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Die in diesem Abschnitt gegebenen Informationen dienen zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Arbeit der genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Abgasrückführung (AGR) und insbesondere die Erzeugung eines Ziel-Kompressor- und Ziel-Verbrennungsgasverhältnisses für die Dieselluftaufladung in AGR-Systemen.
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Verschiedene Parameter einer Brennkraftmaschine werden gemäß gewünschten Ausgaben wie etwa der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, des Ausgangsdrehmoments, der Emissionen usw. gesteuert. Gesteuerte Parameter enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Luftströmung, die Kraftstoffströmung und die Einlass- und Auslassventileinstellung.
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In einigen Kraftmaschinensystemen kann für die Kraftmaschine Ladeluft bereitgestellt werden, um im Verhältnis zu einem Saugeinlasssystem eine erhöhte Strömung von Luft zu der Kraftmaschine bereitzustellen, um die Ausgabe der Kraftmaschine zu erhöhen. Gemäß einigen Beispielen verwendet ein Luftaufladungssystem wie etwa ein Turboladesystem den Druck in einem Abgassystem der Kraftmaschine, um einen Kompressor anzutreiben, um die Ladeluft für die Kraftmaschine bereitzustellen. Gemäß anderen Beispielen verwendet eine Aufladevorrichtung mechanische Leistung von der Kraftmaschine, um einen Kompressor anzutreiben, um die Ladeluft bereitzustellen. Ein Kraftmaschinensystem kann sowohl ein Turboladesystem als auch eine Aufladevorrichtung enthalten. Kraftmaschinensteuerverfahren steuern die Ladeluft, um die resultierende Verbrennung in der Kraftmaschine und die resultierende Ausgabe der Kraftmaschine zu steuern. Gemäß einigen Beispielen wird die AGR zum Optimieren der Luftaufladung gesteuert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Steuermodul enthält ein Modul für dynamische Zielauswahl, das dafür konfiguriert ist, einen Einlasskrümmerdruck-Sollwert und einen gemessenen Einlasskrümmerdruck zu empfangen, zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck zu wählen und auf der Grundlage der Auswahl einen gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert auszugeben. Ein Mehrgrößen-Steuermodul ist dafür konfiguriert, wenigstens einen Zielsollwert, der auf dem gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert beruht, zu empfangen und den Betrieb eines Luftaufladungssystems eines Fahrzeugs wenigstens auf der Grundlage des wenigstens einen Zielsollwerts zu steuern.
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Gemäß anderen Merkmalen ist das Modul für dynamische Zielauswahl dafür konfiguriert, den gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck auszugeben.
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Gemäß anderen Merkmalen ist das Modul für dynamische Zielauswahl dafür konfiguriert, den gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert ferner auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck und einem Schwellenwert auszugeben.
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Gemäß anderen Merkmalen ist ein Liefergradmodul dafür konfiguriert, auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts ein Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel zu erzeugen.
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Gemäß anderen Merkmalen ist das Liefergradmodul dafür konfiguriert, das Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel ferner auf der Grundlage eines Liefergrad-Kalibrierungskennfelds zu erzeugen.
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Gemäß anderen Merkmalen ist ein Modul für die Transformation statischer Sollwerte dafür konfiguriert, den wenigstens einen Zielsollwert auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts, eines Luftmassendurchfluss-Sollwerts und eines Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels zu erzeugen.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält der wenigstens eine Zielsollwert einen Ziel-Kompressorverhältnis-Sollwert und einen Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwert.
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Gemäß anderen Merkmalen ist das Modul für die Transformation statischer Sollwerte dafür konfiguriert, den Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwert auf der Grundlage des Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels zu berechnen.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Luftaufladungssystems eines Fahrzeugs enthält das Empfangen eines Einlasskrümmerdruck-Sollwerts und eines gemessenen Einlasskrümmerdrucks, das Wählen zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck, das Ausgeben eines gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts auf der Grundlage der Auswahl, das Empfangen wenigstens eines Zielsollwerts, der auf dem gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert beruht, und das Steuern des Betriebs des Luftaufladungssystems auf der Grundlage des wenigstens einen Zielsollwerts.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Ausgeben des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Ausgeben des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts ferner auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen (i) der Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck und (ii) einem Schwellenwert.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Erzeugen eines Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Erzeugen des Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels ferner auf der Grundlage eines Liefergrad-Kalibrierungskennfelds.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Erzeugen des wenigstens einen Zielsollwerts auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts, eines Luftmassendurchfluss-Sollwerts und eines Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält der wenigstens eine Zielsollwert einen Ziel-Kompressorverhältnis-Sollwert und einen Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwert.
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Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Berechnen des Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwerts auf der Grundlage des Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels.
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Ein Steuermodul enthält ein Modul für dynamische Zielauswahl, das dafür konfiguriert ist, einen Einlasskrümmerdruck-Sollwert und einen gemessenen Einlasskrümmerdruck zu empfangen, zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck zu wählen und auf der Grundlage der Auswahl einen gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert auszugeben, ein Liefergradmodul, das dafür konfiguriert ist, auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts und eines Liefergrad-Kalibrierungskennfels ein Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel zu erzeugen, ein Modul für die Transformation statischer Sollwerte, das dafür konfiguriert ist, auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts, eines Luftmassendurchfluss-Sollwerts und eines Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels einen Ziel-Kompressorverhältnis-Sollwert und einen Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwert zu erzeugen, und ein Mehrgrößensteuermodul, das dafür konfiguriert ist, auf der Grundlage des Ziel-Kompressorverhältnis-Sollwerts und des Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwerts den Betrieb eines Luftaufladungssystems eines Fahrzeugs zu steuern.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung, aus den Ansprüchen und aus den Zeichnungen hervor. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen; es zeigen:
- 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensystems;
- 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls;
- 3A, 3B und 3C Ergebnisse beispielhafter Kalibrierungen der Logik für dynamische Zielauswahl;
- 4 eine beispielhafte Darstellung der gewählten Ladedruckausgabe für jeweilige Kalibrierungen; und
- 5 Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Erzeugen eines Ziel-Einlasskrümmerdruck-Sollwerts.
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In den Zeichnungen können Bezugszeichen mehrfach verwendet sein, um ähnliche und/oder gleiche Elemente zu identifizieren.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Einige Kraftmaschinensteuersysteme implementieren eine Abgasrückführung (AGR), um die Verbrennung und die Kraftmaschinenausgabe zu steuern. Zum Beispiel kann Abgas in einen Einlasskrümmer der Kraftmaschine geleitet werden, um erneut verbrannt zu werden. Luftaufladungs-/Luftbehandlungssysteme managen die Strömung von Einlassluft und die AGR in Kraftmaschinen. Die Luftaufladungssysteme sind dafür konfiguriert, gemäß Ladeluftzusammensetzungszielen (z. B. einem AGR-Anteil-Ziel) zu arbeiten, um Emissionsziele und Ziele der verfügbaren Gesamtluft (z. B. eine Ladeluftmassenströmung) zu erreichen, um die gewünschten Leistungs- und Drehmomentziele zu erreichen. Allgemein können Systemaktuatoren, die die AGR-Strömung wesentlich beeinflussen, ebenfalls eine Ladeströmung beeinflussen, während Systemaktuatoren, die die Ladeströmung wesentlich beeinflussen, ebenfalls eine AGR-Strömung beeinflussen. Dementsprechend können Luftaufladungssysteme Mehr-Eingangs-Mehr-Ausgangs- (MI-MO-) System mit gekoppelten Eingangs-Ausgangs-Ansprechkreisen entsprechen.
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MIMO-Systeme wie etwa Luftaufladungssysteme mit gekoppelten Eingängen (d. h. mit gekoppelten Eingangs-Ausgangs-Ansprechkreisen) können über einen weiten Bereich von Parametern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, variablen Kraftmaschinendrehzahlen, Drehmomentausgaben und Kraftstoffbeaufschlagungs- und Zeitplänen, arbeiten. Gemäß einigen Beispielen sind genaue Übertragungsfunktionen und/oder die Rechenleistung, die für eine Standardentkopplungsberechnung für das System erforderlich sind, nicht verfügbar. Die Mehrweg-AGR-Steuerung ermöglicht, dass das System bei höheren Ladedruckpegeln mit höheren AGR-Raten läuft, beeinträchtigt aber die Kompressorströmung und die Kompressorleistung.
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Verschiedene Kalibrierungen und Berechnungen, die der Steuerung des Luftaufladungssystems entsprechen, können während Übergangszeitdauern wie etwa während des Schaltens von Gängen ungenau sein, was zu einer schlechten Steuerung (z. B. zum vorzeitigen Öffnen eines AGR-Ventils) führt. Als ein Beispiel können Luftaufladungssysteme gemäß Eingaben arbeiten, die verschiedenen Sollwerten entsprechen, die gewünschten Leistungsfähigkeitsparametern entsprechen können. Die Sollwerte können z. B. einen Einlasskrümmerdruck-Sollwert pBoost und einen Luftmassendurchfluss-Sollwert WAir enthalten, sind darauf aber nicht beschränkt.
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Die Sollwerte können für ein Modul für die Transformation statischer Sollwerte bereitgestellt werden, das dafür konfiguriert ist, die Sollwerte in Zielsollwerte für das Luftaufladungssystem (z. B. Zielsollwerte eines Mehrgrößensteuermoduls des Luftaufladungssystems) zu transformieren. Zum Beispiel kann das Modul für die Transformation statischer Sollwerte eine Transformationsfunktion implementieren, um die Eingangssollwerte in Zielsollwerte zu transformieren. Die Transformation kann einer genäherten Transformation der Eingangssollwerte in die Zielsollwerte entsprechen. Die Verwendung der Transformationsfunktion, um auf der Grundlage der Eingangssollwerte die Zielsollwerte wie etwa ein Verbrennungsgasverhältnis (BGR) zu erzeugen, kann zu ungenauer Steuerung und zur Verschlechterung der Fahreigenschaften wie etwa zu dem vorzeitigen Öffnen des AGR-Ventils, zu erhöhter Raucherzeugung, zu langsamem Drehmomentansprechen und/oder zu erhöhten NOx-Emissionen führen.
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Gemäß einem Beispiel gibt das Modul für die Transformation statischer Sollwerte Zielsollwerte aus, die einen Kompressordruckverhältnis-Sollwert
βc , einen Verbrennungsgasverhältnis-Einlasskrümmer-Sollwert
BGRIntk und ein Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel
WCylTot enthalten, darauf aber nicht beschränkt sind. Der Kompressordruckverhältnis-Sollwert
βc kann gemäß
berechnet werden, wobei p
ComprUp einem Druck oberstromig des Kompressors entspricht. Das Verbrennungsgasverhältnis
BGRIntk kann gemäß
berechnet werden, wobei
BGRExh einem Verbrennungsgasverhältnis-Abgaskrümmer-Sollwert entspricht. Das Zylinder-Gesamtmassendurch-Actual fluss-Ziel
WCylTot kann gemäß
berechnet werden, wobei
einem tatsächlichen (z. B. wie berechneten und/oder gemessenen) Zylinder-Gesamtmassendurchfluss entspricht und
einem gemessenen Einlasskrümmerdruck entspricht.
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Gemäß einigen Beispielen können Luftaufladungssysteme eine oder mehrere Vorgehensweisen implementieren, um Sollwerte zum Kompensieren von Steuerungsungenauigkeiten einzustellen (d. h. herauf- oder herunterzuskalieren). Zum Beispiel können verschiedene Sollwerte durch einen Multiplikator, durch einen Versatz usw. unter Verwendung einer Nachschlagetabellen- oder Kennfeld-gestützten Vorgehensweise kompensiert werden. Allerdings erfordern herkömmliche Tabellen- oder Kennfeld-gestützte Vorgehensweisen wegen mehrfacher Abhängigkeiten zwischen Eingaben und Ausgaben der Mehrgrößensteuerung komplexe, zeitaufwändige und rechenintensive Kalibrierungsprozesse.
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Luftaufladungssteuersysteme und Luftaufladungssteuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind dafür konfiguriert, Zielsollwerte, die für das Mehrgrößensteuermodul bereitgestellt werden, während Übergangszeitdauern zu kompensieren.
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In 1 enthält ein Fahrzeug 100 ein Kraftmaschinensystem 104, das dafür konfiguriert ist, eine Kraftmaschine 108 zu steuern, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Kraftmaschine 108 kann eine Diesel-, eine Benzin- oder ein anderer Typ einer Brennkraftmaschine sein. Das Kraftmaschinensystem 104 enthält einen Turbolader 112 und/oder eine Aufladevorrichtung 116. Über einen Einlass 120, der Sensoren (nicht gezeigt) wie etwa einen Luftmassen-Strömungssensor enthalten kann, wird Luft für die Kraftmaschine 108 bereitgestellt.
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Ein Kompressor 124 des Turboladers 112 verdichtet die für die Kraftmaschine 108 bereitgestellte Luft. Der Turbolader 112 kann einem Turbolader (VGT) mit variabler Geometrie oder einem anderen Typ eines Turboladers entsprechen. Eine Turbine 128 des Turboladers 112 steuert die Strömung, die Geschwindigkeit und/oder den Druck der Luft in dem Kompressor 124. Die Luftausgabe von dem Kompressor 124 wird für die Aufladevorrichtung 116 bereitgestellt. Ein Umleitventil 132 kann betätigt werden, um wahlweise zuzulassen, dass die Druckluft die Aufladevorrichtung 116 umgeht, um direkt für einen Einlasskrümmer 136 der Kraftmaschine 108 bereitgestellt zu werden.
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Die Druckluft wird in den Zylindern 140 der Kraftmaschine 108 mit Kraftstoff vereinigt und verbrannt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Obgleich vier der Zylinder 140 gezeigt sind, kann die Kraftmaschine 108 irgendeine geeignete Anzahl von Zylindern (z. B. zwischen zwei und sechzehn), die in verschiedenen Konfigurationen angeordnet sind, enthalten. Aus der Kraftmaschine 108 tritt über einen Auslasskrümmer 144 Abgas aus, wobei es in die Turbine 128 eingegeben wird, bevor es durch eine oder durch mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen aus dem Fahrzeug 100 ausgestoßen wird. Gemäß einigen Beispielen kann ein AGR-Ventil 152 wahlweise geöffnet und geschlossen werden, um das Abgas mit der für den Einlasskrümmer 136 bereitgestellten Druckluft zu mischen.
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Ein Steuermodul (z. B. ein Kraftmaschinensteuermodul) 156 steuert auf der Grundlage von Eingaben wie etwa erfassten oder gemessenen Daten, modellierten Daten, Fahrzeugeingaben (z. B. Leistungsfähigkeitsanforderungen und/oder Sollwerten) usw. Komponenten des Kraftmaschinensystems 104 (z. B. wie etwa den Turbolader 112) und Aktuatoren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, des Umleitventils 132 und des AGR-Ventils 152.
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Zum Beispiel erfasst ein Drucksensor 160 einen Druck von Luft, die von dem Turbolader 112 bereitgestellt wird, und stellt er dementsprechend ein erstes Drucksignal für das Steuermodul 156 bereit. Ähnlich erfasst ein Drucksensor 164 einen Druck von Luft, die von der Aufladevorrichtung 116 bereitgestellt wird, und stellt er dementsprechend ein zweites Drucksignal für das Steuermodul 156 bereit. Ein Lufttemperatursensor 168 erfasst eine Temperatur von Luft, die in das Kraftmaschinensystem 104 eintritt, und stellt dementsprechend ein Einlasslufttemperatursignal für das Steuermodul 156 bereit. Ein Kühlmitteltemperatursensor 172 erfasst eine Temperatur von Kühlfluid in der Kraftmaschine 108 und stellt dementsprechend ein Kühlmitteltemperatursignal für das Steuermodul 156 bereit. Ein Kraftmaschinendrehzahlsensor 176 erfasst eine Drehzahl der Kraftmaschine 108 und stellt dementsprechend ein Kraftmaschinendrehzahlsignal für das Steuermodul 156 bereit.
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Das Steuermodul
156 steuert das Kraftmaschinensystem
104 (einschließlich Mehrgrößensteuerung eines Luftaufladungssystems) gemäß den empfangenen Signalen und/oder anderen Eingaben. Eine beispielhafte Konfiguration des Steuermoduls
156 ist ausführlicher in der
US-Patentanmeldung Nr. (15/953,854 ), eingereicht am 16. April 2018 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, ist das Steuermodul
156 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ferner dafür konfiguriert, die Genauigkeit der Kompressordruckverhältnis- und Verbrennungsgasverhältnis-Sollwerte zu verbessern.
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Ein beispielhaftes Steuermodul 200 (das z. B. dem Steuermodul 156 entspricht) ist genauer in 2 beschrieben. Das Steuermodul 200 enthält ein Modul 204 für die Transformation statischer Sollwerte, das dafür konfiguriert ist, Sollwerte 208 in Zielsollwerte 212 für das Luftaufladungssystem (z. B. Zielsollwerte eines Mehrgrößensteuermoduls 216 des Luftaufladungssystems) zu transformieren. Zum Beispiel kann das Modul 204 für die Transformation statischer Sollwerte eine Transformationsfunktion zum Transformieren der Eingangssollwerte 208 in die Zielsollwerte 212 implementieren. Nur beispielhaft können die Eingangssollwerte 208 einen Einlasskrümmerdruck-Sollwert pBoost und einen Luftmassendurchfluss-Sollwert WAir enthalten, sind sie darauf aber nicht beschränkt, und können die Zielsollwerte 212 einen Kompressordruckverhältnis-Sollwert βc und ein Verbrennungsgasverhältnis BGRIntk enthalten, sind sie darauf aber nicht beschränkt.
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Ferner enthält das Steuermodul
200 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ein Modul
220 für dynamische Zielauswahl (DTS-Modul
220) und ein Liefergradmodul
224. Nur beispielhaft empfängt das Modul
204 für die Transformation statischer Sollwerte den Luftmassendurchfluss-Sollwert
WAir und empfängt das DTS-Modul
220 den Einlasskrümmerdruck-Sollwert p
Boost und einen gemessenen Einlasskrümmerdruck
Das DTS-Modul
220 gibt als einen Einlasskrümmerdruck-Sollwert wahlweise einen gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert
(der z. B. einem gewählten Ladedruck entspricht), entweder den Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost oder den gemessenen Einlasskrümmerdruck
aus. Zum Beispiel wählt das DTS-Modul
220 zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck
gemäß
wobei
eine einstellbare Konstante ist, die einem Ladedruckabweichungs-Kalibrierungsschwellenwert entspricht.
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Der Ladedruckabweichungs-Kalibrierungsschwellenwert entspricht dem Kalibrieren einer Übergangslogik, um anstelle des Einlasskrümmerdruck-Sollwerts, der auf einem gewählten Wert
beruht, einen tatsächlichen Ladedruckwert (d. h. den gemessenen Einlasskrümmerdruck) zu wählen. Mit anderen Worten, falls eine Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck
größer als
ist, wählt das DTS-Modul
220 den gemessenen Einlasskrümmerdruck
und gibt ihn aus. Umgekehrt wählt das DTS-Modul
220 den Einlasskrümmerdruck-Sollwert p
Boost und gibt ihn aus, falls die Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck
kleiner als
ist. Auf diese Weise wird der tatsächlich gemessene Einlasskrümmerdruck
als der gewählte Einlasskrümmerdruck-Sollwert
verwendet, bis der tatsächlich gemessene Einlasskrümmerdruck
innerhalb eines (wie durch
definierten) Schwellenabstands von dem angewiesenen Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost liegt. Um ein Hin- und Herschalten zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck
zu vermeiden, kann eine Hystereselogik implementiert sein.
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Der von dem DTS-Modul
220 ausgegebene gewählte Einlasskrümmerdruck-Sollwert
wird für das Liefergradmodul
224 bereitgestellt. Das Liefergradmodul
224 ist dafür konfiguriert, auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
ein Liefergradmodell zu implementieren, um ein kompensiertes Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel
zu berechnen. Zum Beispiel berechnet das Liefergradmodul
224 das kompensierte Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel
gemäß
wobei η
v0 einem Liefergrad-Kalibrierungskennfeld entspricht, V
d ein Kraftmaschinenhubraum ist, n
Eng eine Kraftmaschinendrehzahl ist, R die universelle Gaskonstante ist und T
i eine Einlasskrümmer-Gastemperatur ist.
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Das Modul
204 für die Transformation statischer Sollwerte berechnet auf der Grundlage des Luftmassendurchfluss-Sollwerts
des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
WAir und des kompensierten Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels
kompensierte Zielsollwerte (z. B. Sollwerte des Ziel-Kompressordruckverhältnisses
βc und des Verbrennungsgasverhältnisses BGR
Intk). Zum Beispiel berechnet das Modul
204 für die Transformation statischer Sollwerte den kompensierten Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwert
BGRIntk gemäß
Auf diese Weise werden für das Mehrgrö-ßensteuermodul
216 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung berechnete kompensierte Sollwerte bereitgestellt.
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3A,
3B und
3C stellen Ergebnisse beispielhafter Kalibrierungen einer dynamischen Zielauswahllogik, die verschiedenen Ziel-Verbrennungsgasverhältnis-Sollwerten
BGRIntk entsprechen (z. B. auf der Grundlage des wie unter Verwendung des Liefergrad-Kalibrierungskennfelds η
v0 berechneten kompensierten Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels
während einer Übergangszeitdauer dar.
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Zum Beispiel können durch Einstellen eines Ladedruckabweichungs-Kalibrierungsschwellenwerts
auf der Grundlage der gewünschten Ergebnisse unterschiedliche Kalibrierungen erreicht werden.
3A stellt NOx-Emissionen für drei verschiedene Kalibrierungen dar: eine erste Kalibrierung
300, die zum Minimieren der NOx-Emission konfiguriert ist; eine zweite Kalibrierung
304, die zum Minimieren der Rußausgabe konfiguriert ist; und eine dritte Kalibrierung
308, die für eine Abwägung (d. h. ein Gleichgewicht) zwischen Minimieren der NOx-Emission und der Rußausgabe konfiguriert ist. Zum Beispiel führt die dritte Kalibrierung
308 zu höherer NOx-Emission als die erste Kalibrierung
300, aber weniger NOx-Emission als die zweite Kalibrierung
304.
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3B und 3C stellen die Luftströmung bzw. das Sofortdrehmoment für die erste Kalibrierung 300, für die zweite Kalibrierung 304 und für die dritte Kalibrierung 308 dar. Wie in 3B gezeigt ist, führt z. B. die erste Kalibrierung 300 im Vergleich zu der zweiten Kalibrierung 304 zu einer langsamen und ungleichmäßigen Zunahme der Luftströmung. Folglich ist das Sofortdrehmoment für die erste Kalibrierung 300 im Verhältnis zu der zweiten Kalibrierung 304 um nicht weniger als 40 Nm (z. B. 21 %) verringert. Umgekehrt ist die Luftströmung für die dritte Kalibrierung 308 ähnlich der der zweiten Kalibrierung 304 und führt sie zu einer Verringerung des Sofortdrehmoments von nur 8 Nm (z. B. 4 %).
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4 stellt beispielhafte Ladedruck-Ansprechverhalten und gewählte Ladedruckausgaben des DTS-Moduls
220 dar, die der ersten Kalibrierung
300, der zweiten Kalibrierung
304 und der dritten Kalibrierung
308 entsprechen. Ein beispielhaftes Ladedruckansprechen, das dem angewiesenen Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost entspricht, ist bei
400 gezeigt. Ein Ladedruckansprechen, das dem gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert
entspricht, ist bei 404 gezeigt. Wie oben beschrieben wurde, entspricht der gewählte Einlasskrümmerdruck-Sollwert
dem tatsächlich gemessenen Einlasskrümmerdruck
(z. B. gemäß der dritten Kalibrierung
308), bis der tatsächlich gemessene Einlasskrümmerdruck
wie bei 408 gezeigt ist, innerhalb des Schwellenabstands
des angewiesenen Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
pBoost liegt. Dementsprechend nimmt das Ladedruckansprechen des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
404 bei 408 abrupt zu, um sich an das Ladedruckansprechen anzupassen, das dem angewiesenen Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost 400 entspricht.
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Nun anhand von
5 beginnt ein beispielhaftes Verfahren
500 zum Erzeugen eines Ziel-Einlasskrümmerdruck-Sollwerts gemäß der vorliegenden Offenbarung bei 504. Bei
508 bestimmt das Verfahren
500 kalibrierte Werte, die der Sollwertberechnung entsprechen. Zum Beispiel können die kalibrierten Werte das Liefergrad-Kalibrierungskennfeld η
υ0 und den Schwellenabstand
enthalten, sind sie darauf aber nicht beschränkt. Wie oben beschrieben wurde, können die kalibrierten Werte gemäß den gewünschten NOx-Emissions- und Rußpegeln und dem gewünschten Drehmomentansprechen bestimmt werden.
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Bei
512 empfängt das Verfahren
500 (z. B. das Steuermodul
200) einen oder mehrere angewiesene Sollwerte (z. B. den Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und den Luftmassendurchfluss-Sollwert
WAir ) und den gemessenen Einlasskrümmerdruck
Bei
516 wählt das Verfahren
500 (z. B. das DTS-Modul
220) auf der Grundlage des Schwellenabstands
zwischen dem Einlasskrümmerdruck-Sollwert
pBoost und dem gemessenen Einlasskrümmerdruck
und gibt es den gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwert
dementsprechend aus.
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Bei
520 berechnet das Verfahren
500 (z. B. das Liefergradmodul
224) auf der Grundlage des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
das kompensierte Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziel
Bei
524 berechnet das Verfahren
500 (z. B. das Modul
204 für die Transformation statischer Sollwerte) auf der Grundlage des kompensierten Zylinder-Gesamtmassendurchfluss-Ziels
des gewählten Einlasskrümmerdruck-Sollwerts
und des Luftmassendurchfluss-Sollwerts
WAir die Zielsollwerte einschließlich des Kompressordruckverhältnis-Sollwerts
βc und des Verbrennungsgasverhältnis-Sollwerts
BGRIntk .
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Bei 528 steuert das Verfahren 500 (z. B. das Mehrgrößensteuermodul 216)
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Die vorstehende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Schutzumfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt sein, da andere Änderungen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche hervorgehen. Selbstverständlich können ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obgleich jede der Ausführungsformen oben als mit bestimmten Merkmalen beschrieben worden ist, können ferner ein oder mehrere dieser in Bezug auf irgendeine Ausführungsform der Offenbarung beschriebenen Merkmale in und/oder zusammen mit Merkmalen irgendeiner der anderen Ausführungsformen implementiert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus und Vertauschungen einer oder mehrerer Ausführungsformen mit einer anderer bleiben im Schutzumfang der Offenbarung.
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Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) sind unter Verwendung verschiedener Begriffe einschließlich „verbunden“, „in Eingriff“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „auf‟, „über“, „unter“ und „angeordnet“ beschrieben. Wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der obigen Offenbarung nicht explizit als „direkt“ beschrieben ist, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Element keine anderen dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind, kann sie aber ebenfalls eine indirekte Beziehung sein, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Element ein oder mehrere (entweder räumlich oder funktional) dazwischenliegende Elemente vorhanden sind. Wie die Formulierung wenigstens eines von A, B und C hier verwendet ist, soll sie ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen ODER bedeuten und ist sie nicht in der Bedeutung „wenigstens eines von A, wenigstens eines von B und wenigstens eines von C“ zu verstehen.
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In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angegeben ist, allgemein den Informationsfluss (wie etwa von Daten oder Anweisungen), der für die Darstellung von Interesse ist. Wenn z. B. ein Element A und ein Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, für die Darstellung aber von dem Element A zu dem Element B übertragene Informationen relevant sind, kann der Pfeil von dem Element A zu dem Element B weisen. Dieser einfachgerichtete Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von dem Element B zu dem Element A übertragen werden. Ferner kann für von dem Element A zu dem Element B gesendete Informationen das Element B Anforderungen für die Informationen an das Element A senden oder deren Quittierungen empfangen.
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In dieser Anmeldung einschließlich in den folgenden Definitionen kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine Kombinationslogikschaltung; eine frei programmierbare logische Anordnung (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die durch die Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der Obigen wie etwa in einem Ein-Chip-System beziehen, ein Teil davon sein oder sie enthalten.
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Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. Gemäß einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen enthalten, die mit einem lokalen Netz (LAN), mit dem Internet, mit einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder mit Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität irgendeines gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind, verteilt sein. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (auch als entferntes Modul oder Cloud-Modul bekannt) einige Funktionalität im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
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Der Begriff Code, wie er oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil des Codes oder allen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die einen Teil oder allen Code von einem oder von mehreren Modulen zusammen mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ausführt. Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chipplättchen, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Chipplättchen, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der Obigen. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil von oder allen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die einen Teil oder allen Code von einem oder mehreren Modulen zusammen mit zusätzlichen Speichern speichert.
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Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hier verwendet ist, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich (wie etwa in einer Trägerwelle) durch ein Medium ausbreiten; somit kann der Begriff computerlesbares Medium als konkret und nichttransitorisch angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele eines nichttransitorischen, konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbarere Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine Masken-Nur-Lese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine statische Schreib-Lese-Speicherschaltung oder eine dynamische Schreib-Lese-Speicherschaltung), magnetische Ablagespeichermedien (wie etwa ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Ablagespeichermedien (wie etwa eine CD, eine DVD oder eine Blu-Ray-Disc).
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Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen durch Konfigurieren eines Universalcomputers zum Ausführen einer oder mehrerer bestimmter Funktionen, die in Computerprogrammen verkörpert sind, erzeugten Spezialcomputer implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Ablaufplankomponenten und anderen Elemente, die oben beschrieben sind, dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit eines erfahrenen Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
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Die Computerprogramme enthalten durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die in wenigstens einem nichttransitorischen, konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Außerdem können die Computerprogramme gespeicherte Daten enthalten oder sich auf sie stützen. Die Computerprogramme können ein Basis-Eingabe/Ausgabe-System (BIOS), das mit Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers zusammenwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
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Die Computerprogramme können enthalten: (i) beschreibenden Text, der zu parsen ist, wie etwa HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der durch einen Compiler aus Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Compilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Nur als Beispiele kann Quellcode unter Verwendung einer Syntax aus Sprachen einschließlich C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language, 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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