DE10261456A1

DE10261456A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen einer in Zylinder gesaugten Luftmenge und Verfahren und Vorrichtung zur Kraftstoff-Steuerung

Info

Publication number: DE10261456A1
Application number: DE10261456A
Authority: DE
Inventors: Jae-Hyung Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2023-01-01
Also published as: KR100440163B1; DE10261456B9; DE10261456B4; US20040002807A1; KR20040002082A; US6687599B2; JP2004036602A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen einer in Zylinder gesaugten Luftmenge und Verfahren und Vorrichtung zur Kraftstoff-Steuerung. Es gibt eine Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Zeitpunkt, wenn Luft zusammen mit dem eingespritzten Kraftstoff in Zylinder gesaugt wird. Zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird eine Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit in Zylinder gesaugt wird, auf der Basis von Erwartungswerten einer Drosselöffnung, einer Luftmenge, welche in einen Einlasskrümmer gesaugt wird, und eines Einlasskrümmer-Drucks geschätzt. Eine Kraftstoffmenge wird wiederum basierend auf der geschätzten Luftmenge berechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder einströmt, basierend auf einer aktuellen Drosselöffnung und ebenso ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftstoff-Steuerung basierend auf der geschätzten Luftmenge gemäß dem entsprechenden Verfahren und der Vorrichtung.
Im Folgenden wird der Hintergrund der Erfindung erläutert.
Benzinmotoren erzeugen Energie mittels Verbrennens von Kraftstoff in einer Verbrennungskammer in einem Luftmedium, welches in die Kammer gesaugt wurde. Die Ausgangsleistung solcher Benzinmotoren wird mittels eines Drosselventils reguliert, welches eine Menge von Luft steuert, welche in die Motoren gesaugt wird. Die Menge des Kraftstoffes, welche in die Motoren eingespritzt wird, hängt von der Menge der Luft ab, welche in den Motor gesaugt wird. Daher muss, um die Menge des Kraftstoffes genau zu steuern, die Menge der Luft, welche in die Verbrennungskammer gesaugt wird, genau gemessen werden.
Weit verbreitet wird zum Messen der Luftmenge ein Absolut-Ladedruck-Sensor (Manifold Absolut Pressure = MAP) verwendet. In diesem Fall werden Druck und Temperatur in einem Einlasskrümmer gemessen und diese werden wiederum in einen Wert einer Luftmenge konvertiert, wobei in der Anmeldung unter Luftmenge, die Masse der Luft verstanden wird.
1 ist ein Graph, welcher erläutert, wie ein Ausgangssignals eines MAP-Sensors (d.h., Druck in einem Einlasskrümmer) sich gemäß Drosselventiländerungen ändert.
Wie in 1 gezeigt ändert sich, wenn ein Drosselventil abrupt betrieben wird, Druck in einem Einlasskrümmer entsprechend abrupt. Als eine Konsequenz ändert sich auch die Luftmenge, welche durch den Einlasskrümmer hindurch in eine Verbrennungskammer gesaugt wird, ebenso abrupt.
In diesem Falle wird eine präzise Berechnung einer geeigneten Kraftstoffmenge zu jeder Kraftstoff-Einspritz-Periode schwierig und dies kann zu übermäßigen, schädlichen Gas im Auspuffgas führen, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffes nicht genau gesteuert wird.
Gemäß dem Stand der Technik wird, um solch eine Situation zu meistern, (1) eine Änderungsrate sowohl der Drosselöffnung als auch des Einlasskrümmer-Drucks berechnet, (2) ein erster Kraftstoff-Korrekturwert wird berechnet, wenn die Änderungsrate der Drosselöffnung größer als ein erster vorgegebener Wert ist, (3) ein zweiter Kraftstoff-Korrekturwert wird berechnet, wenn die Änderungsrate des Einlasskrümmer-Drucks größer als ein zweiter vorgegebener Wert ist und (4) solche erste und zweite Kraftstoff-Korrekturwerte werden zu einer auf Lufttemperatur, Motordrehzahl und Drosselöffnung basierend berechneten Basismenge von Kraftstoff aufaddiert.
Gemäß solchem Stand der Technik muss eine jeweilige Korrekturformel zum Berechnen von Kraftstoff-Korrekturwerten sowohl im Bezug auf die Änderungsrate der Drosselöffnung als auch auf die Änderungsrate des Einlasskrümmer-Drucks etabliert werden. Ferner muss zum Anpassen einer solchen etablierten Korrekturformel ein Verfahren zum Berechnen einer geeigneten Kraftstoffmenge geändert werden, weil ein Neu-Anpassen der Korrekturformel jede Drosselöffnungs-Abhängigkeit, jede Motordrehzahl-Abhängigkeit und Lufttemperatur-Abhängigkeit in einer Originalformel zum Berechnen der Kraftstoffmenge beeinflussen kann.
Um alle folgenden Änderungen adäquat zu adaptieren, ist eine Menge von Versuchen notwendig, was wiederum substantiell Zeit und Kosten zum Entwickeln eines geeigneten Motor-Steuerungs-Verfahrens steigert. Diese Art von Steigerung in Zeit und Kosten ist nicht vernachlässigbar, wenn die Tatsache berücksichtigt wird, dass für jeden Motor, der untersucht wird, Experimente durchgeführt werden müssen. Ferner kann solch ein Stand der Technik keine Motoralterung handhaben.
Einer der prinzipiellen Gründe, welcher in komplexen Relationen zwischen Parametern zum Korrigieren der Kraftstoffmenge mündet, ist zeitliche Diskrepanz.
Eine zeitliche Diskrepanz liegt zwischen einem Zeitpunkt, an welchen ein Einlasskrümmer-Druck gemessen wird, um die Menge der Luft zu bestimmen, welche in den Krümmer gesaugt wird (entsprechend um die Kraftstoffmenge zu bestimmen), und einem Zeitpunkt, in welchem der korrespondierend eingespritzte Kraftstoff mit Luft vermischt wird und in die Verbrennungskammern gesaugt wird.
2 zeigt eine Zeitdauer, welche für den eingespritzten Kraftstoff nötig ist, dass dieser mit Luft vermischt wird und in die Verbrennungskammern gesaugt wird.
Wie in 2 gezeigt, liegt eine zeitliche Diskrepanz von zumindest einer Umdrehung der Kurbelwelle, was, wenn die Injektoren synchron angetrieben werden, variieren kann, zwischen einen Zeitpunkt (Bezug zu Punkt A), an den ein Einlasskrümmer-Druck gemessen wird und eine entsprechende Kraftstoffmenge berechnet wird und einem Zeitpunkt, an dem der eingespritzte Kraftstoff in die Verbrennungskammer gelangt und zum Verbrennen bereit ist.
Daher ist bei einem abrupten Wechsel der Drosselöffnung, wie zum Beispiel einer starken Beschleunigung/Abbremsung, präzises Steuern des Kraftstoffes gemäß dem Stand der Technik sehr schwierig, weil sich in diesem Fall die Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird (und auch in die Verbrennungskammern), ebenfalls abrupt ändert.
Die Information, welche im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" offenbart wurde, dient nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrundes der Erfindung und ist nicht als Anerkennung oder irgendeine Form von Andeutung zu werten, dass diese Information den Stand der Technik bildet, welcher einem Fachmann schon bekannt ist.
Daher ist eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Motors zum Verringern des Kraftstoffverbrauches und des Schadstoffausstoßes bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistung zu schaffen.
Ein exemplarisches System zum Schätzen einer in einen Zylinder gesaugten Luftmenge, welches für die Erfindung nützlich ist, weist auf: Einen Drosselöffnungs-Detektor zum Messen der Drosselöffnung; einen Motordrehzahl-Detektor zum Messen einer Motordrehzahl; einen Einlasskrümmer-Druck-Detektor zum Messen eines Einlasskrümmer-Drucks; einen Einlassluft-Temperatur-Detektor zum Messen der Temperatur der Luft, welche in einen Einlasskrümmer gesaugt wird; und eine elektronische Steuerungseinheit zum Berechnen der Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, basierend auf Signalen des Drosselöffnungs-Detektors, des Motordrehzahl-Detektors, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors und des Einlassluft-Temperatur-Detektors, wobei die elektronische Steuerungseinheit so programmiert ist, dass sie Befehle für ein exemplarisches nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, ausführt.
Ein exemplarisches Verfahren zum Schätzen einer in einen Zylinder gesaugten Luftmenge, welches für die Erfindung nützlich ist, weist auf: Messen einer aktuellen Drosselöffnung TPS; Messen einer aktuellen Motordrehzahl RPM; Messen einer Luftmenge M_mani, welche aktuell in einen Einlasskrümmer gesaugt wird; Berechnen einer Verzögerungszeit Δt von dem Einspritzen des Kraftstoffes bis zu einem vorgegebenen Ziel-Zeitpunkt; Berechnen eines Erwartungswertes E TPS_Δt der Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit Δt; Berechnen eines Erwartungswertes E_M_mani,Δt der Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit Δt in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf Basis des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung; Berechnen eines Erwartungswertes E_P_mani,Δt eines Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit Δt auf Basis des Erwartungswertes E_M_mani,Δt der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; und Berechnen eines Erwartungswertes E_M_cyl,Δt der Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit Δt in den Zylinder gesaugt wird auf der Basis des Erwartungswertes E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Berechnen des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung durchgeführt, indem der Erwartungswert E_TPS_Δt bis zu einer vorgegebenen Ordnung der Differenzterme auf Basis des Newton-Differenz-Verfahrens berechnet wird.
In einem noch anderen Ausführungsbeispiel weist das Berechnen des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung auf: Berechnen einer Differenz erster Ordnung DTPS der Drosselöffnung; Berechnen einer Differenz zweiter Ordnung ΔDTPS der Drosselöffnung; und Berechnen des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung auf Basis einer Gleichung,
wobei dt eine Zeitdauer zwischen Messzeitpunkten einer aktuellen und einer vorhergehenden Drosselöffnung TPS und TPS_prec bezeichnet.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Berechnen des Erwartungswertes E_M_mani,Δt der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf: Berechnen einer Basismenge M_base,Δt, welche durch das Drosselventil hindurch tritt, auf der Basis der Motordrehzahl RPM und des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung; Messen einer Temperatur Ti_n der Luft, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; Berechnen eines Korrekturkoeffizienten C_T gemäß der Einlassluft-Temperatur Tin; Berechnen eines Korrekturkoeffizienten C_P gemäß einem Druckverhältnis von Drücken vor und nach dem Drosselventil nach der Verzögerungszeit Δt; und Berechnen des Erwartungswertes E_M_mani,Δt der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, mittels Modifizierens der Basismenge M_base,Δt, basierend auf den Korrekturkoeffizienten C_T und C_P.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird beim Berechnen eines Korrekturkoeffizienten C_t der Korrekturkoeffizient C_T als ein Wert von
auf der Basis einer vorgegebenen
Temperatur T_o und der Einlassluft-Temperatur Ti_n berechnet.
In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel weist das gemäß einem Druckverhältnis Berechnen eines Korrekturkoeffizienten C_P auf: Berechnen eines vorläufigen Erwartungswerts E_M_temp der Luftmenge, welche nach einer Verzögerungszeit Δt in den Einlasskrümmer gesaugt wird, mittels Extrapolation; Berechnen eines Erwartungswerts E_P_TH,Δt von Druck vor dem Drosselventil auf der Basis des vorläufigen Erwartungswerts E_M_temp; und Berechnen eines Erwartungswerts E_P_temp des Druckes in dem Einlasskrümmer nach der Verzögerungszeit Δt mittels Extrapolation.
In einem anderen zusätzlichen Ausführungsbeispiel wird beim Berechnen eines Korrekturkoeffizienten C_P, welcher zu einem Druckverhältnis korrespondiert, der Korrekturkoeffizient C_P auf der Basis einer Funktion, welche oberhalb eines Schwellenwertes des Druckverhältnisses monoton fällt und welche bei einem vorgegebenen Druckverhältnis gegen 0 konvergiert, berechnet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Berechnen des Erwartungswertes E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit Δt auf: Messen eines aktuellen Einlasskrümmer-Drucks P_mani; Berechnen einer Einlasskrümmer-Druckänderung ΔP_mani als ein Wert von „(E _Mmani,Δt–Mmani) × R × Tin/VS"; und Berechnen des Erwartungswertes E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks mittels Addierens des gemessenen aktuellen Einlasskrümmer-Drucks P_mani und der Druckänderung ΔP_mani .
In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel wird beim Berechnen eines Erwartungswertes E_M_cyl,Δr einer Zylinder-Einlassluftmenge, der Erwartungswert E_M_cyl,Δr der Zylinder-Einlassluftmenge als ein Wert einer Gleichung, E_Mcyl,Δt = K(RPM) × E_Pmani,Δt + Prig (RPM) berechnet, wobei P_rig (RPM) und K (RPM) vorgegebene Funktionen der Motordrehzahl RPM sind berechnet.
Ein exemplarisches Kraftstoff-Steuerungs-System eines Motors, welches für die Erfindung vorteilhaft ist, weist auf: einen Drosselöffnungs-Detektor zum Messen einer Drosselöffnung; einen Motordrehzahl-Detektor zum Messen einer Motordrehzahl; einen Einlasskrümmer-Druck-Detektor zum Messen eines Einlasskrümmer-Drucks; einen Einlassluft-Temperatur-Detektor zum Messen der Temperatur von Luft, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor; und eine elektronische Steuerungseinheit zum Berechnen der Kraftstoffmenge basierend auf Signalen des Drosselöffnungs-Detektors, des Motordrehzahl-Detektors, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors und des Einlassluft-Temperatur-Detektors und zum Antreiben der Injektoren basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge, wobei die elektronische Steuerungseinheit so programmiert ist, dass sie wie nachfolgend beschrieben Befehle für ein exemplarisches Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren eines Motors ausführt.
Ein exemplarisches Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren für einen Motor, welches in Zusammenspiel mit der Erfindung vorteilhaft ist, weist auf: Bestimmen ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist; Schätzen eines Erwartungswertes E_M_cyl,Δt; einer Zylinder-Einlassluftmenge nach der Verzögerungszeit Δt gemäß einem wie oben beschriebenen exemplarischen Verfahren zum Schätzen der Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird; Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf dem geschätzten Erwartungswert E_M_cyl,Δt; und Antreiben von Injektoren basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die vorgegebene Bedingung erfüllt, wenn ein vorgegebenes Intervall nach dem Starten des Motors verstrichen ist, keine Fehlfunktion eines Drosselöffnungs-Detektors, eines Motordrehzahl-Detektors, eines Einlasskrümmer-Druck-Detektors und eines Einlassluft-Temperatur-Detektors aufgetreten ist, eine Änderungsrate der Drosselöffnung größer als eine erste vorgegebene Änderungsrate ist und eine Änderungsrate des Einlasskrümmer-Drucks größer als eine zweite vorgegebene Änderungsrate ist.
Es ist bevorzugt, dass ferner ein Schritt, welcher das Bestimmen aufweist ob eine Differenz zwischen dem geschätzten Erwartungswert E_M_cyl,Δt und einer aktuellen Luftmenge M_mani, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, größer als ein vorgegebener Wert ist, ferner einbezogen wird, und dass das auf dem geschätzten Erwartungswert E_M_cyl,Δt basieren Berechnen einer Kraftstoffmenge ausgeführt wird, wenn die Differenz größer als der vorgegebene Wert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Graphen zum Erläutern wie sich ein Ausgangssignal eines Einlasskrümmer-Druck-Detektors (MAP-Detektor) (d.h. Druck in einem Einlasskrümmer), gemäß Drosselventiländerungen ändert;
2 einen Graph zum Zeigen einer Zeitdauer, welche dazu benötigt wird, dass eingespritzter Kraftstoff mit Luft vermischt wird;
3 ein Blockdiagramm eines Systems zum Schätzen von einer Luftmenge und ein System zur Kraftstoff-Steuerung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 erläutert Parameterdefinitionen, welche in der Beschreibung eines bevorzugen Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet werden;
5 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
6 ein detailliertes Flussdiagramm eines Schrittes S520 zum Berechnen eines Erwartungswertes E_TPS_Δt einer Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit Δt in einem Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in einen Zylinder gesaugt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 ein detailliertes Flussdiagramm eines Schrittes S530 zum Berechnen eines Erwartungswertes E_M_mani,Δt einer Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, in einem Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 einen Graphen zum Erläutern, warum eine Basismenge M_bas _e,Δt, welche durch ein Drosselventil hindurch tritt, modifiziert wird;
9 eine Relation zwischen einem Erwartungswert E_M_mani,Δt einer Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird und einem Erwartungswert E_M_cyl,Δt einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
10 ein Flussdiagramm, welches ein Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Motor zeigt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zum Schätzen einer Luftmenge und eines Systems zur Kraftstoff-Steuerung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, weist ein System 300 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf: ein Drosselöffnungs-Detektor 310 zum Messen einer Drosselöffnung; einen Motordrehzahl-Detektor 320 zum Messen einer Motordrehzahl; einen Einlasskrümmer-Druck-Detektor 330 zum Messen eines Einlasskrümmer-Drucks; einen Einlassluft-Temperatur-Detektor 340 zum Messen einer Temperatur von Luft, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; Injektoren 360 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor; und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 350 zum Berechnen der Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, basierend auf Signalen des Drosselöffnungs-Detektors 310, des Motordrehzahl-Detektors 320, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors 330 und des Einlassluft-Temperatur-Detektors 340.
Die ECU 350 berechnet die Luftmenge gemäß einem Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Verbrennungskammern gesaugt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und berechnet ferner eine Kraftstoffmenge basierend auf der geschätzten Luftmenge und betreibt basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge die Injektoren 360.
Die Detektoren 310 bis 330 und die Injektoren 360 sind einem Fachmann bekannt und werden daher nicht im größeren Detail beschrieben.
Die ECU 350 kann mittels eines oder mehrerer Prozessoren realisiert werden, welche mittels vorgegebener Software aktiviert werden und die vorgegebene Software kann programmiert sein, sodass jeder Schritt eines Verfahrens zum Schätzen einer Luftmenge, welche in die Verbrennungskammern gesaugt wird, und ein Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren eines Motors durchgeführt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die ECU 350 ist mit einem Speicher zum Speichern von Werten von Parametern ausgerüstet, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden.
4 erläutert Parameterdefinitionen, welche in der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet werden.
4 erläutert eine Situation, in der die Drosselöffnung TPS abrupt anwächst. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf einen Fall, dass eine Luftmenge M_cyl, _P, welche in Zylinder (d.h.
Verbrennungskammern) gesaugt wird, an einem Punkt P geschätzt wird, beschrieben, in dem Fall dass eine aktuelle Drosselöffnung am Punkt A zur aktuellen Zeit t ist.
Notwendige Daten, wie zum Beispiel Drosselöffnung TPS und Einlasskrümmer-Druck werden fortwährend zu jedem Intervall δt gemessen.
Ein zeitlicher Unterschied (nachfolgend als Verzögerungszeit bezeichnet) zwischen dem aktuellen Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt t_P, an welchen die Luftmenge, welche in die Zylinder gesaugt wird, geschätzt werden muss, wird als Δt bezeichnet.
Der Zeitpunkt t_P kann durch einen Fachmann gemäß einem beliebigen Kriterium gesetzt werden, jedoch wird der Zeitpunkt t_P vorzugsweise als ein Zeitpunkt definiert, an welchen Kraftstoff mit Luft in Zylindern gemischt wird.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, zeigt, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ein Präfix „E_" in einem Namen eines Parameters bezeichnet, dass der Parameter einen Erwartungswert hat.
Gemäß einem Verfahren eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, misst die ECU 350 im Schritt S505 eine aktuelle Drosselöffnung TPS mittels des Drosselöffnungs-Detektors 310 und misst im Schritt S506 eine aktuelle Motordrehzahl RPM durch den Motordrehzahl-Detektor 320.
Anschließend misst die ECU 350 im Schritt S510 eine Luftmenge M_mani, welche aktuell in einen Einlasskrümmer gesaugt wird. Die Luftmenge M_mani kann im Schritt S510 ohne Schwierigkeiten durch einen Fachmann aus Signalen der Detektoren 310 bis 340 hergeleitet werden.
Die ECU 350 berechnet im Schritt S515 eine Verzögerungszeit Δt. Die Verzögerungszeit Δt bezeichnet eine Periode zwischen einem aktuellen Zeitpunkt t einer Kraftstoffeinspritzung und einen Zeitpunkt t+Δt, wenn eingeleitete Luft in die Zylinder gesaugt wird. Zum. Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der aktuelle Zeitpunkt t einen Wert Null (0) hat.
Die Verzögerungszeit Δt hängt von der Motordrehzahl RPM ab, was für einen Fachmann offensichtlich ist und nicht in größerem Detail beschrieben wird.
Das Berechnen der Verzögerungsdauer Δt im Schritt S515 kann so realisiert werden, dass eine in der ECU 350 vorinstallierte Referenztabelle verwendet wird.
Wenn die Verzögerungszeit Δt berechnet wird, berechnet die ECU 350 im Schritt S520 einen Erwartungswert E_TPS_Δt der Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit Δt.
Im Schritt S520 des Berechnens des Erwartungswerts E_TPS_Δt wird derselbe vorzugsweise auf Basis eines Newton-Differenz-Verfahrens (oder äquivalent mittel Taylor-Entwicklung) bis zu einen Differenzterm einer vorgegebenen Ordnung berechnet, was nachfolgend im Detail unter Bezug auf 6 erläutert wird.
Zuerst berechnet die ECU 350 im Schritt S610 eine Differenz zwischen der aktuellen Drosselöffnung TPS und einer vorhergehend gemessenen Drosselöffnung TPS_prec und speichert die Differenz als einen Wert eines Parameters einer Differenz erster Ordnung DTPS der Drosselöffnung. Das heißt, die Differenz erster Ordnung DTPS der Drosselöffnung wird mittels der Gleichung „DTPS=TPS-TPS_prec" berechnet.
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S620 eine Differenz zwischen der aktuell berechneten Differenz erster Ordnung DTPS und einer vorherig berechneten Differenz erster Ordnung DTPS_prec und speichert die Differenz als einen Wert eines Parameters einer Differenz zweiten Ordnung ΔDTPS der Drosselöffnung. Das heißt die Differenz zweiter Ordnung ΔDTPS einer Drosselöffnung wird mittels einer Gleichung „ΔDTPS=DTPS-DTPS_prec" berechnet .
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S630, wenn die Differenzen erster und zweiter Ordnung in den Schritten S610 und S620 berechnet sind, den Erwartungswert E_TPS_Δt der Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit Δt auf Basis der folgenden Gleichung 1.
Wobei δt eine Zeitdauer zwischen Detektions-Zeitpunkten einer aktuellen und einer vorherigen Drosselöffnung TPS und TPS_prec bezeichnet.
Die Gleichung 1 zeigt eine Taylorreihenentwicklung bis zum zweiten Glied (oder Äquivalent eine Newton-Differenz-Gleichung bis zum Differenzterm zweiter Ordnung), was für einen Fachmann offensichtlich ist und daher nicht in größerem Detail beschrieben wird.
In der Gleichung 1 werden Terme bis zur zweiten Ordnung verwendet, jedoch können offensichtlich Terme höherer Ordnung von Fachleuten verwendet werden.
Nachfolgend wird im Schritt S640, wenn der Erwartungswert E_TPS_Δt im Schritt 630 berechnet ist, die aktuelle Drosselöffnung TPS als die vorangegangene Drosselöffnung TPS_prec gespeichert und die aktuelle Differenz erster Ordnung DTPS wird als vorherige Differenz erster Ordnung DTPS_prec gespeichert, um in einer nächsten Rekursions verwendet zu werden.
Rückbezug nehmend auf 5 berechnet, wenn im Schritt S520 der Erwartungswert E_TPS_Δt der Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit Δt bestimmt ist, die ECU 350 im Schritt S530 einen Erwartungswert E_M_mani,Δt, einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit Δt in den Einlasskrümmer gesaugt wird (d.h. eine Luftmenge, welche durch das Drosselventil hindurch tritt), auf der Basis des Erwartungswertes E_TPS_Δt der Drosselöffnung.
Der Schritt S530 der Berechnung des Erwartungswerts E_M_mani,Δt wird nachfolgend unter Bezug auf 7 im Detail beschrieben.
Als erstes berechnet die ECU 350 mittels der Schritte 5710 bis 5725 eine Basismenge M_base,Δt, welche nach der Verzögerungszeit Δt durch das Drosselventil hindurch tritt.
Um die Basismenge M_base,Δt zu berechnen, berechnet die ECU 350 im Schritt S710 zuerst eine ISA Menge M_ISA welche durch einen Aktuator im Leerlauf (Idle Speed Actuator = ISA) des Drosselventils hindurch tritt. Dann berechnet die ECU 350 im Schritt S715 eine Leck-Menge M_leak die durch das Drosselventil hindurch tritt, in dem Fall, dass das Drosselventil geschlossen ist.
Die ISA Menge M_ISA hat einen vorgegebenen Wert, welcher von einer ISA Öffnungsrate abhängt, und die Leck-Menge M_leak hat einen anderen vorgegebenen Wert. Die vorgegebenen Werte von M_ISA und M_leak können für spezifische Motoren mittels einfachen Experimentierens erlangt werden.
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S720 eine variable Menge M_var (E_TPS_Δt,RPM) , welche durch das Drosselventil hindurch tritt, auf der Basis einer Motordrehzahl RPM und dem Erwartungswert E_TPS_Δt der Drosselöffnung.
Im Prinzip muss die RPM als ein Wert zur Zeit t+Δt genommen werden. Jedoch wird die Motordrehzahl als ein Wert zur aktuellen Zeit t genommen, weil sich während einer Periode der Verzögerungszeit Δt die Motordrehzahl nicht signifikant ändert.
Die variable Menge M_var (E_TPS_Δt,RPM) , welche eine Menge einer Luftmasse, die durch das Drosselventil hindurch tritt, abzüglich der ISA Menge M_ISA und der Leck-Menge M_leak bezeichnet, kann aus einer vorberechneten Referenztabelle erhalten werden. Werte der Referenztabelle, welche spezifische Motoren betrifft, können durch einfaches Experimentieren erlangt werden.
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S725 die Basismenge M_base,Δt mittels Addierens der ISA Menge M_ISA der Leck-Menge M_leak und der variablen Menge M_var (E_TPS_Δt,RPM).
Wenn im Schritt 5725 die Basismenge M_base,Δt berechnet ist, berechnet die ECU 350 durch die Schritte S730 und S735 einen Korrekturkoeffizienten C_T auf Basis einer Einlassluft-Temperatur T_in und berechnet durch die Schritte S740 bis S755 ebenso einen Korrekturkoeffizienten C_P auf der Basis eines Druckverhältnisses von Drücken vor und nach dem Drosselventil. Nachfolgend modifiziert die ECU 350 die Basismenge M_base,Δt auf der Basis der Korrekturkoeffizienten C_T und C_P.
Genauer gesagt misst die ECU 350 im Schritt S730 zuerst eine Temperatur Tin von Luft, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird. Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S735 den Korrekturkoeffizienten C_T als einen Wert von
auf der Basis einer vorgegebenen Temperatur T₀ und der Einlassluft-Temperatur T_in.
Die vorgegebene Temperatur T₀, welche eine Referenztemperatur ist, wird vorzugsweise als eine absolute Temperatur von 0°C, das heißt 273K gesetzt.
Der Grund warum die Basismenge M_base,Δt, welche durch ein Drosselventil hindurch tritt, modifiziert wird, ist nachfolgend unter Bezug auf 8 erläutert.
8 zeigt die Beziehung der Menge an Luft, welche durch das Drosselventil hindurch tritt, zu dem Druckverhältnis der Drücke vor und nach dem Drosselventil bei einer spezifischen Drosselöffnung.
Die vertikale Achse bezeichnet eine normalisierte Menge einer
Luftflussrate, das heißt, ein Verhältnis von
wobei ? die aktuelle Flussrate bei dem Druckverhältnis und der Drosselöffnung bezeichnet und ṁ_max die maximale Flussrate bei der Drosselöffnung bezeichnet.
Die horizontale Achse bezeichnet das Druckverhältnis der Drücke vor und nach dem Drosselventil.
Die maximale Flussrate ṁ_max korrespondiert zu der berechneten Basismenge M_base,Δt•
Wie es mittels 8 erfasst werden kann, ist die Luftflussrate im Bezug auf das Druckverhältnis konstant, wenn das Druckverhältnis geringer als ein Schwellenverhältnis (verg. in 8 0,5283) ist, das heißt, wenn es einen ausreichenden Druckunterschied zwischen Stellen vor und nach dem Drosselventil gibt.
Wenn das Druckverhältnis größer wird als das Schwellenverhältnis, sinkt die Luftflussrate ab und konvergiert letztlich gegen 0 an dem Punkt, wo das Druckverhältnis 1 ist, was bedeutet, dass es keine Druckdifferenz zwischen vor und nach dem Drosselventil gibt.
Eine detailliertere Beschreibung kann im Anhang C von "International Combustion Engine Fundamentals (Magwore Hill, John B. Heywoods)" gesehen werden, welcher in diese Beschreibung mit aufgenommen ist.
Daher wird die Basismenge M_base,Δt vorzugsweise basierend auf einer in 8 gezeigten Funktion modifiziert, insbesondere für Druckverhältnisse größer als das Schwellenverhältnis.
Um die Basismenge M_base,Δt auf der Basis des Druckverhältnisses der Drücke vor und nach dem Drosselventil zu modifizieren, berechnet die ECU 350 im Schritt S740 zuerst einen vorläufigen Erwartungswert E_M_temp der Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit Δt in den Einlasskrümmer gesaugt wird.
Der Schritt S740 des Berechnens des vorläufigen Erwartungswertes E_M_temp berechnet den Erwartungswert E_M_temp mittels Extrapolation auf der Basis der aktuellen und vorherigen Luftmenge M_mani und M_mani,prec, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird. Genauer gesagt wird der Erwartungswert E_M_temp mittels einer Gleichung
berechnet.
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S745 einen Erwartungswert E_P_TH,Δt des Druckes vor dem Drosselventil nach der Verzögerungszeit Δt auf der Basis des vorläufigen Erwartungswertes E_M_temp.
Ein Druck P_TH,Δt vor dem Drosselventil nach der Verzögerungszeit Δt sinkt durch eine Menge einer Luftmasse, welche durch das Drosselventil hindurch tritt, das heißt durch die Luftmenge M_mani,Δt, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird. Daher kann der Druck P_TH,Δt als eine Funktion der Luftmenge M_mani,Δt welche nach der Verzögerungszeit Δt in den Einlasskrümmer gesaugt wird, erlangt werden. Die Funktion von P_TH,Δt im Bezug auf die Luftmenge M_mani,Δt ist Fachleuten gut bekannt und ihre Werte können mittels einer vorbestimmten Referenztabelle, welche in die ECU 350 vorinstalliert ist, erlangt werden.
Der vorläufige Erwartungswert E_M_temp wird in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Luftmenge M_mani,Δt verwendet .
Die ECU 350 berechnet im Schritt S715 auch einen vorläufigen Erwartungswert E_P_temp des Druckes in dem Einlasskrümmer nach der Verzögerungszeit Δt mittels Extrapolation auf der Basis des aktuellen und des vorherigen Einlasskrümmer-Druckes P_mani und P_mani,prec. Die Gleichung
wird für die Extrapolation verwendet.
Wenn die Erwartungswerte E_P_TH,Δt und E_P_temp in den Schritten S745 und S750 berechnet sind, berechnet die ECU 350 den Korrekturkoeffizienten C_P im Schritt S755.
Genauer gesagt wird im Schritt S755 der Korrekturkoeffizient C_P mittels einer Gleichung
berechnet, wobei die Funktion C_P(x), in der x ein Druckverhältnis ist, die in 8 gezeigte Form hat. Werte der Funktion C_P(x) werden in Form einer Referenztabelle berechnet und in der ECU 350 vorinstalliert.
Die Funktion C_P(x) wird zum Beispiel als
definiert. Hier ist k ein spezifisches Wärmeverhältnis (Verhältnis einer spezifischen Wärme bei konstantem Volumen zu einer spezifischen Wärme bei konstantem Druck), dessen Wert ungefähr 1,4 für Luft und 1,26 bis 1,27 für ein Kraftstoff-Luft Gemisch ist, was Fachleuten gut bekannt ist.
Wenn die Basismenge M_base,Δt und Korrekturkoeffizienten C_T und C_P berechnet sind, berechnet die ECU 350 im Schritt S760 den Erwartungswert E_M_mani,Δt der Luftmenge, welche nach der Zeitdauer 4t in den Einlasskrümmer gesaugt wird, mittels der Multiplikation aller Werte.
Rückbezug nehmend auf 5 berechnet die ECU 350 im Schritt S540 einen Erwartungswert E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit Δt, wenn der Erwartungswert E_P_mani,Δt der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, im Schritt S530 berechnet ist.
Genauer gesagt misst die ECU 350 im Schritt S542 zuerst einen aktuellen Einlasskrümmer-Druck P_mani. Zusätzlich berechnet die ECU 350 im Schritt S544 eine Druckänderung ΔP_mani als einen Wert von „(E_M_mani,Δt– M_mani) × R × T_in/V_S". In der obigen Formel zum Berechnen der Druckänderung ΔP_mani bezeichnet R eine Gaskonstante und V_S ein effektives Volumen des Einlasskrümmers.
Die obige Formel zum Berechnen des Druckunterschiedes ΔP_mani ergibt sich offensichtlich aus der Zustandsgleichung für ideales Gas.
Nachfolgend berechnet die ECU 350 im Schritt S546 den Erwartungswert E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks mittels Addierens der Druckänderung ΔP_mani und des gemessenen aktuellen Einlasskrümmer-Drucks P_mani Wenn der Erwartungswert E_P_mani,Δt des Einlasskrümmer-Drucks im Schritt S540 berechnet ist, berechnet die ECU im Schritt S550 einen Erwartungswert E_M_cyl,Δt einer Luftmenge, welche nach der Zeitdauer Δt in Zylinder gesaugt wird.
Genauer gesagt wird der Erwartungswert E_M_cyl,Δt gemäß der nachfolgenden Gleichung 2 berechnet. E_Mcyl,Δt = K(RPM) x (E_Pmani,t – Prig(RPM)) (Gleichung 2)
Der Parameter P_rig(RPM) bedeutet einen Druck eines verbleibenden (nicht entwichenen) Gases in den Zylindern, dessen Wert basierend auf einer Motordrehzahl berechnet werden kann und der in der ECU 350 in Form einer Referenztabelle vorinstalliert ist.
Der Parameter K (RPM) bedeutet, dass die Luftmenge M_cyl,Δt, welche in Zylinder gesaugt wird, proportional zu dem Einlasskrümmer-Druck ist, wobei die Proportionalität von der Motordrehzahl abhängt. Die Werte des Parameters K(RPM) können basierend auf der Motordrehzahl berechnet werden und in der ECU 350 in Form einer Referenztabelle vorinstalliert werden.
Wie es mittels der Gleichung 2 erfasst werden kann, ist der Erwartungswert E_M_cyl,Δt proportional zu dem Erwartungswert E_P_mani,Δt was in 9 graphisch dargestellt ist.
Die Parameter P_rig (RPM) und K (RPM) , welche Funktionen der RPM sind, können von Motoren abhängen. Jedoch können für spezifische Motoren die Werte offensichtlich durch einfaches Experimentieren erlangt werden.
Ein Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Motor, welches das oben beschriebene Verfahren/System zum Schätzen einer Luftmenge verwendet, welche in Zylinder gesaugt wird, wird nachfolgend im Detail beschrieben.
10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eines Motors zeigt.
Wie in 10 gezeigt, bestimmt die ECU 350 im Schritt S1050 zuerst ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, schätzt die ECU 350 im Schritt S1060 einen Erwartungswert E_M_cyl,Δt einer Zylinder-Einlassluftmenge nach der Verzögerungszeit Δt.
Nachfolgend bestimmt die ECU 350 im Schritt S1070, ob der geschätzte Erwartungswert E_M_cyl,Δt verwendet wird.
Wenn im Schritt S1070 bestimmt wird, dass der Erwartungswert E_M_cyl,Δt verwendet wird, berechnet die ECU 350 im Schritt S1080 eine Kraftstoffmenge basierend auf dem geschätzten Erwartungswert E_M_cyl,Δt und betätigt nachfolgend die Injektoren 360 basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge, im Schritt S1090.
Die vorgegebene Bedingung ist erfüllt, wenn ein vorgegebenes Zeitintervall nach dem Start des Motors verstrichen ist (S1010-ja) und keine Fehlfunktion des Drosselöffnungs-Detektors 310, des Motordrehzahl-Detektors 320, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors 330 und des Einlassluft-Temperatur-Detektors 340 auftritt (S1015-nein), die Änderungsrate der Drosselöffnung größer als eine erste vorgegebene Änderungsrate (S1020-ja) und die Änderungsrate des Einlasskrümmer-Drucks größer als eine zweite vorgegebene Änderungsrate (S1025-ja) ist.
Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, schätzt die ECU 350 im Schritt S1060 den Erwartungswert E_M_cyl,Δt gemäß einem Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches oben unter Bezug auf 4 beschrieben wurde.
Wenn im Schritt S1060 der Erwartungswert E_M_cyl,Δt berechnet ist, bestimmt die ECU 350 im Schritt S1070, ob der geschätzte Erwartungswert E_M_cyl,Δt für die Berechnung einer Kraftstoffmenge verwendet wird.
Genauer gesagt bestimmt die ECU 350 im Schritt S1070 ob eine Differenz zwischen dem geschätzten Erwartungswert E_M_cyl,Δt und einer aktuellen Luftmenge M_mani welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, größer als ein vorgegebener Wert ist, und bestimmt, dass der geschätzte Erwartungswert E_M_cyl,Δt verwendet wird, falls die Differenz zwischen E_M_cyl,Δt und M_mani größer als der vorgegebene Wert ist. Der vorgegebene Wert kann offensichtlich als ein spezifischer Wert gesetzt werden, von dem erwartet wird, dass er für einen spezifischen Motor geeignet ist.
Wenn im Schritt S1070 bestimmt ist, dass der Erwartungswert E_M_cyl,Δt zu verwenden ist, berechnet die ECU 350 im Schritt S1080 basierend auf den Erwartungswert E_M_cyl,Δt eine Kraftstoffmenge. Wenn im Schritt S1070 bestimmt ist, dass der Erwartungswert E_M_cyl,Δt nicht zu verwenden ist, berechnet die ECU 350 im Schritt S1085 gemäß einem konventionellen Verfahren eine Kraftstoffmenge.
Der Schritt S1080 des Berechnens der Kraftstoffmenge, welches ein Schritt zum Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf einer Luftmenge ist, ist für einen Fachmann offensichtlich und wird daher nicht im größeren Detail beschrieben.
Wenn die Kraftstoffmenge im Schritt S1080 berechnet ist, betreibt die ECU 350 im Schritt S1090 die Injektoren 360 basierend auf der Kraftstoffmenge.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine aktuelle Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, zu dem Zeitpunkt, an dem sie in die Zylinder gesaugt wird, geschätzt und zum Berechnen einer Kraftstoffmenge verwendet. Dadurch wird präzise Kraftstoff-Steuerung möglich, selbst wenn Fahrttätigkeiten eines Fahrers sich abrupt ändern, wie zum Beispiel bei einem abrupten Betätigen eines Gaspedals. Präzise Kraftstoff-Steuerung verbessert eine präzise Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, so dass schädliche Gase, welche im Auspuffgas beinhaltet sind, reduziert werden.
Ferner werden, im Fall dass ein Motor neu entwickelt oder modifiziert wird, Zeit und Kosten zum Entwickeln eines Kraftstoff-Steueralgorithmus oder Daten, welche darin verwendet werden, reduziert, weil einige einfache Experimente ausreichen, um Werte von Parametern zu erlangen, welche in einem Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren/System gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
Zusätzlich wird, wenn ein Motor altert und sich seine Betriebscharakteristika entsprechend ändern, präzise Kraftstoff-Steuerung aufrecht erhalten, weil eine tatsächliche Luftmenge basierend auf gemessenen Daten, wie zum Beispiel Einlasskrümmer-Druck und Lufttemperatur, geschätzt wird, wobei in der Anmeldung unter Luftmenge, die Masse der Luft verstanden wird.
Obwohl die Erfindung hier in Verbindung mit, was als derzeitig geeignetstes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel gesehen wird, beschrieben worden ist, sollte es verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt ist, sondern es beabsichtigt ist unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, welche in den Geist und Geltungsbereich der angehängten Ansprüchen eingeschlossen sind.
Durchgehend wird, in der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen, außer es wird ausdrücklich das Gegenteil gesagt, das Wort "aufweisen" oder Variationen davon, wie zum Beispiel "aufweist" oder "aufweisend", verstanden, angegebene Elemente zu implizieren, aber nicht jedes andere Element auszuschließen.

Claims

Verfahren zum Schätzen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, welches aufweist: Messen einer aktuellen Drosselöffnung (TPS); Messen einer aktuellen Motordrehzahl (RPM); Messen einer Luftmenge (M_mani), welche aktuell in einen Einlasskrümmer gesaugt wird; Berechnen einer Verzögerungszeit (Δt) vom Einspritzen von Kraftstoff bis zu einem vorgegebenen Ziel-Zeitpunkt; Berechnen eines Erwartungswertes (E_TPS_Δt) einer Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit (Δt); Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_mani,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf der Basis des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung; Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) eines Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswerts (E_M_mani,Δt) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; und Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in Zylinder gesaugt wird, auf Basis des Erwartungswertes (E_P_mani, _Δt) des Einlasskrümmer-Drucks.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Berechnen des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung der Erwartungswert (E_TPS_Δt) auf Basis des Newton-Differenz-Verfahrens bis zu einer vorgegebenen Ordnung von Differenztermen berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnen des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung aufweist: Berechnen einer Differenz erster Ordnung (DTPS) der Drosselöffnung; Berechnen einer Differenz zweiter Ordnung (ΔDTPS) der Drosselöffnung; und Berechnen des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung auf Basis einer Gleichung
wobei dt eine Zeitdauer zwischen den Detektions-Zeitpunkten einer aktuellen und einer vorherigen Drosselöffnung (TPS) und (TP_prec) bezeichnet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnen des Erwartungswertes (E_M _mani,Δt) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, aufweist: Berechnen einer Basismenge (M_base,Δt) welche durch das Drosselventil hindurch tritt, auf der Basis einer Motordrehzahl (RPM) und des Erwartungswerts (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung; Messen einer Temperatur (Ti_n) der Luft, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; Berechnen eines Korrekturkoeffizienten (C_T), welcher zu der Einlassluft-Temperatur (Ti_n) korrespondiert; Berechnen eines Korrekturkoeffizienten (C_P), welcher zu einem Druckverhältnis von Drücken vor und nach dem Drosselventil nach der Verzögerungszeit (Δt) korrespondiert; und Berechnen des Erwartungswertes (E_M_mani,Δt) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, mittels Modifizierens der Basismenge (M_base,Δt) , basierend auf den Korrekturkoeffizienten (C_T) und (C_P).
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei beim Berechnen eines Korrekturkoeffizienten (C_T) der Korrekturkoeffizient (C_T) als ein Wert von
auf der Basis einer vorgegebenen Temperatur (T₀) und der Einlassluft-Temperatur (Ti_n) berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Berechnen eines Korrekturkoeffizienten (C_P), welcher zu einem Druckverhältnis korrespondiert, aufweist: Berechnen eines vorläufigen Erwartungswertes (E_Mt_emp) der Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in den Einlasskrümmer gesaugt wird, mittels Extrapolation; Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_TH,Δt) eines Drucks vor dem Drosselventil auf der Basis des vorläufigen Erwartungswertes (E_M_temp); und Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_temp) des Druckes in dem Einlasskrümmer nach der Verzögerungszeit (?t) mittels Extrapolation.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei beim Berechnen eines Korrekturkoeffizienten (C_P), welcher zu einem Druckverhältnis korrespondiert, der Korrekturkoeffizient (C_P) auf der Basis einer Funktion berechnet wird, welche oberhalb eines Schwellendruckverhältnisses monoton fällt und bei einem vorgegebenen Druckverhältnis gegen 0 konvergiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnen des Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) des Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit (Δt) aufweist: Messen eines aktuellen Einlasskrümmer-Druckes (P_mani); Berechnen einer Einlasskrümmer-Druckänderung (ΔP_mani) als ein Wert von „(E_Mmani,Δt – Mmani) × R × Tin/YS"; und Berechnen des Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) des Einlasskrümmer-Drucks mittels Addierens des gemessenen aktuellen Einlasskrümmer-Druckes (P_mani) und der Druckänderung (ΔP_mani)
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Berechnen des Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Zylinder-Einlassluftmenge der Erwartungswert (E_M_cyl,Δt) der Zylinder-Einlassluftmenge als ein Wert einer Gleichung E_Mcyl,Δt = K(RPM) × E_Pmani,Δt + Prig(RPM) berechnet wird, wobei ( P_rig(RPM)) und (K (RPM)) vorgegebene Funktionen der Motordrehzahl (RPM) sind.
System zum Schätzen einer Zylinder-Einlassluftmenge, welches aufweist: einen Drosselöffnungs-Detektor zum Messen einer Drosselöffnung; einen Motordrehzahl-Detektor zum Messen einer Motordrehzahl; einen Einlasskrümmer-Druck-Detektor zum Messen eines Einlasskrümmer-Druckes; einen Einlassluft-Temperatur-Detektor zum Messen einer Temperatur von Luft, welche in einen Einlasskrümmer gesaugt wird; und eine elektronische Steuerungseinheit zum Berechnen einer Luftmenge, welche in Zylinder gesaugt wird, basierend auf Signalen des Drosselöffnungs-Detektors des Motordrehzahl-Detektors, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors und des Einlassluft-Temperatur-Detektors, wobei die elektronische Steuerungseinheit programmiert ist, um Befehle auszuführen zum: Messen einer aktuellen Drosselöffnung (TPS); Messen einer aktuellen Motordrehzahl (RPM); Messen einer aktuellen Einlasskrümmer-Luftmenge (M_mani); Berechnen einer Verzögerungszeit (Δt) vom Einspritzen von Kraftstoff bis zu einem vorgegebenen Ziel-Zeitpunkt; Berechnen eines Erwartungswertes (E_TPS_Δt) einer Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit (Δt); Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_mani,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf Basis des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung; Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) eines Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswerts (E_M_mani,Δt) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; und Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Zylinder-Einlassluftmenge nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) des Einlasskrümmer-Drucks.
Kraftstoff-Steuerungs-Verfahren eines Motors aufweisend: Bestimmen ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist; Schätzen eines Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Zylinder-Einlassluftmenge nach einer Verzögerungszeit (Δt) gemäß einem Verfahren welches aufweist: Messen einer aktuellen Drosselöffnung (TPS); Messen einer aktuellen Motordrehzahl (RPM); Messen einer aktuellen Einlasskrümmer-Luftmenge (M_mani); Berechnen einer Verzögerungszeit (Δt) vom Einspritzen von Kraftstoff bis zu einem vorgegebenen Ziel-Zeitpunkt; Berechnen eines Erwartungswertes (E_TPS_Δt) einer Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit (Δt); Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_mani,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf der Basis des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung; Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) eines Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswerts (E_M_mani,Δt) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; und Berechnen des Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Zylinder-Einlassluftmenge nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) des Einlasskrümmer-Drucks Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf den geschätzten Erwartungswert (E_M_cyl,Δt) ; und Betreiben der Injektoren basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn ein vorgegebenes Intervall nach dem Starten des Motors vergangen ist, und keine Fehlfunktion eines Drosselöffnungs-Detektors, eines Motordrehzahl-Detektors, eines Einlasskrümmer-Druck-Detektors und eines Einlassluft-Temperatur-Detektors aufgetreten ist, eine Änderungsrate der Drosselöffnung größer als eine erste vorgegebene Änderungsrate und eine Änderungsrate des Einlasskrümmer-Drucks größer als eine zweite vorgegebene Änderungsrate ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend, Bestimmen ob eine Differenz zwischen dem geschätzten Erwartungswert (E_M_cyl,Δt) und einer aktuellen Luftmenge (M_mani) , welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird, größer ist als ein vorgegebener Wert, wobei das Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf den geschätzten Erwartungswert (E_M_cyl,Δt) ausgeführt wird, wenn die Differenz größer als der vorgegebene Wert ist.
Kraftstoff-Steuerungs-System, welches aufweist: einen Drosselöffnungs-Detektor zum Messen einer Drosselöffnung; einen Motordrehzahl-Detektor zum Messen einer Motordrehzahl; einen Einlasskrümmer-Druck-Detektor zum Messen eines Einlasskrümmer-Druckes; einen Einlassluft-Temperatur-Detektor zum Messen einer Temperatur von Luft, welche in einen Einlasskrümmer gesaugt wird; und eine elektronische Steuerungseinheit zum Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf Signalen des Drosselöffnungs- Detektors des Motordrehzahl-Detektors, des Einlasskrümmer-Druck-Detektors und des Einlassluft-Temperatur-Detektors, wobei die elektronische Steuerungseinheit programmiert ist, um Befehle auszuführen zum: Bestimmen ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist; Schätzen eines Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Zylinder-Einlassluftmenge nach einer Verzögerungszeit (Δt) gemäß einem Verfahren welches aufweist: Messen einer aktuellen Drosselöffnung (TPS); Messen einer aktuellen Motordrehzahl (RPM); Messen einer aktuellen Einlasskrümmer-Luftmenge (M_mani) Berechnen einer Verzögerungszeit (Δt) vom Einspritzen von Kraftstoff bis zu einem vorgegebenen Ziel-Zeitpunkt; Berechnen eines Erwartungswertes (E_TPS_Δt) einer Drosselöffnung nach der Verzögerungszeit (Δt); Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_mani,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in den Einlasskrümmer gesaugt wird, auf der Basis des Erwartungswertes (E_TPS_Δt) der Drosselöffnung; Berechnen eines Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) eines Einlasskrümmer-Drucks nach der Verzögerungszeit (Δt) auf der Basis des Erwartungswerts (E_M_mani,Δr) der Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer gesaugt wird; und Berechnen eines Erwartungswertes (E_M_cyl,Δt) einer Luftmenge, welche nach der Verzögerungszeit (Δt) in Zylinder gesaugt wird, auf Basis des Erwartungswertes (E_P_mani,Δt) des Einlasskrümmer-Drucks Berechnen einer Kraftstoffmenge basierend auf den geschätzten Erwartungswert (E_M_cyl,Δt) ; und Betreiben von Injektoren basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge.