DE112012000284B4 - System und Verfahren zum Steuern eines Motors - Google Patents

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Abstract

Steuersystem (60) für einen Motor (12), wobei das Steuersystem (60) umfasst:ein Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70), das eine erste minimale Kraftstoffmasse ermittelt, die einem ersten Kraftstoffsystem (30) des Motors (12) entspricht, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse diejenige minimale Kraftstoffmasse angibt, die das erste Kraftstoffsystem (30) in der Lage ist zu liefern, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) die erste minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) einer Luft pro Zylinder (APC) des Motors (12) und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) und einer Strömungsrate der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) ermittelt;ein Massenanteil-Ermittlungsmodul (74), das einen ersten minimalen und einen ersten maximalen Massenanteil basierend auf der ersten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermittelt; undein Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul (78), das einen ersten gewünschten Massenanteil basierend auf dem ersten minimalen und dem ersten maximalen Massenanteil begrenzt und das die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) basierend auf dem begrenzten ersten gewünschten Massenanteil steuert.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Motors und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffmasse für minimale Pulsweiten einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Motoren mit mehreren Kraftstoffsystemen.
  • HINTERGRUND
  • Verbrennungsmotoren saugen Luft durch ein Einleitungssystem, das durch eine Drossel geregelt werden kann, in einen Einlasskrümmer an. Die Luft in dem Einlasskrümmer wird auf mehrere Zylinder verteilt. Kraftstoff wird mittels mehrerer Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in den Motor eingespritzt und mit der Luft kombiniert, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch (A/F-Gemisch) zu erzeugen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen können den Kraftstoff entweder über jeweilige Einlasskanäle der Zylinder einspritzen (Einlasskanaleinspritzung) oder jeweils direkt in die Zylinder (Kraftstoffdirekteinspritzung). Das A/F-Gemisch wird jeweils durch Kolben in den Zylindern komprimiert und verbrannt, was die Kolben antreibt und eine Kurbelwelle drehend antreibt, wodurch ein Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Das Antriebsdrehmoment kann anschließend mittels eines Getriebes auf einen Endantrieb eines Fahrzeugs übertragen werden.
  • Herkömmliche Systeme und Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Motoren mit mehreren Kraftstoffsystemen sind aus den Druckschriften US 2007 / 0 119 421 A1 und DE 10 2007 025 076 A1 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Steuersystem für einen Motor umfasst ein Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul, ein Massenanteil-Ermittlungsmodul und ein Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul. Das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul ermittelt eine erste minimale Kraftstoffmasse, die einem ersten Kraftstoffsystem des Motors entspricht, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse diejenige minimale Kraftstoffmasse angibt, die das erste Kraftstoffsystem in der Lage ist zu liefern. Das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul ermittelt die erste minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) einer Luft pro Zylinder (APC) des Motors und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors und einer Strömungsrate der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Das Massenanteil-Ermittlungsmodul ermittelt einen ersten minimalen und einen ersten maximalen Massenanteil basierend auf der ersten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse. Das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul begrenzt einen ersten gewünschten Massenanteil basierend auf dem ersten minimalen und dem ersten maximalen Massenanteil und steuert die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors basierend auf dem begrenzten ersten gewünschten Massenanteil.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Motors umfasst, dass eine erste minimale Kraftstoffmasse ermittelt wird, die einem ersten Kraftstoffsystem des Motors entspricht, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse diejenige minimale Kraftstoffmasse angibt, die das erste Kraftstoffsystem in der Lage ist zu liefern, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) einer Luft pro Zylinder (APC) des Motors und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors und einer Strömungsrate der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermittelt wird, dass ein erster minimaler und ein erster maximaler Massenanteil basierend auf der ersten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermittelt wird, dass ein erster gewünschter Massenanteil basierend auf dem ersten minimalen und dem ersten maximalen Massenanteil begrenzt wird und dass die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors basierend auf dem begrenzten ersten gewünschten Massenanteil gesteuert wird.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems mit mehreren Kraftstoffsystemen gemäß einigen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls gemäß einigen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung ist; und
    • 3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Einstellen einer Kraftstoffmasse für minimale Pulsweiten einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Motor mit mehreren Kraftstoffsystemen gemäß einigen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Kraftstoffsteuersysteme können Kraftstoffeinspritzeinrichtungen basierend auf einem oder mehreren von einer Vielzahl von Betriebsparametern steuern. Spezieller können Pulsweiten und/oder eine Frequenz von Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuersignalen basierend auf Betriebsparametern variieren, wie beispielsweise einer Motordrehzahl oder einer Motorlast. Ein weiterer Betriebsparameter kann eine minimale Pulsweite für die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sein. Die minimale Pulsweite bezieht sich auf eine minimale Zeitdauer, für die jede der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zu einer gegebenen Zeit (für ein Einspritzungsereignis) offen ist. Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bei einer kürzeren als der minimalen Pulsweite kann signifikante Schwankungen in der Masse des Kraftstoffs bewirken, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingespritzt wird.
  • Motoren mit mehreren Kraftstoffsystemen (Mehrkraftstoff-Motoren) können Motoren umfassen, die für verschiedene Punkte (Orte) der Kraftstoffeinspritzung und/oder für die Einspritzung verschiedener Kraftstoffe ausgebildet sind. Beispielsweise kann ein Mehrkraftstoff-Motor eine erste und eine zweite Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufweisen, um den Kraftstoff jeweils selektiv über Einlasskanäle der Zylinder des Motors (bei einer Einlasskanaleinspritzung) oder jeweils direkt in die Zylinder des Motors (bei einer Kraftstoffdirekteinspritzung) einzuspritzen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Mehrkraftstoff-Motor ein erstes und ein zweites Kraftstoffsystem aufweisen, um selektiv einen ersten Kraftstoff und/oder einen zweiten Kraftstoff in den Motor einzuspritzen, wobei sich der erste Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoff unterscheidet (z.B. Benzin bzw. komprimiertes Erdgas oder CNG).
  • Beispielsweise umfasst ein bivalenter Betrieb, dass entweder der erste oder der zweite Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus in den Motor eingespritzt werden. Im Gegensatz dazu umfasst beispielsweise ein Betrieb mit Co-Kraftstoffzufuhr (oder ein Mehrkraftstoff-Betrieb), dass sowohl der erste als auch der zweite Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus in den Motor eingespritzt werden (z.B. mittels der ersten bzw. der zweiten Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen). Es kann ein spezieller Kraftstoff in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen wünschenswert sein. Lediglich beispielhaft kann bei einer Benzin/CNG-Implementierung Benzin für hohe Motorlasten bevorzugt sein, während CNG für niedrige Motorlasten bevorzugt sein kann.
  • Die minimale Pulsweite für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in einem Motor kann jedoch in Abhängigkeit von dem Punkt (dem Ort) der Kraftstoffeinspritzung und/oder in Abhängigkeit vom Typ des Kraftstoffs variieren, der eingespritzt wird. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann das Betreiben von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bei einer kürzeren als der minimalen Pulsweite zu einer signifikanten Schwankung in der eingespritzten Kraftstoffmasse führen, was die Emissionen erhöhen kann und/oder Verbrennungsprobleme bewirken kann, wie beispielsweise Fehlzündungen.
  • Dementsprechend werden ein System und ein Verfahren dargestellt, um eine Kraftstoffmasse für minimale Pulsweiten von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in Motoren mit mehreren Kraftstoffsystemen (Mehrkraftstoff-Motoren) einzustellen. Das System und das Verfahren können zuerst ermitteln, ob die Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verwendet werden sollen, um die minimalen Kraftstoffmassen zu berechnen. Wenn die Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verwendet werden sollen, können das System und das Verfahren eine minimale Kraftstoffmasse basierend auf einer minimalen Pulsweite für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermitteln. Die Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann entweder gemessen oder modelliert werden. Wenn die Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen nicht verwendet werden sollen, können das System und das Verfahren eine minimale Kraftstoffmasse basierend auf einer Luft pro Zylinder (APC) und einer Motordrehzahl ermitteln (z.B. mittels eines Kennfelds, das in einer Nachschlagetabelle gespeichert ist).
  • Beispielsweise können das System und das Verfahren eine minimale Kraftstoffmasse für jedes Kraftstoffsystem ermitteln. Die minimale Kraftstoffmasse für jedes Kraftstoffsystem repräsentiert eine minimale Kraftstoffmenge, die jeweils durch jedes Kraftstoffsystem geliefert werden kann. Die minimalen Kraftstoffmassen für jedes Kraftstoffsystem können für spezielle Betriebsbedingungen wichtig sein, wie beispielsweise bei niedriger Motorlast. Lediglich beispielhaft können das System und das Verfahren bei einer Benzin/CNG-Implementierung die Verwendung von Benzin minimieren; es kann die minimale Menge an Benzin ermittelt werden, die eingespritzt werden kann, ohne die minimalen Pulsweiten für die Einspritzeinrichtung zu verletzen, und es kann zusätzlicher CNG-Kraftstoff durch das andere Kraftstoffsystem geliefert werden (wenn dies erforderlich ist).
  • Das System und das Verfahren können einen minimalen und einen maximalen Massenanteil basierend auf jeder ermittelten minimalen Kraftstoffmasse ermitteln. Spezieller können das System und das Verfahren den minimalen und den maximalen Massenanteil basierend auf jeder ermittelten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermitteln. Die gesamte Kraftmasse kann auf Betriebsparametern basieren, wie beispielsweise auf der APC, einem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Ziel-A/F-Verhältnis) usw. Das System und das Verfahren können anschließend einen gewünschten Massenanteil basierend auf dem ermittelten minimalen Massenanteil und dem ermittelten maximalen Massenanteil begrenzen.
  • Der gewünschte Massenanteil kann auf einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsparametern basieren, wie beispielsweise darauf, dass der Verbrauch eines speziellen Kraftstoffs minimiert wird (z.B. von Benzin), wie es vorstehend beschrieben ist. Spezieller können das System und das Verfahren den gewünschten Massenanteil auf einen Bereich zwischen dem minimalen und maximalen Massenanteil begrenzen. Das System und das Verfahren können anschließend die Kraftstoffeinspritzung (die Kraftstoffeinspritzeinrichtung) basierend auf dem begrenzten gewünschten Massenanteil steuern. Lediglich beispielhaft können das System und das Verfahren eine Co-Kraftstoffzufuhr (z.B. von Benzin und CNG) basierend auf dem begrenzten gewünschten Massenanteil ausführen.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Beispiel eines Motorsystems 10 gezeigt. Das Motorsystem 10 umfasst einen Motor 12, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt, um ein Fahrzeug fortzubewegen. Beispielsweise kann der Motor 12 ein Motor mit Funkenzündung (SI-Motor), ein Motor mit Kompressionszündung (CI-Motor) (z.B. ein Dieselmotor), ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor) oder ein anderer geeigneter Typ eines Motors sein. Zusätzlich kann das Motorsystem 10 bei bestimmten Implementierungen ein Hybridsystem sein, und es kann daher zusätzliche Komponenten umfassen, wie beispielsweise ein Batteriesystem und einen Elektromotor.
  • Der Motor 12 saugt Luft durch ein Einleitungssystem 16, das durch eine Drossel 18 geregelt werden kann, in einen Einlasskrümmer 14 an. Die Drossel 18 kann beispielsweise mittels einer elektronischen Drosselsteuerung (ETC) elektrisch gesteuert werden. Ein Luftmassenströmungssensor (MAF-Sensor) 20 misst eine Rate einer Luftströmung durch das Einleitungssystem 16 und in den Einlasskrümmer 14. Ein Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 22 misst einen Druck der Luft in dem Einlasskrümmer 14. Die Luft in dem Einlasskrümmer 14 wird auf mehrere Zylinder 24 verteilt. Obgleich sechs Zylinder gezeigt sind, kann der Motor 12 eine andere Anzahl von Zylindern aufweisen.
  • Das Motorsystem 10 weist ferner eine erste und eine zweite Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26 bzw. 28 auf. Die erste und die zweite Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26, 28 können den Kraftstoff selektiv an verschiedenen Punkten (Orten) an den Motor 12 liefern, und/oder sie können selektiv unterschiedliche Kraftstoffe an den Motor 12 liefern. Die unterschiedlichen Punkte (Orte) können jeweils Einlasskanäle der Zylinder 24 umfassen (bei einer Einlasskanaleinspritzung), oder es kann Kraftstoff jeweils direkt in die Zylinder 24 eingespritzt werden (bei einer Kraftstoffdirekteinspritzung). Beispielsweise kann die erste Vielzahl der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26 den Kraftstoff jeweils direkt in die Zylinder 24 einspritzen, und die zweite Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 kann den Kraftstoff jeweils über die Einlasskanäle der Zylinder 24 einspritzen.
  • Die unterschiedlichen Kraftstoffe können Benzin, Diesel, CNG, verflüssigtes Erdgas (LNG), Autogas (LPG), Wasserstoff oder andere geeignete Kraftstoffe umfassen. Lediglich beispielhaft kann die erste Vielzahl von Kraftstoffeinspritzrichtungen 26 selektiv Benzin direkt in die Zylinder 24 liefern (bei einer Kraftstoffdirekteinspritzung), und die zweite Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen kann selektiv CNG oder LPG über Einlasskanäle der Zylinder liefern (bei einer Einlasskanaleinspritzung). Es können jedoch andere Kombinationen der Anordnung von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in dem Motor 12 und von Kraftstoffen, die dem Motor 12 zugeführt werden, implementiert werden.
  • Das Motorsystem 10 kann ferner ein erstes und ein zweites Kraftstoffsystem 30 bzw. 32 umfassen. Jedes von dem ersten und dem zweiten Kraftstoffsystem 30 und 32 kann beispielsweise Komponenten wie etwa Tanks, Pumpen, Kraftstoffleisten, Regler, Ventile und dergleichen umfassen. Obgleich zwei Kraftstoffsysteme 30 und 32 gezeigt sind, kann das Motorsystem 10 zusätzliche Kraftstoffsysteme aufweisen. Das erste Kraftstoffsystem 30 kann dem Motor 12 einen ersten Kraftstoff zuführen. Das erste Kraftstoffsystem 30 kann den ersten Kraftstoff beispielsweise selektiv mittels der ersten Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26 dem Motor 12 zuführen. Der erste Kraftstoff kann beispielsweise Benzin sein. Lediglich beispielhaft kann der erste Kraftstoff jedoch ein anderer geeigneter flüssiger Kraftstoff sein, wie beispielsweise Diesel.
  • Auf ähnliche Weise kann das zweite Kraftstoffsystem dem Motor 12 einen zweiten Kraftstoff zuführen. Das zweite Kraftstoffsystem 32 kann den zweiten Kraftstoff beispielsweise mittels der zweiten Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 an den Motor 12 liefern. Lediglich beispielhaft kann der zweite Kraftstoff CNG, LNG, LPG, Wasserstoff oder ein anderer geeigneter Gaskraftstoff sein. Bei einem bivalenten Betrieb können nur eine von den Vielzahlen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26, 28 und/oder eines von den Kraftstoffsystemen 30, 32 dem Motor 12 zu einer gegebenen Zeit Kraftstoff zuführen (z.B. Flüssigkraftstoff oder Gaskraftstoff). Bei einem Mehrkraftstoff-Betrieb können jedoch beide von den Kraftstoffsystemen 30, 32 jeweils Kraftstoff mittels der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26, 28 zuführen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft, um ein A/F-Gemisch zu erzeugen. Das A/F-Gemisch wird in jedem der Zylinder 24 unter Verwendung von Kolben (nicht gezeigt) komprimiert und verbrannt, um die Kolben anzutreiben und ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Mehrere Zündkerzen 34 können verwendet werden, um das komprimierte A/F-Gemisch zu zünden. In Abhängigkeit von dem Typ des Motors 12 kann das A/F-Gemisch jedoch mittels eines anderen geeigneten Verfahrens (z.B. durch Selbstzündung) verbrannt werden. Das Antriebsdrehmoment, das durch die Verbrennung erzeugt wird, treibt eine Kurbelwelle 36 drehend an. Ein Kurbelwellen-Positionssensor 38 misst eine Drehposition der Kurbelwelle 36. Die gemessene Kurbelwellenposition kann beispielsweise verwendet werden, um eine Motordrehzahl zu ermitteln.
  • Das Antriebsdrehmoment an der Kurbelwelle 36 wird mittels eines Getriebes 42 zu einem Endantrieb 40 des Fahrzeugs übertragen. Das Getriebe 42 kann beispielsweise mittels einer Fluidkopplung, wie beispielsweise mittels eines Drehmomentwandlers, mit der Kurbelwelle 36 gekoppelt sein. Abgas, das aus der Verbrennung resultiert, wird aus den Zylindern 24 in einen Auslasskrümmer 44 ausgestoßen. Das Abgas in dem Auslasskrümmer 44 wird durch ein Abgasbehandlungssystem 46 behandelt, bevor es in die Atmosphäre freigegeben wird. Das Abgasbehandlungssystem 46 kann beispielsweise einen Oxidationskatalysator (OC), Stickstoffoxid-Adsorber/Absorber (NOx-Adsorber/Absorber), ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-System), einen Partikelfilter (PM-Filter) und einen Dreiwegekatalysator umfassen.
  • Ein Steuermodul 60 steuert den Betrieb des Motorsystems 10. Das Steuermodul 60 empfängt Signale von der Drossel 18, dem MAF-Sensor 20, dem MAP-Sensor 22, den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26, den zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28, dem ersten Kraftstoffsystem 30, dem zweiten Kraftstoffsystem 32, den Zündkerzen 34, dem Getriebe 42 und/oder dem Abgasbehandlungssystem 46. Das Steuermodul 60 steuert die Drossel 18, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26, die zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28, das erste Kraftstoffsystem 30, das zweite Kraftstoffsystem 32, die Zündkerze 34, das Getriebe 42 und/oder das Abgasbehandlungssystem 46. Das Steuermodul 60 kann auch das System und das Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementieren.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Beispiel des Steuermoduls 60 gezeigt. Das Steuermodul 60 kann ein Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70, ein Massenanteil-Ermittlungsmodul 74 und ein Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 umfassen. Das Steuermodul 60 steuert eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 kann eine von der ersten bzw. der zweiten Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26 bzw. 28 sein. Obgleich auf eine einzige Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 Bezug genommen wird, kann das Steuermodul 60 auf ähnliche Weise den Rest der ersten und/oder zweiten Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 26 bzw. 28 steuern.
  • Das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 ermittelt eine minimale Kraftstoffmasse, die in den Motor 12 eingespritzt werden soll. Beispielsweise kann das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 eine minimale Kraftstoffmasse für jedes der Kraftstoffsysteme 30, 32 ermitteln. Das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 kann die minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) der APC und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 ermitteln.
  • Stattdessen kann das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 zuerst ermitteln, ob eine Strömungsrate einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für die Berechnungen der minimalen Kraftstoffmasse verwendet werden soll. Wenn die Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nicht verwendet werden soll, dann kann das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 die minimale Kraftstoffmasse basierend auf der APC und der Motordrehzahl ermitteln. Wenn die Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verwendet werden soll, dann kann das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 die minimale Kraftstoffmasse basierend auf der minimalen Pulsweite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 und der Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 ermitteln.
  • Das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul 70 kann die APC basierend auf dem MAP und der Motordrehzahl ermitteln, die durch den MAP-Sensor 22 bzw. durch den Kurbelwellen-Positionssensor 38 gemessen werden. Die APC kann ferner auf einer Motorluftströmung basieren, die durch den MAF-Sensor 20 gemessen wird. Die Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 kann entweder durch einen Strömungsratensensor (nicht gezeigt) gemessen oder unter Verwendung eines Strömungsratenmodells geschätzt werden. Das Massenanteil-Ermittlungsmodul 74 ermittelt einen minimalen und einen maximalen Massenanteil für die Kraftstoffeinspritzung. Spezieller kann das Massenanteil-Ermittlungsmodul 74 den minimalen und den maximalen Massenanteil für die Kraftstoffeinspritzung basierend auf der ermittelten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermitteln. Die gesamte Kraftstoffmasse kann beispielsweise auf der APC basieren.
  • Das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 steuert die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82. Das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 basierend auf einem gewünschten Massenanteil sowie dem ermittelten minimalen und maximalen Massenanteil steuern. Spezieller begrenzt das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 den gewünschten Massenanteil basierend auf dem ermittelten minimalen und dem ermittelten maximalen Massenanteil. Mit anderen Worten kann das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 den gewünschten Massenanteil auf einen Bereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Massenanteil begrenzen. Das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul 78 kann die Kraftstoffeinspritzung (die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82) anschließend basierend auf dem begrenzten gewünschten Massenanteil steuern.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, beginnt ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen von Pulsweiten für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in Doppelkraftstoff-Motoren bei 100. Bei 100 ermittelt das Steuermodul 60, ob die Strömungsraten der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verwendet werden sollen, um die minimalen Kraftstoffmassen zu berechnen. Wenn ja, kann die Steuerung zu 104 voranschreiten. Wenn nein, kann die Steuerung zu 108 voranschreiten. Bei 104 ermittelt das Steuermodul 60 eine minimale Kraftstoffmasse basierend auf einer minimalen Pulsweite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82 und einer Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82. Die Steuerung kann anschließend zu 112 voranschreiten. Bei 108 ermittelt das Steuermodul 60 eine minimale Kraftstoffmasse basierend auf der APC und der Motordrehzahl. Die Steuerung kann anschließend zu 112 voranschreiten. Das Steuermodul 60 kann die minimalen Kraftstoffmassen beispielsweise für jedes Kraftstoffsystem 30, 32 ermitteln (bzw. für die Einspritzeinrichtungen 26 und 28).
  • Bei 112 kann das Steuermodul 60 den minimalen und den maximalen Massenanteil basierend auf der ermittelten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermitteln. Die gesamte Kraftstoffmasse kann beispielsweise auf Betriebsparametern wie etwa auf der APC, einem Ziel-A/F-Verhältnis usw. basieren. Bei 116 kann das Steuermodul 60 einen gewünschten Massenanteil basierend auf dem ermittelten minimalen und dem ermittelten maximalen Massenanteil begrenzen. Mit anderen Worten kann das Steuermodul 60 den gewünschten Massenteil auf einen Bereich zwischen dem ermittelten minimalen und dem ermittelten maximalen Massenanteil begrenzen. Bei 120 kann das Steuermodul 60 die Kraftstoffeinspritzung (die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 82) basierend auf dem begrenzten gewünschten Massenanteil steuern. Die Steuerung kann anschließend enden oder für zusätzliche Zyklen zu 100 zurückkehren.
  • Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
  • Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
  • Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
  • Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.

Claims (20)

  1. Steuersystem (60) für einen Motor (12), wobei das Steuersystem (60) umfasst: ein Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70), das eine erste minimale Kraftstoffmasse ermittelt, die einem ersten Kraftstoffsystem (30) des Motors (12) entspricht, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse diejenige minimale Kraftstoffmasse angibt, die das erste Kraftstoffsystem (30) in der Lage ist zu liefern, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) die erste minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) einer Luft pro Zylinder (APC) des Motors (12) und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) und einer Strömungsrate der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) ermittelt; ein Massenanteil-Ermittlungsmodul (74), das einen ersten minimalen und einen ersten maximalen Massenanteil basierend auf der ersten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermittelt; und ein Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul (78), das einen ersten gewünschten Massenanteil basierend auf dem ersten minimalen und dem ersten maximalen Massenanteil begrenzt und das die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) basierend auf dem begrenzten ersten gewünschten Massenanteil steuert.
  2. Steuersystem (60) nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) ferner eine zweite minimale Kraftstoffmasse ermittelt, die einem zweiten Kraftstoffsystem (32) des Motors (12) entspricht.
  3. Steuersystem (60) nach Anspruch 2, wobei das Massenanteil-Ermittlungsmodul (74) ferner einen zweiten minimalen und einen zweiten maximalen Massenanteil basierend auf der zweiten minimalen Kraftstoffmasse und der gesamten Kraftstoffmasse ermittelt.
  4. Steuersystem (60) nach Anspruch 3, wobei das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermodul (78) ferner einen zweiten gewünschten Massenanteil basierend auf dem zweiten minimalen und dem zweiten maximalen Massenanteil begrenzt, so dass es eine zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) des Motors (12) basierend auf dem begrenzten zweiten gewünschten Massenanteil steuert.
  5. Steuersystem (60) nach Anspruch 4, wobei die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26, 28) dem ersten bzw. dem zweiten Kraftstoffsystem (30, 32) zugeordnet sind.
  6. Steuersystem (60) nach Anspruch 5, wobei das erste und das zweite Kraftstoffsystem (30, 32) selektiv einen ersten und einen zweiten Kraftstoff an die erste bzw. an die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26, 28) liefern, wobei die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) für eine Kraftstoffdirekteinspritzung ausgebildet ist und wobei die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) für eine Einlasskanaleinspritzung ausgebildet ist.
  7. Steuersystem (60) nach Anspruch 6, wobei der erste Kraftstoff Benzin ist und wobei der zweite Kraftstoff komprimiertes Erdgas (CNG) ist.
  8. Steuersystem (60) nach Anspruch 2, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) die erste und die zweite minimale Kraftstoffmasse basierend auf der Luft pro Zylinder (APC) und der Motordrehzahl ermittelt.
  9. Steuersystem (60) nach Anspruch 8, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) ferner eine Nachschlagetabelle umfasst, die minimale Kraftstoffmassen sowohl für das erste als auch für das zweite Kraftstoffsystem (30, 32) mit der APC und der Motordrehzahl in Beziehung setzt.
  10. Steuersystem (60) nach Anspruch 2, wobei das Kraftstoffmassen-Ermittlungsmodul (70) die zweite minimale Kraftstoffmasse basierend auf einer minimalen Pulsweite der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) und einer Strömungsrate der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) ermittelt.
  11. Verfahren zum Steuern eines Motors (12), wobei das Verfahren umfasst, dass: eine erste minimale Kraftstoffmasse ermittelt wird, die einem ersten Kraftstoffsystem (30) des Motors (12) entspricht, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse diejenige minimale Kraftstoffmasse angibt, die das erste Kraftstoffsystem (30) in der Lage ist zu liefern, wobei die erste minimale Kraftstoffmasse basierend auf (i) einer Luft pro Zylinder (APC) des Motors (12) und der Motordrehzahl und/oder (ii) der minimalen Pulsweite einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) und einer Strömungsrate der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) ermittelt wird; ein erster minimaler und ein erster maximaler Massenanteil basierend auf der ersten minimalen Kraftstoffmasse und einer gesamten Kraftstoffmasse ermittelt werden; ein erster gewünschter Massenanteil basierend auf dem ersten minimalen und dem ersten maximalen Massenanteil begrenzt wird; und die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) des Motors (12) basierend auf dem begrenzten ersten gewünschten Massenanteil gesteuert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass eine zweite minimale Kraftstoffmasse ermittelt wird, die einem zweiten Kraftstoffsystem (32) des Motors (12) entspricht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass ein zweiter minimaler und ein zweiter maximaler Massenanteil basierend auf der zweiten minimalen Kraftstoffmasse und der gesamten Kraftstoffmasse ermittelt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst, dass: ein zweiter gewünschter Massenanteil basierend auf dem zweiten minimalen und dem zweiten maximalen Massenanteil begrenzt wird; und eine zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) des Motors (12) basierend auf dem begrenzten zweiten gewünschten Massenanteil gesteuert wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26, 28) dem ersten bzw. dem zweiten Kraftstoffsystem (30, 32) zugeordnet sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das erste und das zweite Kraftstoffsystem (30, 32) selektiv einen ersten und einen zweiten Kraftstoff an die erste bzw. an die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26, 28) liefern, wobei die erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26) für eine Kraftstoffdirekteinspritzung ausgebildet ist und wobei die zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) für eine Einlasskanaleinspritzung ausgebildet ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Kraftstoff Benzin ist und wobei der zweite Kraftstoff komprimiertes Erdgas (CNG) ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass die erste und die zweite minimale Kraftstoffmasse basierend auf der Luft pro Zylinder (APC) und der Motordrehzahl ermittelt werden.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass eine Nachschlagetabelle verwendet wird, welche die minimalen Kraftstoffmassen sowohl für das erste als auch für das zweite Kraftstoffsystem (30, 32) mit der APC und der Motordrehzahl in Beziehung setzt.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass die zweite minimale Kraftstoffmasse basierend auf einer minimalen Pulsweite der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) und einer Strömungsrate der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (28) ermittelt wird
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