DE102019100562A1

DE102019100562A1 - Steuervorrichtung und -verfahren für ein zylindergleichgewicht eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102019100562A1
Application number: DE102019100562.0A
Authority: DE
Inventors: Luca Lauritano; Valerio Nuzzo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US20190226414A1; CN110067662A; CN110067662B; US10337429B1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet bezieht sich auf Verfahren und Steuerungen zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, und insbesondere auf das technische Gebiet eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors zum Aufrechterhalten der Zylinderbalance.
HINTERGRUND
Ein Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug beinhaltet im Allgemeinen einen Motorblock, der mindestens einen Zylinder definiert, der einen Hubkolben aufnimmt, der zum Drehen einer Kurbelwelle gekoppelt ist. Der Zylinder ist durch einen Zylinderkopf geschlossen, der mit dem Hubkolben zusammenwirkt, um eine Brennkammer zu definieren. Ein Kraftstoff-/ Luftgemisch wird zyklisch in die Brennkammer eingebracht und entzündet, wodurch im Ergebnis wechselseitige Bewegungen des Kolbens durch die sich ausdehnenden heißen Abgase erzeugt werden. Der Kraftstoff wird durch eine jeweilige Kraftstoffeinspritzdüse in jeden Zylinder eingespritzt. Der Kraftstoff wird unter hohem Druck von einer Einspritzleitung in Fluidverbindung mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe zu jeder Kraftstoffeinspritzdüse geliefert, die den Druck des von einer Kraftstoffquelle empfangenen Kraftstoffs erhöht. Der Betrieb des Verbrennungsmotors wird im Allgemeinen durch eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECU - Electronic Control Unit) gesteuert, die betriebsmäßig mit einer Anordnung von Sensoren und Stellgliedern gekoppelt sind, die dem Verbrennungsmotor zugeordnet sind.
Eine ausgewogene Verbrennung innerhalb der Vielzahl von Zylindern eines typischen Verbrennungsmotors ist wichtig für einen zuverlässigen, vibrationsarmen und emissionskonformen Betrieb. Eine Reihe von Faktoren können die Variabilität des Verbrennungsprozesses von Zylinder-zu-Zylinder und von Zyklus-zu-Zyklus beeinflussen. Zu den Faktoren, welche die Variabilität der Verbrennung von Zylinder-zu-Zylinder beeinflussen, zählen: mechanische Konstruktionen, wie beispielsweise Hublänge, Kopf- und Kolbenhöhen, Dichtungs- und Ringgröße, Nockenwellenprofil, Kraftstoffverteiler, Wellenoberschwingungen usw.; Motor- und Komponentenzustand, wie verschlissene Ringe, schwache Heber, undichte Kraftstoffventile, Abbau von Zündkerzen und Zündspulen (bei Fremdzündungsmotoren) usw.; und Verbrennungssteuerungen, wie beispielsweise das Luft-/Kraftstoffverhältnis, Zündzeitpunkt, Motorkühlung usw.
Das Kraftstoffeinspritzsystem unter der Steuerung eines ECU arbeitet typischerweise im geschlossenen Regelkreis mit integrierter Rückführung, wodurch die vorgenannten Faktoren, die zum Ungleichgewicht des Zylinders beitragen, ausgeglichen werden können. Bei transienten Manövern, wie beispielsweise Anlassen, hoher Last/Beschleunigung und dergleichen, kann sich das Zylindergleichgewicht jedoch während und nach dem vorübergehenden Manöver verschlechtern, da die integrierte Regelung im geschlossenen Regelkreis das transiente Manöver nicht vorwegnimmt und Zeit zum Konvergieren benötigt. Während dieses Zeitraums des Zylinderungleichgewichts besteht das Potenzial für negative Motorschwingungen und -emissionen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, das Zylindergleichgewicht innerhalb eines Verbrennungsmotors zu verbessern, insbesondere während und nach vorübergehenden Manövern.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsform(en) ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs vorgesehen, um das Zylindergleichgewicht aufrechtzuerhalten. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet. Der erste Betriebsparameter und der zweite Betriebsparameter sind die gleichen Betriebsparameter.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet. Der erste Betriebsparameter beinhaltet mindestens eine von einer Motordrehzahl und einem gleitenden Mittelwert der Motordrehzahl.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Der erste Betriebsparameter beinhaltet mindestens eine von einer Kraftstoffmengenanforderung und einem gleitenden Mittelwert der Kraftstoffanforderung.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Der zweite Betriebsparameter beinhaltet mindestens eine von einer Motordrehzahl und einem gleitenden Mittelwert der Motordrehzahl.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet. Der zweite Betriebsparameter beinhaltet mindestens eine von einer Kraftstoffmengenanforderung und einem gleitenden Mittelwert der Kraftstoffanforderung.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet. Die erste Regelstrategie ist eine integrierte Regelung mit geschlossenem Regelkreis.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Die zweite Regelstrategie ist eine integrierte Regelung mit geschlossenem Regelkreis.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Die erste Regelstrategie und die zweite Regelstrategie sind integrierte Regelungen mit geschlossenem Regelkreis.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Die erste Regelstrategie und die zweite Regel Strategie sind gleich.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, die ein Zylindergleichgewicht vorsieht, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet. Das Zylindergleichgewicht wird basierend auf der dazwischenliegenden mittleren Effektivdruck-Standardabweichung von Zylinder-zu-Zylinder ermittelt.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Das Zylindergleichgewicht wird basierend auf den Abgasemissionen von Zylinder-zu-Zylinder ermittelt.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Das Zylindergleichgewicht ergibt sich aus dem Ermitteln von Kraftstoffmengendaten.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Das Zylindergleichgewicht ergibt sich aus dem Ermitteln von Kraftstoffmengendaten und dem Steuern einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß den Kraftstoffmengendaten.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts vorgesehen. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors. Die zweite Betriebsart ist nach dem Erkennen und für die Dauer eines vorübergehenden Betriebs des Verbrennungsmotors betriebsbereit.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform ist ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode versehen, der auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert ist, das beim Ausführen in einer Steuerung zum Bereitstellen eines Zylindergleichgewichts konfiguriert ist. Eine erste Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, unterscheidet sich von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hierin beschriebenen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Zylindern und einer Kraftstoffmenge, die durch eine entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse an jeden Zylinder abgegeben wird, wobei die einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen über eine Steuerung gesteuert werden, die funktionsfähig mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um ein Zylindergleichgewicht mit einer ersten Betriebsart bereitzustellen, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, der sich von einer zweiten Betriebsart unterscheidet, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hierin beschriebenen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Zylindern und einer Kraftstoffmenge, die durch eine entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse an jeden Zylinder abgegeben wird, wobei die einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen über eine Steuerung gesteuert werden, die funktionsfähig mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt ist. Die Steuerung ist mit einem in einem Speichersystem gespeicherten Steuerprogramm konfiguriert, um ein Zylindergleichgewicht mit einer ersten Betriebsart vorzusehen, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, der sich von einer zweiten Betriebsart unterscheidet, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.
In einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform ist ein Steuersystem zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einer Vielzahl von Zylindern vorgesehen, wobei eine Kraftstoffmenge über eine entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse an jeden Zylinder abgegeben wird, wobei die einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen über eine Steuerung gesteuert werden, die funktionsfähig mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um ein Zylindergleichgewicht mit einer ersten Betriebsart bereitzustellen, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, der sich von einer zweiten Betriebsart unterscheidet, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.
In einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform ist ein Steuersystem zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einer Vielzahl von Zylindern vorgesehen, wobei eine Kraftstoffmenge über eine entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse an jeden Zylinder abgegeben wird, wobei die einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen über eine Steuerung gesteuert werden, die funktionsfähig mit den einzelnen Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt ist. Die Steuerung beinhaltet einen Programmcode, der auf einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert ist, das der Steuerung zugeordnet ist. Das Steuerprogramm, wenn es in der Steuerung ausgeführt wird, ist konfiguriert, um ein Zylindergleichgewicht mit einer ersten Betriebsart bereitzustellen, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht und sich von einer zweiten Betriebsart unterscheidet, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors entspricht. In der ersten Betriebsart ist eine erste Regelstrategie für das Gleichgewicht der Zylinder vorgesehen. In der zweiten Betriebsart ist eine zweite Regelstrategie vorgesehen, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet. Die zweite Regelstrategie verwendet einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor enthält, der gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen betreibbar sind; und
2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Verbrennungsmotors gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien. Exemplarische Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, worin herkömmliche oder allgemein bekannte Elemente der Übersichtlichkeit halber weggelassen werden können.
Einige Ausführungsformen können, wie in 1 dargestellt, ein Kraftfahrzeug beinhalten, das einen Verbrennungsmotor (ICE) 12 mit einem Motorblock 14 beinhaltet, der eine Vielzahl von Zylindern 16 mit einem Kolben 18 definiert, die gekoppelt sind, um eine Kurbelwelle zu drehen. Für jeden Zylinder wirkt ein Zylinderkopf mit dem Kolben 18 zusammen, um eine Brennkammer 20 zu definieren. Ein Kraftstoff-/Luftgemisch wird in die Brennkammer 20 eingebracht und entzündet, was im Ergebnis eine wechselseitige Bewegung des Kolbens 18 durch die sich ausdehnenden heißen Abgase verursacht. Der Kraftstoff wird durch mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 28 und die Luft durch mindestens eine Einlassöffnung von einem Ansaugkrümmer 22 zur Verfügung gestellt. Der Kraftstoff wird unter Hochdruck aus dem Kraftstoffverteiler, der in Fluidverbindung mit einer HochdruckKraftstoffpumpe zur Druckerhöhung des Kraftstoffs aus einem Kraftstoffquelle verbunden ist, zur Einspritzdüse 28 geleitet. Jeder der Zylinder 16 hat mindestens zwei Ventile, die durch eine Nockenwelle betätigt werden, die sich abgestimmt mit der Kurbelwelle dreht. Die Ventile lassen selektiv Luft in die Brennkammer 20 und alternativ die Abgase durch eine Abgasöffnung entweichen.
Die Luft kann durch den Ansaugkrümmer 22 zu dem/den Einlasskanal/-kanälen transportiert werden. Ein Ansaugkanal 24 kann Umgebungsluft zum Ansaugkrümmer 22 leiten. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Drosselkörper 26 zur Steuerung des Luftstroms zum Ansaugkrümmer 22 verbaut sein. Bei noch anderen Ausführungsformen können andere Gebläsesysteme verwendet werden, z.B. ein Turbolader mit einem Kompressor, der rotierend mit einer Turbine verbunden ist. Die Drehung des Kompressors erhöht den Druck und die Temperatur der Luft in dem Kanal 24 und dem Ansaugkrümmer 22, und ein optionaler Luftkühler, der in dem Kanal 24 angeordnet ist, kann vorgesehen sein, um die Temperatur der Luft zu senken.
Das Abgassystem 30 kann ein Auspuffrohr 32 mit einem Abgasnachbehandlungssystem 34, einschließlich einem oder mehreren Abgasnachbehandlungsvorrichtung(en), beinhalten. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen können jede mögliche Vorrichtung sein, die so konfiguriert ist, um die Zusammensetzung des Abgases zu ändern. Einige Beispiele für Abgasnachbehandlungsvorrichtungen beinhalten, ohne Einschränkung, katalytische Konverter (Zwei- und Dreiwege), wie etwa Dieseloxidationskatalysator (DOC), Mager-NOx-Fallen, Kohlenwasserstoffadsorber und selektive katalytische Reduktionssysteme (SCR-Systeme). Das Abgasnachbehandlungssystem 34 kann ferner einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhalten, der mit dem SCR kombiniert werden kann, um ein SCRF-System vorzusehen. Andere Ausführungsformen können ein Abgasrückführungssystem (AGR) 40 einschließen, das zwischen dem Auslasskrümmer 42 und dem Ansaugkrümmer 22 verbaut ist. Das AGR-System 40 kann eine AGR-Kühlvorrichtung 44 zur Senkung der Abgastemperaturen im AGR-System 40 beinhalten. Ein AGR-Ventil 46 steuert den Abgasstrom im AGR-System 40.
Das Fahrzeug kann ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 beinhalten, die mit einem oder mehreren Sensoren und/oder Vorrichtungen in Verbindung steht, die dem ICE 12 zugeordnet sind. Die ECU 50 kann Eingabesignale von diversen Sensoren empfangen, die so konfiguriert sind, um im Zusammenhang mit verschiedenen physikalischen Parametern bezogen auf das ICE 12 Signale zu erzeugen. Die Sensoren beinhalten einen Luftmassenströmungs- und Temperatursensor 56, der im Drosselkörper 26 integriert sein kann, und einen Kurbelwellenpositionssensor 48, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Sensoren können unter anderem auch einen Krümmerdruck- und Temperatursensor, einen Brennkammerdrucksensor, Füllstand- und Temperatursensoren für Kühlmittel und Öl, einen Kraftstoffverteilerdrucksensor, einen Nockenwellen-Positionssensor, einen Abgasdrucksensor, einen AGR-Temperatursensor und einen Gaspedalpositionssensor beinhalten. Außerdem kann das ECU 50 Ausgabesignale für verschiedene Steuergeräte erzeugen, zu deren Aufgabe die Steuerung des Betriebes des ICE 12 gehört, darunter ohne Einschränkung die Kraftstoffinjektoren, der Klappenstutzen 26 und das AGR-Ventil 46. Kommunikation zwischen dem elektronischen Steuergerät 50 und den verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen wird durch gestrichelte Linien in 1 dargestellt, jedoch werden einige zur besseren Übersicht weggelassen.
Das ECU 50 betreffend kann diese Vorrichtung eine digitale zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit einem Speichersystem 52, und einem Schnittstellenbus in Verbindung steht. Die CPU ist dafür ausgelegt, die im Speichersystem 52 als Programm abgelegten Anweisungen durchzuführen und über den Schnittstellenbus Signale zu senden und zu empfangen. Das Speichersystem 52 kann über verschiedene Speicherarten verfügen, darunter optische Speicher, magnetische Speicher, Festkörperspeicher und andere nicht-flüchtige Speicher. Eine Benutzeroberfläche 54, wie etwa ein interaktives Fahrerinformationszentrum (DIC - Driver Information Center), eine Berührungsbildschirmschnittstelle oder eine beliebige oder eine Kombination von Anzeige, Schaltern und Knöpfen (nicht dargestellt), um Informationen für den Bediener bereitzustellen und Eingaben vom Bediener zu akzeptieren, ist funktionsfähig mit der ECU 50 gekoppelt. Der Schnittstellenbus kann so konfiguriert sein, um analoge und/oder digitale Signale zu modulieren und an die verschiedenen Sensoren, Steuervorrichtungen und der Benutzeroberfläche 54 zu senden, bzw. sie von diesen zu empfangen. Das Programm kann die hierin offenbarten Verfahren verkörpern, was es der CPU ermöglicht, die Schritte dieser Verfahren auszuführen und die ICE 12 zu steuern.
Das im Speichersystem gespeicherte Programm kann von außen über ein Kabel oder eine drahtlose Schnittstelle übertragen werden. Außerhalb des Fahrzeugs 10 ist es normalerweise als ein Computerprogrammprodukt sichtbar, das in der Technik auch als computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird und als ein Computerprogrammcode zu verstehen ist, der sich auf einem Träger befindet, ob der Träger flüchtig oder nichtflüchtig ist, mit der Konsequenz, dass das Computerprogrammprodukt als flüchtig oder nichtflüchtig betrachtet werden kann.
Ein Beispiel für ein transitorisches Computerprogrammprodukt ist ein Signal, wie etwa ein optisches Signal, das ein transitorischer Träger für den Computerprogrammcode ist. Das Tragen eines solchen Computerprogrammcodes kann durch Modulieren des Signals durch eine herkömmliche Modulationstechnik für digitale Daten, erreicht werden, sodass dem transitorischen elektromagnetischen Signal binäre Daten, die den Computerprogrammcode darstellen, eingeprägt werden. Derartige Signale können verwendet werden, wenn Computerprogrammcode drahtlos über eine WiFi-Verbindung von/zu einem Laptop oder einer anderen Computervorrichtung übertragen wird.
Im Falle eines nicht-flüchtigen Computerprogrammprodukts ist der Computerprogrammcode in einem materiellen Speichermedium verkörpert. Das Speichermedium ist dann der oben erwähnte nicht-transitorische Träger, sodass der Computerprogrammcode dauerhaft oder nicht dauerhaft abrufbar in oder auf diesem Speichermedium gespeichert wird. Das Speichermedium kann von herkömmlicher Art sein, wie es in der Computertechnologie bekannt ist, wie etwa ein Flash-Speicher, ein anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine CD oder dergleichen.
Anstelle eines ECU 50 kann das Fahrzeug 10 verschiedene Prozessortypen aufweisen, um die elektronische Logik, z. B. eine eingebettete Steuerung, einen Bordcomputer oder ein beliebiges Verarbeitungsmodul, vorzusehen, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden könnte.
2 Steuerungsprozess 200, der als nicht-flüchtiges Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden kann, das dem Speichersystem bereitsteht und in diesem gespeichert ist, oder ein Computerprogramm sein kann, das im Speichersystem gespeichert ist, oder eine verkürzte Kombination von Steuerprogrammen, elektronischer Logik und/oder Computer und Verarbeitungsvorrichtungen, die im Fahrzeug eingesetzt werden. Der Steuerungsprozess 200 ist dazu ausgelegt, in einer ersten Betriebsart 202 einen stationären Motorbetriebszylinderausgleich bereitzustellen und in einer zweiten Betriebsart 208 einen vorübergehenden Motorbetriebszylinderausgleich nach dem Erkennen und für die Dauer eines vorübergehenden Betriebs des ICE 12 bereitzustellen.
In nicht-einschränkenden exemplarischen Ausführungsformen kann der stationäre Betrieb basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern vom vorübergehenden Betrieb abgegrenzt werden. So kann beispielsweise die Motordrehzahl unter Verwendung von Daten aus einer beliebigen Anzahl von Sensoren, die dem ICE 12 zugeordnet sind, auf herkömmliche Weise bestimmt und funktionsfähig mit dem ECU 50 gekoppelt werden, sodass eine Änderung der Motordrehzahl in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellenwert für einen Wechsel vom stationären in den vorübergehenden Betrieb bezeichnend ist. In einem weiteren nicht-einschränkenden Beispiel kann eine Änderung des gleitenden Mittelwerts der Motordrehzahl mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Ebenso können die angeforderten Kraftstoffmengendaten entweder absolut oder als Änderung eines gleitenden Mittelwerts überwacht werden. Wie zu erkennen ist, kann eine Bestimmung, dass ein Wechsel vom stationären Betrieb stattgefunden hat, auf praktisch jeder Anzahl und Art von Motorbetriebsparametern oder -bedingungen beruhen, wobei die vorgenannten Beispiele lediglich als repräsentativ zu betrachten sind.
In dem in 2 dargestellten Steuerungsprozess 200 werden bei Block 204 Motorbetriebsparameterdaten erhalten und bei Block 206 die Motorbetriebsparameterdaten ausgewertet. Wenn die Motorbetriebsdaten einen vorübergehenden Motorbetrieb anzeigen, wird die vorübergehende Betriebsart 208 eingeleitet. Andernfalls wird eine Zylindergleichgewichtssteuerung 210 implementiert, die eine stationäre Zylindergleichgewichtsregelung bereitstellt.
Im stationären Zustand wird das Zylindergleichgewicht über einen geschlossenen Regelkreis bereitgestellt, der als integrierte Regelstrategie implementiert ist. Die Strategie kann die vom Kurbelwellenpositionssensor 48 erhaltenen Positionsdaten der Kurbelwelle verwenden, um den angezeigten durchschnittlichen Zylinder-Effektivdruck (IMEP) zu bestimmen, mit dem Ziel, eine IMEP-Standardabweichung zwischen Zylindern unterhalb eines Schwellenwerts zu erreichen. Das Zylindergleichgewicht wird durch das Erzeugen von Kraftstoffmengenkorrekturdaten erreicht, die zum Steuern der Kraftstoffeinspritzdüsen 28 verwendet werden, um modifizierte eingespritzte Kraftstoffmengen pro Zylinder bereitzustellen, um die IMEP-Standardabweichung an den oder unter den Sollwert zu reduzieren. Es können auch eine oder mehrere Abgasemissionsmessungen in Betracht gezogen werden, um eine Standardabweichung der Abgasemissionen von Zylinder-zu-Zylinder unterhalb eines Sollwerts zu erreichen. Andere stationäre Zylindergleichgewichtsstrategien und -messungen können verwendet werden, ohne die Allgemeingültigkeit der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Nach dem Erkennen des transienten Betriebs bei Block 206 wechselt der Steuerungsprozess 200 in die zweite Betriebsart 208. Die zweite Betriebsart 208 ist funktionsfähig, um nach dem Erkennen und für die Dauer des transienten Betriebs unter Verwendung einer Steuerstrategie ein Zylindergleichgewicht vorzusehen. Im Allgemeinen verwendet die der zweiten Betriebsart 208 zugeordnete Regelstrategie einen dynamischen Faktor, der bei Block 212 bestimmt wird. In exemplarischen Ausführungsformen wird der dynamische Faktor basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern bestimmt. So kann beispielsweise der dynamische Faktor basierend auf der Änderung der Motordrehzahl, der Änderung des gleitenden Mittelwerts der Motordrehzahl, der angeforderten Kraftstoffmenge, der Änderung der angeforderten Kraftstoffmenge und Kombinationen aus einem dieser Parameter oder Kombinationen aus einem oder mehreren dieser Parameter mit einem oder mehreren zusätzlichen Parametern bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann der dynamische Faktor auf dem Betriebsparameter oder den Betriebsparametern basieren, die zur Differenzierung des stationären Betriebs vom vorübergehenden Betrieb ausgewertet wurden.
In einer exemplarischen Ausführungsform kann die zweite Betriebsart 208 die in der ersten Betriebsart 202 verwendete integrale Regelstrategie im stationären Betrieb verwenden. Im Gegensatz zur stationären integralen Regelstrategie wird in der zweiten Betriebsart 208 der bei 212 bestimmte dynamische Faktor verwendet, um einen oder mehrere Regelparameter der integralen Regelstrategie zu modifizieren, z. B. das Anpassen der Verstärkung der integralen Regelung, um ein modifiziertes Regelverhalten zu erzeugen. Bei Block 214 wird eine Zylindergleichgewichtssteuerung unter Verwendung des dynamischen Faktors implementiert, die einen vorübergehenden Betrieb des Zylindergleichgewichts ermöglicht. Die zweite Betriebsart 208 bleibt nach dem Erkennen und für die Dauer des vorübergehenden Betriebs bei Block 216 aktiv, wobei jedoch nach Wiederherstellung des stationären Betriebs das Zylindergleichgewicht gemäß der ersten Betriebsart 202 erreicht wird.
Gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen wird das Zylindergleichgewicht innerhalb eines Verbrennungsmotors (ICE) unter Verwendung einer Zylindergleichgewichtsregelstrategie erreicht. Ein oder mehrere ICE-Betriebsparameter, wie beispielsweise der angeforderte Kraftstoff und/oder der gleitende Mittelwert der Motordrehzahl, werden verwendet, um den stationären Betrieb vom vorübergehenden Betrieb zu unterscheiden. Im vorübergehenden Betrieb kann ein dynamischer Faktor, der von einem oder mehreren ICE-Betriebsparametern abhängig ist und vorteilhafterweise der angeforderte Kraftstoff- und/oder gleitende Mittelwert der Motordrehzahl sein kann, zum Bestimmen des dynamischen Faktors verwendet werden. Eine Regelstrategie unter Verwendung des dynamischen Faktors wird dann verwendet, um das Zylindergleichgewicht zu erreichen.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich zudem, dass die exemplarische Ausführungsform lediglich ein Beispiel ist und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken soll. Vielmehr wird die vorstehende ausführliche Beschreibung den Fachleuten auf dem Gebiet einen geeigneten Plan für die Implementierung einer exemplarischen Ausführungsform bereitstellen, wobei klar ist, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen, die in einer exemplarischen Ausführungsform beschrieben werden, vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie er in den hinzugefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten dargelegt ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zum Aufrechterhalten des Zylindergleichgewichts, umfassend: Unterscheiden einer ersten Betriebsart, die einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, von einer zweiten Betriebsart, die einem vorübergehenden Betrieb des Verbrennungsmotors entspricht, basierend auf einem ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors; Implementieren einer ersten Regelstrategie in der ersten Betriebsart, die ein Zylindergleichgewicht bereitstellt; und Implementieren einer zweiten Regelstrategie in der zweiten Betriebsart, die sich von der ersten Regelstrategie unterscheidet, zum Bereitstellen eines Zylindergleichgewichts, worin die zweite Regelstrategie einen dynamischen Faktor basierend auf einem zweiten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der erste Betriebsparameter Folgendes umfasst: mindestens eine von einer Motordrehzahl und einem gleitenden Mittelwert der Motordrehzahl; oder mindestens eine von einer Kraftstoffmengenanforderung und einem gleitenden Mittelwert der Kraftstoffanforderung; oder mindestens eine von einer Motordrehzahl und einem gleitenden Mittelwert der Motordrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der erste Betriebsparameter und der zweite Betriebsparameter derselbe Betriebsparameter ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der zweite Betriebsparameter mindestens eine von einer Kraftstoffmengenanforderung und einem gleitenden Mittelwert der Kraftstoffanforderung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die erste Regelstrategie und die zweite Regelstrategie gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin mindestens eine der ersten Regelstrategie und der zweiten Regelstrategie integrierte Regelung mit geschlossenem Regelkreis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen einer dazwischenliegenden mittleren Effektivdruck-Standardabweichung von Zylinder-zu-Zylinder, um das Zylindergleichgewicht zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen von Zylinder-zu-Zylinder-Abgasemissionen, um das Zylindergleichgewicht zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen von Kraftstoffmengendaten zum Beeinflussen des Zylindergleichgewichts und das Steuern einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß den Kraftstoffmengendaten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die zweite Betriebsart nach dem Erkennen und für die Dauer eines vorübergehenden Betriebs des Verbrennungsmotors betriebsbereit ist.