränderungsrate der vom Kühlmittel aufgenommenen Wärme aus.
Ein Modul der Wärmeübertragungsrate 212 bestimmt die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 zum Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 kann diese Wärmeübertragungsrate bestimmen unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${\dot{Q}}_{e n g \to c} = {({\dot{Q}}_{r e j})}_{d e s} - {\dot{Q}}_{e n g} - {\dot{Q}}_{c}$
dabei ist Qeng->c die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 zum Kühlmittel und (Q̇_rej)_des der vom Motor 102 abgegebene Sollwärmestrom.
Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 kann den hier auch als Sollwärmeabgaberate bezeichneten Sollwärmestrom vom Motor 102 bestimmen basierend auf der Motordrehzahl und einer Luftmenge, die jedem Zylinder des Motors 102 zugeführt wird, die auch als Luft pro Zylinder bezeichnet werden kann. Zum Beispiel kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Sollwärmeabgaberate vom Motor 102 bestimmen unter Verwendung einer Funktion oder Darstellung, die die Motordrehzahl und die Luft pro Zylinder zur Sollwärmeabgaberate in Beziehung setzt. Alternativ kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die gewünschte Wärmeabgaberate vom Motor 102 bestimmen, basierend auf der Motordrehzahl und einem Solldrehmoment des Motors 102. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 gibt die Sollwärmeabgaberate vom Motor 102 aus.
Das ECM 144 kann den Massendurchsatz der Ansaugluft vom MAF-Sensor 136 durch die Anzahl der Zylinder im Motor 102 teilen, um die Luft pro Zylinder zu erhalten. Das ECM 144 kann das Solldrehmoment des Motors 102 basierend auf der Fahrereingabe 103 bestimmen. In einem Beispiel speichert das ECM 144 eine oder mehrere Zuweisungen der Fahrpedalstellung im Verhältnis zum gewünschten Drehmoment und bestimmt das gewünschte Drehmoment des Motors 102 basierend auf einer Auswahl aus den Zuweisungen.
In verschiedenen Implementierungen kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 zum Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt, bestimmen, unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${\dot{Q}}_{e n g \to c} = h_{w} A_{w} [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]$
dabei ist Q̇_eng->c die Wärmeübertragungsrate, h_w der Wärmeübertragungskoeffizient der Zylinderwand, A_w die Oberfläche der Zylinderwand, T_w die Zylinderwandtemperatur, und (T_c)_avg die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur.
In verschiedenen Implementierungen kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 zum Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt, bestimmen, unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${\dot{Q}}_{e n g \to c} = [K_{H E X,0} + K_{H E X,1} * {({\dot{m}}_{c})}_{a c t}] * [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]$
dabei ist Q̇_eng->c die Wärmeübertragungsrate, K_HEX,0 und K_HEX,1 sind die Wärmeübertragungskoeffizienten der Zylinderwand, (ṁ_c)_act ist der tatsächliche Massendurchsatz des Kühlmittels, T_w ist die Zylinderwandtemperatur, und (T_c)_avg die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 kann die tatsächliche Massendurchsatzrate des Kühlmittels basierend auf der Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 schätzen. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 kann annehmen, dass die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 einer geforderten Pumpendrehzahl entspricht, die vom Pumpensteuerungssignal 152 angegeben wird. Alternativ kann die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 gemessen und dem Modul der Wärmeübertragungsrate 212 zur Verfügung gestellt werden. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 gibt die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 an das Kühlmittel aus, das durch den Motor 102 fließt.
Ein Solldurchsatzmodul 214 bestimmt den gewünschten Durchsatz des Kühlmittels durch den Motor 102. Das Solldurchsatzmodul 214 kann den Solldurchsatz des Kühlmittels bestimmen unter Verwendung eines Zusammenhangs, wie ${({\dot{m}}_{c})}_{d e s} = \frac{{\dot{Q}}_{e n g \to c}}{c_{p c} [{(T_{o u t})}_{d e s} - T_{i n}]}$
dabei ist (ṁ_c)_des ein gewünschter Massendurchsatz des Kühlmittels, das durch den Motor 102 fließt, Q̇_eng->c die Wärmeübertragungsrate vom Motor 102 zum Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt, c_pc die spezifische Wärme des Kühlmittels, (T_out)_des eine gewünschte Auslasstemperatur des Kühlmittels, und T_in die Kühlmitteleinlasstemperatur vom CIT-Sensor 130. Das Solldurchsatzmodul 214 gibt den Solldurchsatz aus.
Das Kühlmitteltemperaturmodul 204 kann die Sollauslasstemperatur des Kühlmittels bestimmen unter Verwendung einer Zuweisung von Motordrehmoment und Motordrehzahl im Verhältnis zur Kühlmittelauslasstemperatur. Die Zuweisung kann vorher festgelegt sein (z. B. kalibriert sein), um den Wirkungsgrad des Motors 102 zu maximieren. Die Sollauslasstemperatur des Kühlmittels, die die Zuweisung ergibt, kann so angepasst sein, dass sie in vorgegebenen Grenzen liegt, wenn die Sollauslasstemperatur des Kühlmittels außerhalb der Grenzen liegt. Die Grenzen können einen niedrigeren Grenzwert für das Aufwärmen des Motors 102 beim Motorstart beinhalten sowie einen höheren Grenzwert, der eine Motorüberhitzung verhindern soll.
Die Zusammenhänge (6), (7) und (8) können in Zusammenhang (11) eingesetzt werden, um den folgenden Zusammenhang zu erhalten ${({\dot{m}}_{c})}_{d e s} = \frac{{({\dot{Q}}_{r e j})}_{d e s} - m_{w} c_{p w} \frac{Δ T_{w}}{Δ t} - m_{c} c_{p c} \frac{{(Δ T_{c})}_{a v g}}{Δ t}}{c_{p c} [{(T_{o u t})}_{d e s} - T_{i n}]}$
Zusammenhang (9) kann in Zusammenhang (11) eingesetzt werden, um den folgenden Zusammenhang zu erhalten ${({\dot{m}}_{c})}_{d e s} = \frac{h_{w} A_{w} [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]}{c_{p c} [{(T_{o u t})}_{d e s} - T_{i n}]}$
Zusammenhang (10) kann eingesetzt werden in Zusammenhang (11), um den folgenden Zusammenhang zu erhalten ${({\dot{m}}_{c})}_{d e s} = \frac{[K_{H E X,0} + K_{H E X,1} * {({\dot{m}}_{c})}_{a c t}] * [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]}{c_{p c} [{(T_{o u t})}_{d e s} - T_{i n}]}$
Der Solldurchsatz des Kühlmittelflusses (ṁ_c)_des kann anstelle des tatsächlichen Massendurchsatzes des Kühlmittels (ṁ_c)_act in Zusammenhang (14) verwendet werden, und der Zusammenhang kann umgestellt werden, so dass nach dem Sollmassendurchsatz des Kühlmittelflusses aufgelöst wird, wie folgt ${({\dot{m}}_{c})}_{d e s} = \frac{K_{H E X,0} * [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]}{c_{p c} [{(T_{o u t})}_{d e s} - T_{i n}] - K_{H E X,1} * [T_{w} - {(T_{c})}_{a v g}]}$
Ein Durchsatzanpassungsmodul 216 bestimmt die Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes basierend auf einer Differenz zwischen einer Kühlmittelsolltemperatur und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur. Die Kühlmittelsolltemperatur kann die gewünschte Kühlmittelauslasstemperatur sein, die vom Kühlmitteltemperaturmodul 204 bestimmt wird. Die gemessene Kühlmitteltemperatur kann die Kühlmittelauslasstemperatur vom COT-Sensor 132 sein. Das Durchsatzanpassungsmodul 216 gibt die Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes aus.
Ein Pumpensteuerungsmodul 218 gibt das Pumpensteuerungssignal 152 aus, um die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 zu steuern. Das Pumpensteuerungsmodul 218 kann die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122 steuern, um die tatsächliche Menge des Kühlmittelflusses durch den Motor 102 anzupassen, basierend auf dem Kühlmittelsolldurchsatz und der Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes. In einem Beispiel steuert das Pumpensteuerungsmodul 218 die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122, um so eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Kühlmitteldurchsatz und einer Summe aus dem Kühlmittelsolldurchsatz und der Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes zu minimieren.
Bezugnehmend auf 3 beginnt ein Verfahren zur Steuerung des Kühlmittelflusses durch einen Motor bei 302. Das Verfahren wird in Zusammenhang mit den Modulen im Implementierungsbeispiel des ECM 144 beschrieben, wie in 2 dargestellt. Jedoch können die bestimmten Module, die die Schritte des Verfahrens ausführen, anders sein als die unten genannten Module, und/oder das Verfahren kann getrennt von den Modulen von 2 umgesetzt werden.
Bei 304 bestimmt das Solldurchsatzmodul 214, ob das Motorsystem 100 in einem Bedarfskühlmodus arbeitet. Wenn das Motorsystem 100 im Bedarfskühlmodus arbeitet, setzt sich das Verfahren bei 306 fort. Ansonsten fährt das Solldurchsatzmodul 214 damit fort, zu bestimmen, ob das Motorsystem 100 im Bedarfskühlmodus läuft.
Das Motorsystem 100 kann im Bedarfskühlmodus arbeiten, wenn das ECM 144 aktiv den Kühlmittelfluss durch den Motor 102 regelt, um die Temperatur des Kühlmittels anzupassen. Zum Beispiel kann das Motorsystem 100 im Bedarfskühlmodus arbeiten, wenn der tatsächliche Kühlmitteldurchsatz größer 0 ist. Der tatsächliche Kühlmitteldurchsatz kann als größer null angenommen werden, wenn die geforderte Pumpendrehzahl, die vom Pumpensteuerungssignal 152 angegeben wird, größer als null ist.
Bei 306 bestimmt das Kühlmitteltemperaturmodul 204 die Sollauslasstemperatur des Kühlmittels. Bei 308 bestimmt das Kühlmitteltemperaturmodul 204 die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur. Bei 310 schätzt das Temperaturschätzmodul 206 die Zylinderwandtemperatur.
Bei 312 bestimmt das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Rate der Wärmeübertragung vom Motor 102 zum Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt. Das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 kann Zusammenhänge (8), (9) oder (10) verwenden, um die Wärmeübertragungsrate zu bestimmen. Falls Zusammenhang (8) verwendet wird, kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Sollrate der Wärmeabgabe vom Motor 102 ermitteln. Zusätzlich kann das Modul der Motorwärmeaufnahme 208 die tatsächliche Veränderungsrate der vom Motor 102 aufgenommenen Wärme ermitteln, und das Modul der Kühlmittelwärmeaufnahme 210 kann die tatsächliche Veränderungsrate der vom Kühlmittel, das durch den Motor 102 fließt, aufgenommenen Wärme ermitteln.
Bei 314 bestimmt das Solldurchsatzmodul 214 den Solldurchsatz des Kühlmittelflusses durch den Motor 102. Das Solldurchsatzmodul 214 kann Zusammenhang (11) für die Bestimmung des Kühlmittelsolldurchsatzes verwenden. Alternativ kann das Solldurchsatzmodul 214 Zusammenhang (12), (13), (14) oder (15) verwenden, um den Solldurchsatz des Kühlmittels zu bestimmen. In letzterem Fall kann das Modul 212 der Wärmeübertragungsrate die Wärmeübertragungsrate nicht bestimmen (d. h. 312 kann aus dem Verfahren weggelassen werden).
Bei 316 bestimmt das Durchsatzanpassungsmodul 216 die Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes. Bei 318 steuert das Pumpensteuerungsmodul 218 die Kühlmittelpumpe 122 basierend auf dem Kühlmittelsolldurchsatz und der Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes. In einem Beispiel steuert das Pumpensteuerungsmodul 218 die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 122, um die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kühlmitteldurchsatz und der Summe aus KühlmittelSolldurchsatz und der Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes zu minimieren.
Bezugnehmend auf 4 beginnt ein Verfahren zur Schätzung der Zylinderwandtemperatur in einem Motor bei 402. Das Verfahren aus 4 kann in Verbindung mit dem Verfahren aus 3 durchgeführt werden. Das Verfahren aus 4 kann beispielsweise bei 310 von 3 durchgeführt werden, um die Zylinderwandtemperatur zu schätzen. Alternativ können die Verfahren aus 3 und 4 getrennt voneinander durchgeführt werden. Das Verfahren aus 4 wird in Zusammenhang mit den Modulen in der beispielhaften Implementierung des ECM 144 beschrieben, wie in 2 gezeigt. Jedoch können die bestimmten Module, die die Schritte des Verfahrens aus 4 ausführen, anders sein als die unten genannten Module, und/oder das Verfahren aus 4 kann getrennt von den Modulen von 2 umgesetzt werden.
Bei 404 bestimmt das Solldurchsatzmodul 214, ob das Motorsystem 100 in einem Bedarfskühlmodus arbeitet. Falls das Motorsystem 100 im Bedarfskühlmodus arbeitet, fährt das Verfahren bei 406 fort. Ansonsten bestimmt das Solldurchsatzmodul 214 weiterhin, ob das Motorsystem 100 in einem Bedarfskühlmodus arbeitet.
Bei 406 initialisiert das Temperaturschätzmodul 206 die Iterationszahl, die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die geschätzte Zylinderwandtemperatur. Das Temperaturschätzmodul 206 kann die Iterationszahl initialisieren, indem es die Intitiationszahl auf Null setzt. Das Temperaturschätzmodul 206 kann die geschätzte durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die geschätzte Zylinderwandtemperatur initialisieren, indem es jeden dieser beiden Werte mit der durchschnittlich gemessenen Kühlmitteltemperatur gleich setzt.
Bei 408 bestimmt das Kühlmitteltemperaturmodul 204 die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur. Wie oben genannt, ist die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur der Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur, die vom CIT-Sensor 130 gemessen wird, und der Kühlmittelauslasstemperatur, die vom COT-Sensor 132 gemessen wird. Die durchschnittlich gemessene Kühlmitteltemperatur kann vor und/oder nach der Intitialisierung der geschätzten durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der geschätzten Zylinderwandtemperatur gemessen werden.
Bei 410 bestimmt das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Sollrate der Wärmeabgabe vom Motor 102. Wie oben genannt, bestimmt das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Sollrate der Wärmeabgabe vom Motor 102 basierend auf der Motordrehzahl und der Luft pro Zylinder. Alternativ kann das Modul der Wärmeübertragungsrate 212 die Sollrate der Wärmeabgabe vom Motor 102 bestimmen, basierend auf der Motordrehzahl und dem Solldrehmoment des Motors 102.
Bei 412 bestimmt das Temperaturschätzmodul 206 die Systemmatrix und den Eingabevektor für die Iterationszahl k. Das Temperaturschätzmodul 206 kann den Zusammenhang (3) für die Bestimmung der Systemmatrix für die Iterationszahl k verwenden. Das Temperaturschätzmodul 206 kann Zusammenhang (4) verwenden, um den Eingabevektor für die Iterationszahl k zu bestimmen.
Bei 414 bestimmt das Temperaturschätzmodul 206 die Verstärkungsmatrix. Das Temperaturschätzmodul 206 kann Zusammenhang (5) verwenden, um die Verstärkungsmatrix zu bestimmen. Bei 416 bestimmt das Temperaturschätzmodul 206 den Vektor der Anpassungsrate für die Iterationszahl k. Das Temperaturschätzmodul 206 kann Zusammenhang (2) verwenden, um den Vektor der Anpassungsrate für die Iterationszahl k zu bestimmen.
Bei 418 berichtigt das Temperaturschätzmodul 206 vorherige Schätzungen der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der geschätzten Zylinderwandtemperatur. Anders ausgedrückt, kann das Temperaturschätzmodul 206 neue Schätzungen der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur für die Iterationszahl k+1 hervorbringen. Das Temperaturschätzmodul 206 kann Zusammenhang (1) verwenden, um die durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur für die Iterationszahl k+1 zu schätzen.
Bei 420 erhöht das Temperaturschätzmodul 206 die Iterationszahl um eins. Zum Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 206 die Iterationszahl von k+1 auf k+2 erhöhen. Das Temperaturschätzmodul 206 kann dann bei 408 fortfahren. Der Probezeitraum, der in Zusammenhang (1) für die Schätzung der durchschnittlichen Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur verwendet wird, kann der Zeitraum sein, der mit der Durchführung einer einzigen Iteration eines Zyklus bestehend aus 408, 410, 412, 414, 416, 418 und 420 durch das Temperaturschätzmodul 206 endet.
Die oben stehende Beschreibung der Ausführungen hat lediglich erläuternden Charakter. Die breitgefächerten Anwendungsgebiete der Erfindung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C, so ausgelegt werden, dass er einen logischen Ausdruck (A oder B oder C) bedeutet, unter Verwendung eines nichtausschließlichen logischen OR (ODER). Es wird darauf hingewiesen, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) durchgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu ändern.
In dieser Anmeldung, einschließlich der Definitionen unten, kann der Begriff Modul durch den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der Begriff Modul kann sich beziehen auf, kann ein Teil sein von, oder kann 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.
Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff Gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der den Code ganz oder partiell aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren, einen Teil des Codes oder den gesamten Code aus einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der den Code ganz oder partiell aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern, den Code ganz oder partiell aus einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst nicht transitorische elektrische und elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann somit als konkret und nicht-transitorisch betrachtet werden. Beispiele für ein nichttransitorisches, konkretes, computerlesbares Medium beinhalten nicht-flüchtigen Speicher, flüchtigen Speicher, Magnetspeicher und optischen Speicher.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen einer Temperatur eines Kühlmittels, das durch einen Motor fließt; Bestimmen einer Temperatur einer Zylinderwand in dem Motor basierend auf dem Massendurchsatz des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, einem vom Motor abgegebenen Sollwärmestrom und einer Differenz zwischen der bestimmten Kühlmitteltemperatur und einer gemessenen Kühlmitteltemperatur; und Steuern einer Kühlmittelpumpe, um den tatsächlichen Durchsatz eines Kühlmittels anzupassen, das durch den Motor fließt, basierend auf der bestimmten Zylinderwandtemperatur; wobei die Kühlmitteltemperatur und die Zylinderwandtemperatur basierend auf vorherigen Schätzungen der Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur, einem Probezeitraum und einem Vektor einer Anpassungsrate bestimmt werden; und wobei der Vektor der Anpassungsrate basierend auf einer Systemmatrix, den vorherigen Schätzungen der Kühlmitteltemperatur und der Zylinderwandtemperatur, einem Eingabevektor, einer Verstärkungsmatrix und der Differenz zwischen der geschätzten Kühlmitteltemperatur und der gemessenen Kühlmitteltemperatur bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die gemessene Kühlmitteltemperatur ein Durchschnittswert einer gemessenen Temperatur des Kühlmittels ist, das in den Motor eintritt, und einer gemessenen Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt; und die bestimmte Kühlmitteltemperatur ein bestimmter Durchschnittswert einer Temperatur des Kühlmittels ist, das in den Motor eintritt, und einer Temperatur von Kühlmittel, das aus dem Motor austritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung des Massendurchsatzes des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, auf einer Drehzahl der Kühlmittelpumpe basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung des vom Motor abgegebenen Sollwärmestroms auf einer Motordrehzahl und mindestens einem Solldrehmoment des Motors und einer Luftmenge basiert, die einem Zylinder des Motors zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung der Systemmatrix auf einem Wärmeübertragungskoeffizienten der Zylinderwand, einer Oberfläche der Zylinderwand, einer spezifischen Wärme der Zylinderwand, einer Masse des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, und einem Massendurchsatz des Kühlmittels basiert, das durch den Motor fließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung des Eingabevektors auf einem Massendurchsatz des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, einer Masse des Kühlmittels, das durch den Motor fließt, einer gemessenen Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in den Motor, dem vom Motor abgegebenen Sollwärmestrom, einer Masse der Zylinderwand, und einer spezifischen Wärme der Zylinderwand basiert.