DE10206155A1 - Anpassung einer Fahrerforderung an atmosphärische Bedingungen - Google Patents

Anpassung einer Fahrerforderung an atmosphärische Bedingungen

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Abstract

Eine Anlage und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern umfassen das Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments, das Ermitteln eines vom Fahrer geforderten Drehmoments anhand einer momentanen Gaspedalposition und von Bezugsumgebungsbedingungen sowie das Steuern des Motors, so dass er den niedrigeren Wert eines vom Fahrer geforderten Drehmoments entsprechend den Bezugsumgebungsbedingungen und einen kalibrierbaren Prozentsatzes des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments entsprechend den momentanen Umgebungsbedingungen liefert. Ein ähnliches Drehmoment wie auf Meeresspiegel wird auf großen Höhen für eine bestimmte niedrige Pedalposition geliefert, wobei es gleichmäßig in das momentan verfügbare Spitzendrehmoment übergeführt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern mit einem elektronisch gesteuerten Luftdurchsatz zur Ermöglichung einer ähnlichen Abtriebsdrehmomenteigenschaft bei unterschiedlichen atmosphärischen Bedingungen.
2. Stand der Technik
Es wurden verschiedene Motorsteuerstrategien entwickelt, um Änderungen der verfügbaren Motorleistung bzw. Drehzahl aufgrund von Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur und Luftdruck, auszugleichen. Bei Fahren eines Fahrzeugs in großer Höhe scheinen zum Beispiel herkömmliche mechanische Drosselklappensteuersysteme verglichen mit Meeresspiegel oder geringeren Höhen über den gesamten Bereich der Gaspedalpositionen zäh oder untermotorisiert. Dies führte auch zu Problemen beim Kalibrieren der Schaltpunkte bei Automatikgetrieben, die häufig auf Gaspedalposition beruhten, da die gleiche Pedalposition abhängig von den Umgebungsbetriebsbedingungen zu einem unterschiedlichen Abtriebsdrehmoment führte.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anlage und ein Verfahren zum Steuern eines Motors zur Hand zu geben, welches eine gleichmäßige und kontinuierliche Zunahme des Raddrehmoments relativ zur Gaspedalposition bei jeder Höhe und Umgebungstemperatur erzeugt, während es das gleiche Drehmoment bei einer bestimmten Pedalposition bei allen Höhen und Umgebungstemperaturen bietet, wenn ausreichend Drehmoment verfügbar ist.
Bei der Durchführung der obigen Aufgabe sowie weiterer Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen eine Anlage und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern das Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments, das Ermitteln eines vom Fahrer geforderten Drehmoments anhand einer momentanen Gaspedalposition und Bezugsumgebungsbedingungen und das Steuern des Motors, um das Geringere eines vom Fahrer geforderten Drehmoments und eines kalibrierbaren Prozentsatzes des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments zu liefern.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum Beispiel liefert die vorliegende Erfindung bei einer bestimmten niedrigen Pedalposition bei großen Höhen ein ähnliches Drehmoment wie auf Meeresspiegel, bei gleichmäßigem Übergang zu dem momentan verfügbaren Spitzendrehmoment. Von manchen Fahrern wird das bei großer Höhe bei niedrigeren Pedalpositionen verfügbare größere Drehmoment bevorzugt. Zudem liefert die vorliegende Erfindung einen auf einem Modell beruhenden Ansatz, welcher weniger Kalibrierungsarbeit erfordert und robuster auf geplante Folgen reagiert, die sich andernfalls von einem komplexere Kalibrierungen erfordernden Ansatz ergeben können.
Die obigen Vorteile sowie weitere Vorteile, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen in Verbindung mit den Begleitzeichnungen besser hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches den Betrieb einer Ausführung einer Anlage bzw. eines Verfahrens zum Steuern eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 und 3 sind Flussdiagramme, welche den Betrieb einer Ausführung für eine Anlage bzw. ein Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und
Fig. 4 ist eine Kurvendarstellung, welche den Betrieb der vorliegenden Erfindung verglichen mit einigen Ansätzen des Stands der Technik zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG(EN)
Wie für den Durchschnittsfachmann ersichtlich ist die vorliegende Erfindung von der besonderen zugrunde liegenden Motortechnologie und Motorkonfiguration unabhängig. Somit kann die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl von Verbrennungsmotorarten verwendet werden, um für eine entsprechende Gaspedalposition in großer Höhe ein ähnliches Drehmoment wie auf Meereshöhe zu liefern. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung neben Direkteinspritzmotoren mit Schichtladung (DISC) oder Direkteinspritzmotoren mit Fremdzündung (DISI), welche VCT- oder variable Ventilsteuerungsmechanismen in Kombination mit oder an Stelle einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe verwenden, auch in herkömmlichen Motoren zur Steuerung des Luftdurchsatzes verwendet werden.
In Fig. 1 wird ein Blockdiagramm gezeigt, welches eine Motorsteuerungsanlage und ein Motorsteuerungsverfahren für einen repräsentativen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Anlage 10 umfasst vorzugsweise einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, stellvertretend durch Zylinder 12 dargestellt, mit entsprechenden Brennräumen 14. Wie für einen Durchschnittsfachmann erkennbar ist, umfasst die Anlage 10 verschiedene Sensoren und Stellantriebe zur Verwirklichung der Steuerung des Motors. Es können ein oder mehrere Sensoren oder Stellantriebe für jeden Zylinder 12 vorgesehen werden oder es kann ein einziger Sensor oder Stellantrieb für den Motor vorgesehen werden. Zum Beispiel kann jeder Zylinder 12 vier Stellantriebe umfassen, welche die Einlassventile 16 und die Auslassventile 18 antreiben, während nur ein einziger Kühlmitteltemperaturfühler 20 enthalten ist.
Die Anlage 10 umfasst vorzugsweise ein Steuergerät 22 mit einem Mikroprozessor 24 in Verbindung mit verschiedenen maschinell lesbaren Speichermedien. Die maschinell lesbaren Speichermedien umfassen beispielsweise vorzugsweise einen leistungsabhängigen Speicher sowie einen leistungsunabhängigen Speicher in einem Festwertspeicher (ROM) 26, einen Arbeitsspeicher (RAM) 28 und einen Erhaltungsspeicher (KAM) 30. Wie einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet bekannt ist, kann der KAM 30 zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden, während das Steuergerät 22 abgeschaltet, aber mit der (nicht abgebildeten) Fahrzeugbatterie verbunden ist. Die maschinell lesbaren Speichermedien können mit Hilfe einer aus einer Vielzahl bekannter Speichervorrichtungen, zum Beispiel PROMs, EPROMs, EEPROMs, Blitzspeicher, oder einer anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinations- Speichervorrichtung, die Daten speichern kann, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, und die vom Mikroprozessor 24 beim Steuern des Motors verwendet werden, implementiert werden. Die maschinell lesbaren Speichermedien können auch Diskettenspeicher, DC-Roms, Festplatten und ähnliches umfassen. Der Mikroprozessor 24 steht mit den verschiedenen Sensoren und Stellantrieben mittels einer Eingangs-/Ausgangsschnittstelle (I/O) 32 in Verbindung. Natürlich könnte die vorliegende Erfindung mehr als ein physikalisches Steuergerät, wie zum Beispiel das Steuergerät 22, verwenden, um eine Motor/Fahrzeugsteuerung abhängig von der bestimmten Anwendung zu realisieren.
Bei Betrieb gelangt Luft durch den Einlass 34, wo sie über einen Einlasskrümmer, der im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet wird, zu den mehreren Zylindern verteilt werden kann. Die Anlage 10 umfasst vorzugsweise einen Luftmassensensor 38, welcher ein entsprechendes Signal (MAF) zum Steuergerät 22 liefert, welches die Luftmasse angibt. Der Luftmassensensor 38 kann auch einen Temperaturfühler umfassen, um ein entsprechendes Signal (ACT) zu liefern, das die Ansauglufttemperatur anzeigt. Wenn kein Luftmassensensor und/oder Temperaturfühler vorhanden ist, können entsprechende Luftmassenwerte und Ansauglufttemperaturen aus verschiedenen anderen Motorbetriebsparametern abgeleitet werden. Eine Drosselklappe 40 kann zum Modulieren der Luftmasse durch den Einlass 34 während bestimmter Betriebsarten verwendet werden. Falls vorhanden, wird die Drosselklappe 40 vorzugsweise durch einen geeigneten Stellantrieb 42 anhand eines von dem Steuergerät 22 erzeugten entsprechenden Drosselklappenpositionssignals elektronisch gesteuert. Ein Drosselklappenpositionssensor 44 liefert ein Feedbacksignal (TP), das dem Steuergerät 22 die tatsächliche Position der Drosselklappe 40 anzeigt, um die Regelung der Position der Drosselklappe 40 zu implementieren.
Wie in Fig. 1 gezeigt kann ein Ansaugunterdruckfühler 46 verwendet werden, um ein Signal (MAP) zu liefern, das dem Steuergerät 22 den Ansaugdruck anzeigt. Durch den Einlasskrümmer 36 strömende Luft gelangt durch eine geeignete Steuerung eines oder mehrerer Einlassventile 16 in den Brennraum 14. Die Einlassventile 16 und die Auslassventile 18 können für Anwendungen mit variabler Ventilzeitsteuerung oder variabler Nockensteuerung durch das Steuergerät 22 jeweils direkt oder indirekt gesteuert werden. Alternativ können die Einlassventile 16 und die Auslassventile 18 mit Hilfe einer herkömmlichen Nockenwellenanordnung gesteuert werden. Ein Kraftstoffeinspritzventil 48 spritzt für den momentanen Betriebsmodus abhängig von einem vom Steuergerät 22, das vom Fahrer 50 weiterverarbeitet wird, erzeugten Signal (FPW) eine geeignete Menge Kraftstoff in einem oder mehreren Einspritzvorgängen ein. Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorgänge beruht im Allgemeinen auf der Position des Kolbens 52 in dem Zylinder 12. Angaben zur . Position werden von einem geeigneten Sensor 54 erhalten, welcher ein Positionssignal (PIP), das die Drehposition der Kurbelwelle 56 anzeigt, liefert. Zu dem geeigneten Zeitpunkt erzeugt das Steuergerät 22 während des Verbrennungstakts ein Zündsignal (SA), welches von der Zündanlage 58 zur Steuerung der Zündkerze 60 und der Einleitung der Verbrennung in dem Raum 14 verarbeitet wird.
Das Steuergerät 22 (oder eine herkömmliche Nockenwellenanordnung) steuert ein bzw. mehrere Auslassventile 18, so dass das verbrannte Luft-/Kraftstoffgemisch durch einen Abgaskrümmer abgelassen wird. Ein Abgassauerstoffsensor 62 liefert dem Steuergerät 22 ein Signal (EGO), welches den absoluten oder relativen - Sauerstoffgehalt der Abgase anzeigt. Dieses Signal kann zur Anpassung des Luft- /Kraftstoffverhältnisses oder zur Steuerung der Betriebsart eines oder mehrerer Zylinder verwendet werden. Abgase werden durch den Abgaskrümmer und durch erste und zweite Emissionssteuervorrichtungen 64 und 66 geleitet, welche zum Beispiel einen Katalysator umfassen können, bevor sie an die Umgebungsluft abgelassen werden.
Erfindungsgemäß passt das Steuergerät 22 das vom Fahrer geforderte Drehmoment an, um eine gleichmäßige und kontinuierliche Zunahme des Raddrehmoments relativ zu einer Gaspedalposition bei jeder Höhe und Umgebungstemperatur zu liefern, während es das gleiche Drehmoment für eine bestimmte Gaspedalposition bei allen Höhen und Umgebungstemperaturen falls vorhanden durch eine geeignete Luftdurchsatzsteuerung liefert, die zum Beispiel durch eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe vorgesehen werden kann. Die vorzugsweise durch das Steuergerät 22 implementierte Steuerungsstrategie eliminiert bei hohen Pedalwinkeln und großen Höhen das Gefühl eines reaktionsschwachen Pedals, während sie gleichzeitig ein höheres "Meeresspiegel"-Drehmoment bei gleicher Pedalposition bewahrt, wenn für die momentanen Umgebungsluftbedingungen ausreichend Drehmoment verfügbar ist.
Die Diagramme der Fig. 2 und 3 geben im Allgemeinen den Betrieb einer Ausführung einer Anlage bzw. eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wieder. Wie für einen Durchschnittsfachmann nachvollziehbar ist, können die Diagramme eine beliebige bzw. mehrere einer Reihe bekannter Verarbeitungsstrategien darstellen, zum Beispiel ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading usw. Somit können verschiedene gezeigte Schritte oder Funktionen in der gezeigten Reihenfolge parallel durchgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Abarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu verwirklichen, sondern ist zur einfacheren Darstellung und Beschreibung vorgegeben. Wenngleich dies nichtausdrücklich gezeigt wird, wird ein Durchschnittsfachmann doch erkennen, dass einer oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise werden erfindungsgemäße Anlagen oder Verfahren vorrangig in der von einem Motorsteuergerät auf Mikroprozessorbasis ausgeführten Software implementiert. Natürlich kann die Steuerlogik abhängig von der jeweiligen Anwendung in der Software, der Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware implementiert werden. Bei Implementierung in der Software ist die Steuerlogik vorzugsweise in einem maschinell lesbaren Speichermedium mit gespeicherten Daten vorgesehen, die von einem Rechner zum Steuern des Motors ausgeführten Befehle darstellen. Das maschinell lesbare Speichermedium bzw. die maschinell lesbaren Speichermedien können eines einer Reihe von bekannten physikalischen Vorrichtungen sein, welche zur vorübergehenden oder ständigen Speicherung ausführbarer Befehle und der damit verbundenen Kalibrierungsangaben, Betriebsvariablen usw. elektrische, magnetische und/oder optische Vorrichtung verwenden.
Unter Bezug auf Fig. 2 zeigt der Block 150 nun die Feststellung, ob ein Getriebegang manuell gewählt wurde. In einer Ausführung wird eine Statusmarkierung geprüft um zu ermitteln, ob ein manuelles Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe bei dem Fahrzeug vorliegt. Ferner prüfen mit Automatikgetriebe konfigurierte Fahrzeuge einen Betriebsparameter, der mit dem vom Fahrer gewählten Gang in Verbindung steht. Ist das Fahrzeug mit einem manuellen Getriebe oder einem Automatikgetriebe mit einem manuell gewählten Gang (wie zum Beispiel 3, 2, Langsam usw., jedoch nicht Fahren oder Spargang) konfiguriert, dann wird die Fahrerforderung in Einheiten des gewünschten Motordrehmoments berechnet, wie dies durch Block 152 dargestellt wird.
Zur Berechnung der Fahrerforderung in Einheiten des gewünschten Motordrehmoments, wie durch Block 152 dargestellt, wird das momentan verfügbare maximale oder Spitzendrehmoment wie durch Block 154 gezeigt ermittelt. Vorzugsweise beruht das momentan verfügbare maximale oder Spitzendrehmoment auf momentanen Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Luftdruck und Temperatur. Wie nachstehend eingehender beschrieben wird, kann die Temperatur eines einer Reihe von Betriebsparameter einschließlich Ansauglufttemperatur (ACT), Kühlmitteltemperatur (ECT) usw. repräsentieren.
Zur Ermittlung des momentan verfügbaren Spitzendrehmoments, wie durch Block 154 dargestellt, wird mit Hilfe des Höchstwerts für die Gaspedalposition (PP) und des momentanen Werts für die Motordrehzahl (Es) ein Tabellenlesen durchgeführt. Vorzugsweise umfasst die Tabelle kalibrierbare Werte für das verschiedenen Gaspedalpositionen bei Bezugsumgebungsbedingungen entsprechende gewünschte Motordrehmoment, wie zum Beispiel Standardtemperatur- und Druckbedingungen (STP). In einer Ausführung entsprechen die Bezugsbedingungen einem Luftdruck von etwa 29,92 mmHg und einer Ansauglufttemperatur von etwa 100°F (37,7°C).
Der für STP ermittelte Höchst- oder Spitzendrehmomentwert, wie durch Block 156 veranschaulicht, wird dann an die momentanen Umgebungsbedingungen angepasst, wie durch Block 158 veranschaulicht. In einer Ausführung wird das geforderte Spitzendrehmoment mit Hilfe eines Anpassungsfaktors, wie durch die Blöcke 160-­ 164 dargestellt, an den momentanen Luftdruck und die Ansauglufttemperatur angepasst. Der Luftanpassungsfaktor gibt im Allgemeinen das Verhältnis der Luftmasse bei den momentanen Luftdruck- und Ansauglufttemperaturbedingungen zur Luftmasse bei Bezugsbedingungen wieder. Der Luftanpassungsfaktor findet im Allgemeinen auf das in dieser Implementierung indizierte Drehmoment Anwendung. Somit werden verschiedene Verluste zu dem Bremsdrehmoment addiert (z. B. aufgrund von Reibung usw.), um das Bremsdrehmoment vor der Multiplikation mit dem Anpassungsfaktor in das indizierte Drehmoment umzuwandeln. Diese Verluste werden dann subtrahiert, um wieder ein gewünschtes Drehmoment zu erhalten, wie dies nachstehend eingehend beschrieben wird.
Block 160 ermittelt das indizierte Drehmoment anhand verschiedener Drehmomentverluste und des zuvor ermittelten Bremsdrehmoments durch Addieren der Verluste zu dem Bremsdrehmoment, wie dies vorstehend erwähnt wurde. Dann ermittelt Block 162 einen Luftanpassungsfaktor, welcher vorzugsweise in einer durch Kühlmitteltemperatur (ETC) und Ansauglufttemperatur (ACT) indizierten Kalibrierungstabelle zu finden ist, welcher dann mit einem Verhältnis des momentanen Luftdrucks (BH) zu dem Bezugswert für den Luftwert, typischerweise 29,92 mmHg, multipliziert wird. Nach Anpassen des indizierten Drehmoments durch Multiplizieren mit dem Luftanpassungsfaktor addiert Block 164 die Drehmomentverluste, um das momentan verfügbare maximale Bremsdrehmoment zu ermitteln, was durch Block 154 wiedergegeben wird.
Block 166 von Fig. 2 ermittelt ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment anhand einer momentanen Gaspedalposition und der Bezugsumgebungsbedingungen. In der gezeigten Ausführung wird das vom Fahrer geforderte Drehmoment anhand einer nach momentaner Motordrehzahl (Es) und Gaspedalposition (PP) indizierten Verweistabelle ermittelt, wobei die Bezugsumgebungsbedingungen einem Luftdruck von 29,92 mmHg und einer Ansauglufttemperatur von 100°F (37,7°C) entsprechen. Dann wird das Übergangsdrehmoment wie durch Block 168 dargestellt ermittelt.
Das Übergangsdrehmoment sieht eine gleichmäßige und kontinuierliche Drehmomentzunahme zwischen dem vom Fahrer geforderten Drehmoment anhand der Bezugsumgebungsbedingungen und dem momentan verfügbaren maximalen Drehmoment anhand der momentanen Umgebungsbedingungen vor. In einer Ausführung wird das Übergangsdrehmoment durch eine Funktion basierend auf der momentanen Gaspedalposition (PP) implementiert, wie durch Block 170 dargestellt. In dieser Ausführung ist das Übergangsdrehmoment ein kalibrierbarer Prozentsatz (K1) des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments für Pedalpositionen unterhalb eines ersten Schwellenwerts (X niedrig), eines zweiten kalibrierbaren Prozentsatzes (K2) für Gaspedalpositionen über einem zweiten Schwellenwert (X hoch) und wird zwischen den Schwellenwerten linear interpoliert. Die folgenden Werte sind repräsentative Werte für eine typische Anwendung:
X niedrig = 8
X hoch = 20
K1 = 0,9 oder 90%
K2 = 1,0 oder 100%
Der Motor wird so gesteuert, dass er den niedrigeren Wert des vom Fahrer geforderten Drehmoments entsprechend den Bezugsumgebungsbedingungen und des kalibrierbaren Prozentsatzes des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments entsprechend den momentanen Umgebungsbedingungen liefert, wie durch Block 172 dargestellt. Wie dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, kann das Motordrehmoment durch Steuern von Kraftstoff, Luftdurchsatz und/oder Zündung gesteuert werden.
Wenn Bock 150 von Fig. 2 ermittelt, dass ein Automatikgetriebe vorhanden ist und ein Automatikgang (beispielsweise Fahren oder Spargang) gewählt wurde, dann läuft die Verarbeitung wie durch Block 164 und das Flussdiagramm von Fig. 3 gezeigt weiter ab. In diesem Fall wird die Fahrerforderung vorzugsweise in Einheiten des Abtriebswellendrehmoments ermittelt oder berechnet, wie durch Block 186 dargestellt. Das momentan verfügbare maximale oder Spitzendrehmoment wird wie durch Block 188 dargestellt ermittelt. Vorzugsweise wird das momentan verfügbare Spitzendrehmoment zuerst durch Ermitteln des verfügbaren Spitzendrehmoments für Bezugsumgebungsbedingungen entsprechend einer maximalen Gaspedalposition und der momentanen Abtriebswellendrehzahl (OS) ermittelt, wie durch Block 190 gezeigt. Dieser Wert wird dann an die momentanen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel dem Luftdruck und der Ansauglufttemperatur, angeglichen, wie durch Block 192 dargestellt. Vorzugsweise wandelt die Anpassung an die momentanen Umgebungsbedingungen das Abtriebswellendrehmoment anhand der momentanen Übersetzung (GR), des Drehmomentwandlerverhältnisses (TCR) und der Verluste in ein angegebenes Motordrehmoment um. Vorzugsweise sind die Verluste in einer Tabelle enthalten, welche eine Funktion der Motordrehzahl, des Ansaugunterdrucks, der Kühlmitteltemperatur und des Betriebszustands verschiedenen Zubehörs sein kann, wie dies zum Beispiel eingehender in dem US-Patent Nr. 5,241,855 beschrieben wird. Dann ermittelt Block 196 anhand einer Kühlmitteltemperatur (ECT) und einer Ansauglufttemperatur (ACT) aus der Verweistabelle einen Luftanpassungsfaktor, der dann mit einem Verhältnis des momentanen Luftdrucks relativ; zu dem Bezugsluftdruck multipliziert wird. Dann werden die Verluste zu dem vom Motor indizierten Drehmoment addiert, um das Motorbremsdrehmoment zu ermitteln, welches dann in ein Abtriebswellendrehmoment umgewandelt wird, wie durch Block 198 dargestellt.
Nach Ermitteln des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments, wie durch Block 188 dargestellt, wird das vom Fahrer geforderte Drehmoment aus einer Verweistabelle anhand der Abtriebswellendrehzahl und der Gaspedalposition bei den Bezugsumgebungsbedingungen ermittelt, wie durch Black 200 dargestellt. Ein Übergangsdrehmoment wird dann ermittelt, wie durch Blöcke 202 und 204 dargestellt und wie vorstehend unter Bezug auf Block 168 und Block 170 beschrieben. Dann wird der Motor so gesteuert, dass er den niedrigeren Wert des vom Fahrer geforderten Drehmoments und des Übergangsdrehmoments liefert, wie durch Block 206 dargestellt.
Unter Bezug auf Fig. 4 wird nun eine den Betrieb der vorliegenden Erfindung verglichen mit Steuerstrategien des Stands der Technik veranschaulichende Kurve gezeigt. Die Kurve zeigt das Drehmomentverhalten als Funktion der Gaspedalposition bei einer bestimmten Motordrehzahl. Linie 220 stellt das Drehmoment bei Bezugsumgebungsbedingungen dar, wie zum Beispiel auf Meeresspiegel. Linie 222 repräsentiert eine herkömmliche Anlage, welche keine bei einem niedrigeren Luftdruck, wie er bei größeren Höhen vorkommen würde, betriebene elektronische Luftdurchsatzsteuerung aufweist. Wie durch Linie 222 gezeigt, ist über den gesamten Betriebsbereich das bei einem niedrigeren Luftdruck für eine bestimmte Pedalposition vorgesehene Drehmoment niedriger als das bei dem höheren Luftdruck vorgesehene Drehmoment. Linie 224 stellt den Betrieb der vorliegenden Erfindung bei gleichem Luftdruck wie Linie 222 dar (entsprechend einem Betrieb bei größeren Höhen). Wie durch Linie 224 gezeigt, sieht die vorliegende Erfindung über einen großen Teil des Betriebsbereichs das gleiche Abtriebsdrehmoment wie durch Linie 220 gezeigt vor. Zwischen den Punkten 226 und 228 geht das Drehmoment zwischen dem für die Bezugsumgebungsbedingungen vorgesehenen Drehmoment und dem momentan verfügbaren maximalen Drehmoment, welches anhand der momentanen Umgebungsbedingungen wie vorstehend beschrieben ermittelt wird, gleichmäßig über. Somit liefert die vorliegende Erfindung für eine bestimmte Pedalposition bei allen Höhen und Umgebungstemperaturen wo möglich das gleiche Drehmoment, d. h. bis zu Punkt 226. Ferner sieht die vorliegende Erfindung durch Ineinanderübergehen bzw. Anpassen des Drehmoments zwischen den Punkten 226 und 228 eine gleichmäßige und kontinuierliche Zunahme des Drehmoments gegenüber der Pedalposition bei jeder Höhe und Umgebungstemperatur vor.
Es wurde zwar eingehend die beste Art der Durchführung der Erfindung beschrieben, doch wird der Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungen für das Umsetzen der durch die folgenden Patentansprüche definierten Erfindung erkennen.

Claims (20)

1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern mit einem elektronisch gesteuerten Luftdurchsatz, wobei das Verfahren umfasst:
Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments anhand der momentanen Umgebungsbedingungen.
Ermitteln eines vom Fahrer geforderten Drehmoments anhand einer momentanen Gaspedalposition und von Bezugsumgebungsbedingungen und
Steuern des Motors, um den niedrigeren Wert eines vom Fahrer geforderten Drehmoments entsprechend den Bezugsumgebungsbedingungen und eines kalibrierbaren Prozentsatzes des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments entsprechend den momentanen Umgebungsbedingungen zu liefern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments umfasst:
Ermitteln des geforderten Drehmoments entsprechend der momentanen Motordrehzahl und einer maximalen Gaspedalposition und
Anpassen des geforderten Drehmoments anhand des momentanen Luftdrucks und eines mit den Bezugsumgebungsbedingungen verbundenen Luftdrucks.
3. Verfahren nach Anspruch 2, welches weiterhin umfasst: Anpassen des geforderten Drehmoments anhand der momentanen Kühlmitteltemperatur und der momentanen Motoransauglufttemperatur.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments umfasst:
Ermitteln eines geforderten Bremsdrehmoments entsprechend der momentanen Motordrehzahl und einer maximalen Gaspedalposition anhand der Bezugsumgebungsbedingungen;
Anpassen des geforderten Bremsdrehmoments anhand von Reibungsverlusten, um ein gefordertes indiziertes Drehmoment zu ermitteln;
Ermitteln eines Luftanpassungsfaktors anhand der momentanen Kühlmitteltemperatur, der momentanen Ansauglufttemperatur und des momentanen Luftdrucks;
Anpassen des geforderten indizierten Drehmoments anhand des Luftanpassungsfaktors und
Addieren der Reibungsverluste zu dem angepassten geforderten indizierten Drehmoment, um das momentan verfügbare maximale Drehmoment zu ermitteln.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsumgebungsbedingungen den Umgebungsbedingungen auf Meeresspiegel entsprechen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsumgebungsbedingungen einen Luftdruck von etwa 29,9 mm Hg und eine Ansauglufttemperatur von etwa 100°F (37,7°C) umfassen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst:
Ermitteln, ob ein Getriebegang manuell gewählt wurde;
wobei das vom Fahrer geforderte Drehmoment und das maximale verfügbare Drehmoment ein Motordrehmoment darstellen, wenn ein Getriebegang manuell gewählt wurde, und das vom Fahrer geforderte Drehmoment und das maximale verfügbare Drehmoment ansonsten ein Abtriebswellendrehmoment darstellen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebegang bei einem Automatikgetriebe manuell gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Automatikgetriebe Fahren oder Spargang gewählt ist und der Schritt des Ermittelns eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments umfasst:
Ermitteln des geforderten Abtriebswellendrehmoments entsprechend einer momentanen Abtriebswellendrehzahl und einer maximalen Gaspedalposition;
Anpassen des geforderten Abtriebswellendrehmoments anhand des momentanen Luftdrucks, der Kühlmitteltemperatur und der Ansauglufttemperatur relativ zum mit den Bezugsumgebungsbedingungen in Verbindung stehenden Luftdruck, Kühlmitteltemperatur und Ansauglufttemperatur.
10. Verfahren nach Anspruch 9, welches weiterhin umfasst: Umwandeln des geforderten Abtriebswellendrehmoments in ein entsprechendes vom Motor indiziertes Drehmoment vor dem Anpassen des geforderten Abtriebswellendrehmoments.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umwandelns das Umwandeln des geforderten Abtriebswellendrehmoments in ein entsprechendes vom Motor indiziertes Drehmoment anhand einer momentanen Übersetzung und eines momentanen Drehmomentwandlerverhältnisses umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kalibrierbare Prozentsatz des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments auf der momentanen Gaspedalposition beruht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der kalibrierbare Prozentsatz konstant ist, wenn die Gaspedalposition unter einem ersten Schwellenwert liegt oder über einem zweiten Schwellenwert liegt und zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert linear variiert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der kalibrierbare Prozentsatz einem ersten konstanten Wert entspricht, wenn die Gaspedalposition unter dem ersten Schwellenwert liegt, und einem zweiten konstanten Wert entspricht, wenn die Gaspedalposition über dem zweiten Schwellenwert liegt.
15. Maschinell lesbares Speichermedium mit gespeicherten Daten, welche von einem Rechner ausführbare Befehle zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern mit einem elektronisch gesteuerten Luftdurchsatz darstellen, wobei das maschinell lesbare Speichermedium umfasst:
Befehle zum Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments anhand der momentanen Umgebungsbedingungen;
Befehle zum Ermitteln eines vom Fahrer geforderten Drehmoments anhand einer momentanen Gaspedalposition und von Bezugsumgebungsbedingungen und
Befehle zum Steuern des Motors, um den niedrigeren Wert eines vom Fahrer geforderten Drehmoments entsprechend den Bezugsumgebungsbedingungen und eines kalibrierbaren Prozentsatzes des momentan verfügbaren maximalen Drehmoments entsprechend den momentanen Umgebungsbedingungen zu liefern.
16. Maschinell lesbares Speichermedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle zum Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments umfassen:
Befehle zum Ermitteln des geforderten Drehmoments entsprechend einer momentanen Motordrehzahl und einer maximalen Gaspedalposition und
Befehle zum Anpassen des geforderten Drehmoments anhand des momentanen Luftdrucks und eines mit den Bezugsumgebungsbedingungen in Verbindung stehenden Luftdrucks.
17. Maschinell lesbares Speichermedium nach Anspruch 16, welches weiterhin umfasst: Befehle zum Anpassen des geforderten Drehmoments anhand der momentanen Kühlmitteltemperatur und der momentanen Motoransauglufttemperatur.
18. Maschinell lesbares Speichermedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle zum Ermitteln eines momentan verfügbaren maximalen Drehmoments umfassen:
Befehle zum Ermitteln eines geforderten Bremsdrehmoments entsprechend einer momentanen Motordrehzahl und einer maximalen Gaspedalposition anhand der Bezugsumgebungsbedingungen;
Befehle zum Anpassen des geforderten Bremsdrehmoments anhand von Reibungsverlusten, um ein gefordertes indiziertes Drehmoment zu ermitteln;
Befehle zum Ermitteln eines Luftanpassungsfaktors anhand der momentanen Kühlmitteltemperatur, der momentanen Ansauglufttemperatur und des momentanen Luftdrucks;
Befehle zum Anpassen des geforderten indizierten Drehmoments anhand des Luftanpassungsfaktors und
Befehle zum Addieren der Reibungsverluste zu dem angepassten geforderten indizierten Drehmoment, um das momentan verfügbare maximale Drehmoment zu ermitteln.
19. Maschinell lesbares Speichermedium nach Anspruch 15, welches weiterhin umfasst: Befehle zum Ermitteln, ob ein Getriebegang manuell gewählt wurde; dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer geforderte Drehmoment und das maximale verfügbare Drehmoment ein Motordrehmoment darstellen, wenn ein Getriebegang manuell gewählt wurde, und das vom Fahrer geforderte Drehmoment und das maximale geforderte Drehmoment ansonsten ein Abtriebswellendrehmoment darstellen.
20. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern, wobei das Verfahren umfasst:
Ermitteln eines gewünschten Spitzendrehmoments anhand einer maximalen Gaspedalposition und einer momentanen Motordrehzahl;
Anpassen des gewünschten Spitzendrehmoments anhand des momentanen Luftdrucks und der Ansauglufttemperatur relativ zu einem Bezugsluftdruck und einer Bezugsansauglufttemperatur;
Ermitteln eines vom Fahrer geforderten Drehmoments anhand einer momentanen Gaspedalposition und des Bezugsluftdrucks und der Bezugsansauglufttemperatur;
Ermitteln eines Übergangsdrehmoments anhand des angepassten gewünschten Spitzendrehmoments und der momentanen Gaspedalposition und
Steuern des Motors, so dass er den niedrigeren Wert des vom Fahrer geforderten Drehmoments und des Übergangsdrehmoments liefert, um bei größerer Höhe ein im Wesentlichen ähnliches Drehmoment verglichen mit dem Bezugsluftdruck und der Bezugsansauglufttemperatur für niedrige Gaspedalpositionen zu liefern.
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