DE112017004234T5 - Motordrehmomentausgleich - Google Patents

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Mohammad Pirjaberi
Kian EISAZADEH-FAR
Steven E. CARLSON
Louis J. Serrano
Ying Ren
Joel D. VAN ESS
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Abstract

Es werden Verfahren, Vorrichtungen, Schätzungsvorrichtungen, Steuervorrichtungen und Algorithmen zur Schätzung des Drehmomentprofils eines Motors und/oder zur dahingehenden Steuerung von von einer oder mehreren Vorrichtungen, bei denen es sich nicht um den Motor selbst handelt, an einen Antriebsstrang angelegtem Drehmoment, das von dem Motor und der anderen Vorrichtung bzw. den anderen Vorrichtungen angelegte Nettodrehmoment derart zu managen, dass unerwünschte NVH reduziert werden, beschrieben. Die beschriebenen Ansätze eignen sich besonders gut zur Verwendung bei Hybridfahrzeugen, bei denen der Motor mit Skip Fire oder einer anderen dynamischen Zündungshöhenmodulation betrieben wird - jedoch können sie auch in vielfältigen anderen Fällen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Hybridfahrzeug einen Motor/Generator, der das ausgleichende Drehmoment anlegt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/379,357 (TULAP063P), auf die hier Bezug genommen wird.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Hybridfahrzeuge, die von Verbrennungsmotoren, die mit Skip Fire-Steuerung betrieben werden, mit Leistung versorgt werden und zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor eine andere Antriebsquelle aufweisen. Das Drehmomentprofil des Skip Fire-gesteuerten Motors wird geschätzt und die zusätzliche Leistungsquelle wird zum Ausgleich des Drehmomentprofils verwendet.
  • HINTERGRUND
  • Die Kraftstoffeffizienz von Verbrennungsmotoren kann durch Variieren des Hubraums des Motors stark verbessert werden. Dies gestattet, dass das gesamte Drehmoment bei Bedarf zur Verfügung steht, kann jedoch durch die Nutzung eines geringeren Hubraums, wenn das gesamte Drehmoment nicht erforderlich ist, Pumpverluste beträchtlich reduzieren und den thermischen Wirkungsgrad verbessern. Das heutzutage am weitesten verbreitete Verfahren zur Implementierung eines Motors mit variablem Hubraum ist die im Wesentlichen gleichzeitige Deaktivierung einer Gruppe von Zylindern. Bei diesem Ansatz werden die den deaktivierten Zylindern zugeordneten Einlass- und Auslassventile geschlossen gehalten und es wird kein Kraftstoff eingespritzt, wenn das Auslassen eines Verbrennungsereignisses gewünscht wird. Beispielsweise kann ein Achtzylindermotor mit variablem Hubraum die Hälfte der Zylinder (d. h. 4 Zylinder) deaktivieren, so dass er lediglich unter Einsatz der verbleibenden 4 Zylinder betrieben wird. Derzeit verfügbare im Handel erhältliche Motoren mit variablem Hubraum unterstützen in der Regel lediglich zwei oder höchstens drei Modi mit konstantem Hubraum.
  • Ein weiterer Motorsteueransatz, bei dem der effektive Hubraum eines Motors variiert wird, wird als „Skip Fire“-Motorsteuerung bezeichnet. Im Allgemeinen wird bei einer Skip Fire-Motorsteuerung das selektive Auslassen der Zündung gewisser Zylinder während ausgewählter Zündungsgelegenheiten beabsichtigt. Somit kann ein bestimmter Zylinder während eines Motorzyklus gezündet werden und kann dann während des nächsten Motorzyklus ausgelassen und dann während des nächsten selektiv ausgelassen oder gezündet werden. So wird eine noch feinere Steuerung des effektiven Motorhubraums ermöglicht. Beispielsweise führt das Zünden jedes dritten Zylinders in einem Vierzylindermotor zu einem effektiven Hubraum, der ein Drittel des gesamten Motorhubraums beträgt, wobei es sich um einen anteiligen Hubraum handelt, der durch einfaches Deaktivieren eines Satzes von Zylindern nicht erzielbar ist.
  • Das US-Patent Nr. 8,131,445 (auf das hier Bezug genommen wird) lehrt einen Skip Fire-Betriebsansatz, der gestattet, dass durchschnittlich jeglicher Anteil der Zylinder unter Einsatz von Einzelzylinderdeaktivierung gezündet werden kann. Bei anderen Skip Fire-Ansätzen kann eine bestimmte Zündfolge oder Zündungsdichte aus einem Satz zur Verfügung stehender Zündfolgen oder Zündungsanteile ausgewählt werden. Bei einem Skip Fire-Betriebsmodus hängt die Höhe des bereitgestellten Drehmoments im Allgemeinen stark von der Zündungsdichte oder dem Zündungsanteil von Verbrennungsereignissen, die nicht ausgelassen werden, ab. Dynamische Skip Fire-Steuerung (DSF-Steuerung) bezieht sich auf einen Skip Fire-Betrieb, bei dem Entscheidungen zum Zünden/Auslassen dynamisch erfolgen, beispielsweise zu jeder Zündungsgelegenheit, bei jedem Motorzyklus oder in irgend einem anderen Rhythmus.
  • Bei einigen Anwendungen, die als Multi-Höhen-Skip Fire bezeichnet werden, können einzelne Zündungs-Arbeitszyklen absichtlich mit verschiedenen Zylinderabgabehöhen betrieben werden - das bedeutet unter Verwendung absichtlich verschiedener Luftladungs- und entsprechender Kraftstoffzufuhrhöhen. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 9,399,964 (auf das hier Bezug genommen wird) einige solcher Ansätze. Die Konzepte der Steuerung einzelner Zylinder, die bei dynamischem Skip Fire eingesetzt werden, können auch auf dynamischen Multi-Ladungshöhen-Motorbetrieb angewendet werden, bei dem alle Zylinder gezündet werden, jedoch einzelne Arbeitszyklen absichtlich mit verschiedenen Zylinderabgabehöhen betrieben werden. Dynamischer Skip Fire- und dynamischer Multi-Ladungshöhen-Motorbetrieb können zusammengefasst als verschiedene Arten des Motorbetriebs mit dynamischer Zündungshöhenmodulation angesehen werden, bei dem die Abgabe jedes Arbeitszyklus (z. B. Skip/Fire, hoch/niedrig, Skip/hoch/niedrig usw.) während des Betriebs des Motors, in der Regel auf einer Basis von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus (Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit) eines einzelnen Zylinders, dynamisch bestimmt wird. Es versteht sich, dass sich der Motorbetrieb mit dynamischer Zündungshöhenmodulation von herkömmlichem variablem Hubraum unterscheidet, bei dem bei Eintreten des Motors in einen Betriebszustand mit reduziertem Hubraum ein definierter Satz von Zylindern auf allgemein dieselbe Art und Weise betrieben wird, bis der Motor in einen anderen Betriebszustand übergeht.
  • Der Verbrennungsprozess und die Zündung von Zylindern unter Einsatz von Skip Fire oder anderer Zündungshöhenmodulationsmethoden können unerwünschte Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit (NVH) einbringen. Beispielsweise kann der Motor Vibrationen auf die Karosserie des Fahrzeugs übertragen, wo sie von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden können. Geräusche können auch durch das Chassis in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden. Unter gewissen Betriebsbedingungen erzeugt die Zündung von Zylindern unerwünschte akustische Effekte durch das Auslasssystem und das Abgasendrohr. Fahrzeuginsassen können somit unerwünschten NVH durch über die Struktur übertragene Schwingungen oder durch die Luft übertragene Geräusche ausgesetzt sein.
  • Eine Herausforderung beim Skip Fire-Motorbetrieb besteht darin, ein annehmbares NVH-Verhalten zu erzielen. Obgleich frühere Ansätze gut funktionieren, werden weiterhin Anstrengungen unternommen, neue und verbesserte Ansätze zum Managen von NVH während Zündungshöhenmodulationsbetriebs eines Motors zu entwickeln.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden eine Vielfalt an Verfahren, Vorrichtungen, Schätzungsvorrichtungen, Steuervorrichtungen und Algorithmen zur Schätzung des Drehmomentprofils eines Motors und/oder zur dahingehenden Steuerung von von einer oder mehreren Vorrichtungen, bei denen es sich nicht um den Motor selbst handelt, an einen Antriebsstrang angelegtem Drehmoment, das von dem Motor und der anderen Vorrichtung bzw. den anderen Vorrichtungen angelegte netto Drehmoment derart zu managen, dass unerwünschte NVH reduziert werden, beschrieben. Die beschriebenen Ansätze eignen sich besonders gut zur Verwendung bei Hybridfahrzeugen, bei denen der Motor mit Skip Fire oder einer anderen dynamischen Zündungshöhenmodulation betrieben wird - jedoch können sie auch in vielfältigen anderen Umständen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Hybridfahrzeug einen Motor/Generator, der das ausgleichende Drehmoment anlegt.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden Zeiträume identifiziert, in denen ein momentanes Drehmoment oder eine momentane Beschleunigung, das bzw. die von dem Motor erzeugt wird, erwartungsgemäß einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Ein entgegenwirkendes Drehmoment wird dann während der identifizierten Zeiträume unter Steuerung an den Antriebsstrang von einer Energiequelle oder -senke angelegt, so dass das erwartete Nettoantriebsstrangdrehmoment den festgelegten Schwellenwert nicht überschreitet. Bei einigen Ausführungsformen kann der festgelegte Schwellenwert als Funktion der Motordrehzahl und/oder des Getriebegangs variieren. Bei einigen Ausführungsformen wird das entgegenwirkende (ausgleichende) Drehmoment in kurzen Schüben angelegt, die zeitlich so festgelegt werden, dass sie durch während des Betriebs des Motors mit Skip Fire oder dynamischer Zündungshöhenmodulation erzeugten Drehmomentspitzen entgegenwirken.
  • Bei einigen Hybridfahrzeugausführungsformen wird das Hybridfahrzeug, wenn bestimmt wird, dass ein geschätztes Motordrehmomentprofil akzeptable NVH bereitstellt, lediglich mit der Abgabe des Verbrennungsmotors betrieben. Wenn jedoch bestimmt wird, dass das geschätzte Motordrehmomentprofil inakzeptable NVH bereitstellt, werden sowohl der Verbrennungsmotor als auch eine Hilfsenergiequelle/- senke eingesetzt, wobei die Hilfsenergiequelle/-senke dahingehend ausgeführt ist, ein ausgleichendes Drehmoment zur Reduzierung von NVH auf ein akzeptables Ausmaß bereitzustellen.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden das gesamte Motordrehmomentprofil und die Bestimmung des entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments zu jeder Zündungsgelegenheit aktualisiert, so dass der Bedarf an entgegenwirkendem ausgleichendem Drehmoment und dessen Höhe für jede Zündungsgelegenheit aktualisiert wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen mit Skip Fire oder anderer dynamischer Zündungshöhenmodulation werden die Drehmomentprofilschätzungen bei der Wahl des (effektiven) Betriebszündungsanteils verwendet. Bei derartigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffeffizienz verschiedener infrage kommender Zündungsanteile nach Betrachtung der Kraftstoffeffizienzauswirkungen jeglicher ausgleichenden Drehmomente, die bei Betrieb mit den jeweiligen Zündungsanteilen zur Erfüllung von gewünschten Fahrbarkeitskriterien erforderlich sein können, verglichen werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Drehmomentprofil für den Motor durch Summieren des Beitrags jeder der Arbeitskammern (z. B. Zylinder) bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Drehmomentprofil für einen bestimmten Zylinder durch Wählen oder Bestimmen eines normierten Drehmomentprofils für den Betriebszustand des Zylinders und dann Skalieren des normierten Drehmomentprofils basierend auf gegenwärtigen Motorbetriebsparametern erlangt werden. Während des Skip Fire-Motorbetriebs variiert das eingesetzte normierte Drehmomentprofil basierend auf der Skip Fire-Zündungsentscheidung für den bestimmten Zylinder. Bei einigen Ausführungsformen basiert das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf dem Einlasskrümmerdruck. Bei einigen Ausführungsformen kann das normierte Drehmomentprofil basierend auf einem oder mehreren gegenwärtigen Betriebsparametern, wie z. B. Motordrehzahl, Zündzeitpunkt, Ventilsteuerzeiten/-hub, Motorzündungshistorie, Zylinderzündungshistorie usw., basieren.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das Motordrehmomentprofil dahingehend gefiltert, ausgewählte harmonische Anteile des Drehmomentprofils zu identifizieren. Ein an den Antriebsstrang anzulegendes entgegenwirkendes ausgleichendes Drehmoment kann dann auf den gefilterten Ergebnissen basieren. Bei einigen derartigen Ausführungsformen können die gefilterten Ergebnisse basierend auf einem oder mehreren gegenwärtigen Motorparametern verstärkt werden. Das gefilterte Signal kann zum Abgleich mit dem erwartungsgemäß von dem Motor zu erzeugenden Drehmoment zurückgehalten werden. Das verstärkte gefilterte Signal kann invertiert und bei der Steuerung eines Elektromotors/Generators zum Bezug/Verbrauch von Drehmoment basierend auf dem invertierten Drehmomentsignal verwendet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das ausgleichende Drehmoment als ein oder mehrere oszillierende (z. B. Sinus-) Signale angelegt werden, bei anderen hingegen kann das ausgleichende Drehmoment als Schübe angelegt werden, die Teile von erwarteten Drehmomentspitzen ausgleichen sollen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das ausgleichende Drehmoment effektiv durch Vorrichtungen angelegt werden, die durch entsprechendes Erhöhen oder Verringern ihrer jeweiligen Lasten Energie aus dem Antriebsstrang entnehmen. Gleichermaßen kann das Drehmoment, das von den Vorrichtungen, die Drehmoment in den Antriebsstrang zugeben, angelegt wird, dahingehend erhöht oder verringert werden, das gewünschte ausgleichende Drehmoment bereitzustellen. Wenn Vorrichtungen, wie z. B. ein Motor/Generator, die Drehmoment sowohl zugeben als auch abziehen können, verwendet werden, können beide Ansätze verwendet werden oder die Vorrichtungen können zwischen Drehmomentzugabe- und Drehmomententnahmezuständen variiert werden, um das gewünschte ausgleichende Drehmoment bereitzustellen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung und deren Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden; in den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Hybridantriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Steuerungsarchitektur für einen Hybridantriebsstrang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3A und 3B ein Zylinderdrehmomentprofil als Funktion des Kurbelwellenwinkels für mehrere Zündungen bei verschiedenen MAP-Werten.
    • 4A und 4B ein normiertes Drehmomentprofil als Funktion des Kurbelwellenwinkels für einen Verbrennungshub bei verschiedenen MAP-Werten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5A und 5B ein normiertes Drehmomentprofil als Funktion des Kurbelwellenwinkels für einen Verdichtungshub bei verschiedenen MAP-Werten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 eine beispielhafte Tabelle, die Werte für das normierte Drehmomentprofil für verschiedene MAP-Werte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 eine beispielhafte Tabelle, die den Drehmomentskalierungsfaktor für verschiedene MAP- und Motordrehzahlwerte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 8 ein beispielhaftes Drehmomentprofil als Funktion des Kurbelwellenwinkels bei einer durchschnittlichen Motordrehzahl von 1500 U/min und einem Zündungsanteil von ¾ für einen Vierzylindermotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 9 die Umwandlung des Drehmomentprofils von 8 in die Zeitdomäne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 10 die Höhe des Drehmoments, das von der zweiten Energiequelle/-senke des Hybridmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dem Antriebsstrang zugegeben (positiver Wert) und aus dem Antriebsstrang entnommen (negativer Wert) wird.
    • 11 einen Vergleich des gesamten Antriebsstrangdrehmoments zwischen dem Betrieb mit lediglich dem Verbrennungsmotor und dem Betrieb des Motors in Verbindung mit einer zweiten Energiequelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 12 ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Wählen der Zündfolge mit der höchsten Kraftstoffeffizienz gemäß einer Ausführungform der vorliegenden Erfindung.
    • 13 ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Aufhebung von Harmonischen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 14 eine Zeitachse, die den zeitlichen Verlauf einer Bestimmung von ausgleichendem Drehmoment für einen bestimmten Arbeitszyklus bezüglich des zugeordneten Arbeitszyklus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 15 beispielhafte Filtercharakteristiken gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 16 ein beispielhaftes Motordrehmomentprofil und resultierendes gefiltertes Signal, die sich zum Antreiben einer zusätzlichen Energiequelle/-senke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eignen.
    • 17 die Unterdrückung von Frequenzen erster und zweiter Ordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 18 A-D ein Beispiel für Überblenden während eines Zündungsanteilwechsels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • In den Zeichnungen werden gelegentlich gleiche Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Strukturelemente verwendet. Es versteht sich des Weiteren, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstabsgerecht sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren und Systeme zur Reduzierung von NVH und Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bei einem Hybridmotor unter Einsatz eines Verbrennungsmotors mit Skip Fire- oder Zündungshöhenmodulationssteuerung als eine Energiequelle. Eine Hilfsenergiequelle/-senke ist zum gesteuerten Zugeben und/oder Entnehmen von Drehmoment zu bzw. aus dem Antriebsstrang, das die Reduzierung der vom Motor erzeugten NVH unterstützt, in der Lage.
  • Üblicherweise umfasst der Skip Fire-Betrieb die Zylinderdeaktivierung, wobei Einlass- und Auslassventile während der Gaswechselnominalphasen eines Viertaktmotorzyklus geschlossen gehalten werden. Die Durchführung der Zylinderdeaktivierung erfordert, dass das Motorsteuergerät Leistungstreiberausgaben, die die Zylinderdeaktivierungselemente betätigen, steuert. Bei nockenbetätigten Ventilen kann die Zylinderdeaktivierung durch Aktivieren von Solenoids umgesetzt werden, die die Hydraulikölsteuerventile betätigen, die gestatten, dass die Ventilstößel entweder starr bleiben (ein gezündeter Zylinder) oder einfallen (ein ausgelassener Zylinder). Ein derartiges System kann als ein „Leerhub“-Deaktivierungssystem bezeichnet werden. Zylinderdeaktivierung kann unter Verwendung anderer Mechanismen für nockenbetätigte Ventile erreicht werden. Alternativ dazu können elektromechanische Aktuatoren zur Steuerung der Einlass- und/oder der Auslassventile verwendet werden. Unabhängig von dem Zylinderdeaktivierungsverfahren gibt es eine zeitliche Verzögerung zwischen dem Treffen einer Entscheidung zum Zünden/Nichtzünden und dem Öffnen des Einlassventils eines zündenden Zylinders.
  • Das variierende und gelegentlich ungleichmäßige Zündungsmuster bei einem Verbrennungsmotor mit Skip Fire-Steuerung kann bei einigen Zündungsmustern zu inakzeptablen NVH führen. Ein Ansatz zum Umgang mit derartigen Problemen besteht darin, bestimmte Zündungsanteile oder Zündfolgen, bei denen bekanntermaßen inakzeptable NVH-Ausmaße erzeugt werden, nicht einzusetzen. Stattdessen werden andere Zündungsanteile oder Zündfolgen eingesetzt und die Zylinderabgabe wird entsprechend eingestellt (z. B. durch Einstellen des Einlasskrümmerdrucks, der Zündzeitpunktverstellung nach früh usw.), so dass die Motorsollleistung bereitgestellt wird. Diese gestatteten Zündungsanteile werden basierend auf ihrem gewünschten NVH-Verhalten gewählt, d. h. die NVH, die bei Betrieb mit diesen Zündungsanteilen erzeugt werden, sind akzeptabel. Verschiedene Ansätze dieser Art werden in den eigenen US-Patentanmeldungen Nr. 13/654,244 und 14/638,908 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, beschrieben. Die eigene US-Patentanmeldung Nr. 14/992,779 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, beschreibt einige Systeme und Verfahren zum Integrieren einer zusätzlichen Energiequelle/-senke mit einem Motor mit dynamischer Skip Fire-Steuerung. Indem ein Skip Fire-Motor zum Betrieb mit lediglich einer begrenzten Anzahl an Zündungsanteilen gezwungen wird, werden die Kraftstoffeffizienzsteigerungen, die mit der Skip Fire-Steuerung erreicht werden können, reduziert, da die Drehmomentsteuerung andere Aktuatoren verwenden muss, wie z. B. Zündzeitpunktsteuerung, MAP und Nockenwelle. Die Verwendung dieser anderen Aktuatoren zur Steuerung der Drehmomentabgabe ist allgemein weniger kraftstoffeffizient als eine Steuerung, die ausschließlich auf dem Zündungsanteil basiert.
  • Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Steuerverfahren, bei denen eine zweite Energiequelle/-senke zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor dahingehend betrieben wird, ein ausgleichendes Drehmoment, das an einen Fahrzeugantriebsstrang angelegt wird, zu erzeugen. Das ausgleichende Drehmoment ist ein beliebiges Drehmoment, das dahingehend angelegt wird, das Aufheben oder Reduzieren einer durch den Verbrennungsmotor erzeugten Drehmomentvariation zu unterstützen. Das ausgleichende Drehmoment kann durch eine beliebige geeignete Energiespeicherungs-/-auffang-/-abgabevorrichtung erzeugt werden. Ein Beispiel wäre ein Elektromotor/Generator mit einer Batterie und/oder einem Kondensator zum Speichern und Abgeben von Energie. Alternativ kann jegliches System oder jegliche Vorrichtung, das bzw. die Energie speichert und mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch auffängt/abgibt, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Schwungrad mit einer variablen mechanischen Kupplung oder ein Hochdruckfluidbehälter mit Ventilen, die den Fluidstrom zu einer Turbine oder ähnlichen Vorrichtung und davon weg steuern, zum Auffangen/Abgeben von Energie aus einem Antriebsstrang verwendet werden. Das ausgleichende Drehmoment wird derart angelegt, dass durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugte Geräusche und Vibrationen zumindest zum Teil reduziert oder aufgehoben werden.
  • 1 stellt schematisch einen beispielhaften Hybridelektrofahrzeugantriebsstrang und zugehörige Komponenten, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, dar. Diese Figuren zeigen eine Parallelhybridelektroantriebsstrangkonfiguration, es versteht sich jedoch, dass dieselben Konzepte auf andere Hybridantriebsstränge, darunter Serienhybridelektrokonfigurationen, leistungsverzweigte Elektrokonfigurationen und Hydraulikhybridkonfigurationen, angewendet werden können, jedoch werden die stärksten Verbesserungen bei der Kraftstoffeffizienz für die Parallel- und Serienhybridelektrokonfigurationen erwartet.
  • 1 zeigt einen Motor 10 mit Skip Fire-Steuerung, der Drehmoment an eine Antriebsstrangantriebswelle anlegt, die mit einem Getriebe 12 verbunden ist, das wiederum ausgewählte Räder 20 eines Fahrzeugs antreibt. Ein Motor/Generator 14 ist auch mit dem Antriebsstrang gekoppelt und ist in der Lage, in Abhängigkeit davon, ob der Motor Drehmoment im Überschuss oder hinsichtlich einer Antriebsstrangdrehmomentsollabgabe zu wenig erzeugt, entweder gleichzeitig elektrische Energie zu erzeugen (wobei effektiv Drehmoment von der Antriebswelle abgezogen wird) oder das Motordrehmoment zu ergänzen. Wenn der Motor Drehmoment im Überschuss erzeugt, wird durch das überschüssige Drehmoment bewirkt, dass der Motor/Generator 14 Strom erzeugt, der nach Aufbereitung durch die Leistungselektronik 26 in der Energiespeichervorrichtung 24, bei der es sich um eine Batterie und/oder einen Kondensator handeln kann, gespeichert wird. Die Leistungselektronik 26 kann eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung der abgegebenen Spannung an der Energiespeichervorrichtung 24 in eine Spannung, die sich zur Zufuhr/zum Empfang von Energie von dem Motor/Generator 14 eignet, umfassen. Wenn der Motor zu wenig Drehmoment erzeugt, wird das Motordrehmoment durch von dem Motor/Generator 14 unter Nutzung von zuvor in der Energiespeichervorrichtung 24 gespeicherter Energie erzeugtes Drehmoment ergänzt. Die Verwendung eines Kondensators als Energiespeichervorrichtung 24 kann zu einer größeren Verbesserung der gesamten Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs führen, da dadurch die mit dem Laden und Entladen herkömmlicher Batterien in Zusammenhang stehenden Energieverluste größtenteils vermieden werden, was besonders vorteilhaft ist, wenn relativ häufige Speicherungs- und Entnahmezyklen in Betracht gezogen werden, wie es bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist.
  • 2 zeigt ein Hybridfahrzeugsteuersystem, das sich zur Steuerung des in 1 gezeigten Hybridfahrzeugantriebsstrangs gemäß einer bestimmten Ausführungsform eignet. Das Fahrzeugsteuersystem 100 umfasst ein Motorsteuergerät (ECU) 130, einen Verbrennungsmotor 150, einen Antriebsstrang 142 und eine zusätzliche Energiequelle/-senke 140. Die zusätzliche Energiequelle/-senke kann Leistungselektronik, einen Motor/Generator und eine Energiespeichervorrichtung umfassen. Das ECU 130 empfängt ein Eingangssignal 114, das die Motorsollleistung anzeigt. Das Eingangssignal 114 kann als eine Anforderung einer Motorsollleistung oder eines Motorsolldrehmoments behandelt werden. Das Signal 114 kann von einem Fahrpedalstellungssensor (APP) 163 oder anderen geeigneten Quellen, wie z. B. einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, einer Drehmomentberechnungsvorrichtung usw., empfangen oder abgeleitet werden. Ein geeigneter Vorprozessor 105 kann das Fahrpedalsignal vor der Übermittlung an die Motorsteuerung 130 modifizieren. Es versteht sich jedoch, dass der Fahrpedalstellungssensor bei anderen Implementierungen direkt mit der Motorsteuerung 130 kommunizieren kann.
  • Das ECU 130 kann einen Zündfolgengenerator 202, ein Drehmomentmodellmodul 204, ein Antriebsstrangparametermodul 206, eine Zündungssteuerungseinheit 210 und ein NVH-Reduzierungsmodul 208 umfassen. Diese Einheiten und Module kommunizieren miteinander und arbeiten dahingehend zusammen, das Fahrzeug zu steuern. Der Zündfolgengenerator 202 bestimmt die Sequenz von Auslassungen und Zündungen der Zylinder des Motors 150. Die Zündfolge kann basierend auf einem Zündungsanteil und einer Ausgabe eines Sigma-Delta-Umsetzers erzeugt werden oder kann auf eine beliebige geeignete Art und Weise, beispielsweise gemäß der Beschreibung in den US-Patenten 8,099,224, 9,086,020 und 9,200,587 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, erzeugt werden. Im Betrieb kann der Zündfolgengenerator die mit verschiedenen Zündfolgen in Zusammenhang stehende Kraftstoffeffizienz untersuchen und die Zündfolge auswählen, die bei Erfüllung der Drehmomentanforderung eine optimale Kraftstoffökonomie bietet. In einigen Fällen kann das Antriebsstrangdrehmoment durch die Energiequelle/-senke 140 ergänzt oder reduziert werden. Die Ausgabe des Zündfolgengenerators ist ein Steuerimpulssignal 113, das aus einem Bitstrom bestehen kann, bei dem jede 0 eine Auslassung und jede 1 eine Zündung für eine zugehörige Zylinderzündungsgelegenheit anzeigt und somit eine Zündfolge definiert. Die jeder Zündungsgelegenheit zugeordnete Zündungsentscheidung wird vor der Zündungsgelegenheit erzeugt, um eine ausreichende Zeitspanne für die Zündungssteuerungseinheit 210 zur ordnungsgemäßen Konfiguration des Motors 150, beispielsweise Deaktivieren eines Zylindereinlassventils bei einer ausgelassenen Zündungsgelegenheit, bereitzustellen. Das Drehmomentmodellmodul 204 bestimmt ein geschätztes Drehmoment basierend auf der Zündfolge und Antriebsstrangparameter, die von dem Antriebsstrangparametermodul 206 bestimmt werden. Diese Antriebsstrangparameter können unter anderem Einlasskrümmerdruck (MAP), Nockenwinkel, Zündzeitpunkt, Abgasrückführungsausmaß und Motordrehzahl umfassen. Das Antriebsstrangparametermodul 206 kann die Zündungssteuerungseinheit 210 dahingehend anweisen, ausgewählte Antriebsstrangparameter angemessen festzulegen, so dass sichergestellt wird, dass die Antriebsstrangistabgabe im Wesentlichen der angeforderten Abgabe entspricht. Die Zündungssteuerungseinheit 210 kann des Weiteren die Zylinderzündungen auslösen. Das NVH-Reduzierungsmodul 208 kann die Ausgabe des Drehmomentmodellmoduls 204 zur Bestimmung von NVH, die einer bestimmten Zündfolge und einem Satz von Antriebsstrangparametern zugeordnet sind, verwenden. In gewissen Fällen kann das NVH-Reduzierungsmodul 208 die zusätzliche Energiequelle/- senke 140 dahingehend anweisen, dem Antriebsstrang 142 Drehmoment zuzugeben oder zu entnehmen. Es versteht sich, dass die verschiedenen Module, die in 2 dargestellt werden, ohne Auswirkungen auf die Gesamtfunktionalität des Fahrzeugsteuersystems 100 anders kombiniert oder konfiguriert sein können.
  • Drehmomentprofil
  • Zur Bestimmung, ob es notwendig ist, ein ausgleichendes Drehmoment zuzuführen, und wie hoch dieses ausgleichende Drehmoment sein soll, ist es vorteilhaft, das Gesamtdrehmomentprofil des Verbrennungsmotors zu schätzen. Diese Schätzung muss genau und rechnerisch effizient erfolgen, so dass das Motordrehmomentprofil in Echtzeit vorausgesagt werden kann. Das vorausgesagte Drehmomentprofil kann dann, falls ausgleichendes Drehmoment erforderlich ist, zur Bestimmung der Höhe davon verwendet werden.
  • Bei verschiedenen Ansätzen kann das obige ausgleichende Drehmoment selektiv angelegt werden. Das bedeutet, dass viele Zündungsanteile und Zündfolgen für ein Motordrehmomentprofil mit akzeptablen NVH-Ausmaßen sorgen können, und somit muss das ausgleichende Drehmoment in diesen Fällen nicht angelegt werden. In anderen Fällen kann ein Zündungsanteil oder eine Zündfolge unerwünschte NVH-Ausmaße erzeugen. In diesen Fällen kann ein ausgleichendes Drehmoment zur Reduzierung von NVH auf ein akzeptables Ausmaß angelegt werden. In anderen Fällen kann ein anderer Zündungsanteil oder eine andere Zündfolge verwendet werden, der bzw. die akzeptables NVH-Verhalten aufweist. Ein ausgleichendes Drehmoment kann optional mit diesem Zündungsanteil oder dieser Zündfolge verwendet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das System des ausgleichenden Drehmoments dahingehend ausgelegt, die Energiekosten der zur Verfügung stehenden Optionen zu analysieren und den Ansatz mit der höchsten Kraftstoffeffizienz auszubilden, der auch die NVH auf akzeptable Ausmaße bringt.
  • Ein normiertes Drehmomentprofil eines einzigen Zylinders kann zur Modellerstellung des Gesamtdrehmomentprofils eines Verbrennungsmotors mit Skip Fire-Steuerung verwendet werden. Normierte Profile für gezündete und ausgelassene Zylinder können in einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet werden. Tabellen können für verschiedene Einlasskrümmerdruckhöhen (MAP-Höhen) erzeugt werden, wie z. B. Inkremente von 10 kPa. Zwischenwerte können durch Interpolation von diesen Tabellen bestimmt werden. Ein geschätztes Drehmomentprofil für jeden Zylinder kann dann basierend auf Skalieren und Verschieben des normierten Drehmoments nach Faktoren, wie z. B. Zünd- und Nockenwinkel, wodurch die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und/oder Auslassventile gesteuert wird, bestimmt werden. Es können verschiedene normierte Profile für gezündete und ausgelassene Zylinder verwendet werden. Wenn verschiedene Zündungsanteile verwendet werden, können die verschiedenen Zündungshöhen im Modell unterschiedlich dargestellt werden, indem mit verschiedenen normierten Profilen für jede andere Zündungshöhe begonnen wird und/oder durch anderes Skalieren und Verschieben basierend auf verschiedenen verwendeten Zünd- und Nockeneinstellungen. Das geschätzte Drehmomentprofil für alle Motorzylinder kann zum Erhalt des Motordrehmomentgesamtprofils mit der entsprechenden Synchronisierung summiert werden. Das hier beschriebene Verfahren kann zur Bestimmung des Motordrehmoments mit einer Auflösung von 0,5° Kurbelwellenwinkel verwendet werden, obgleich oftmals, wie nachstehend beschrieben wird, eine gröbere Auflösung zur Reduzierung der Rechenzeit ohne wesentliche Auswirkungen auf die Modellgenauigkeit verwendet werden kann.
  • 3A und 3B zeigen ein zwei verschiedenen MAP-Werten zugeordnetes Drehmomentprofil für einen Motor, der über einen Drehzahlbereich hinweg betrieben wird. 3A ist für einen durchschnittlichen MAP von 70 kPa, und 3B ist für einen durchschnittlichen MAP von 40 kPa. In beiden Fällen gibt die vertikale Skala Drehmoment an und die horizontale Skala gibt den Motorkurbelwellenwinkel an. Beide Diagramme sind für einen gezündeten Zylinder. Die Figuren zeigen das Drehmomentprofil in Inkrementen von 0,5° Kurbelwellenwinkel. Die verschiedenen individuellen Zyklusprofile, die gezeigt werden, stellen einen Bereich von Motordrehzahlen und Nockenwinkeln dar. Die Zündzeitpunktsteuerung wurde in allen Fällen auf optimale Kraftstoffeffizienz hin eingestellt.
  • 3A und 3B stellen das Zylinderdrehmomentprofil für einen Viertaktmotor dar. Ein derartiger Motor führt einen Motorzyklus in 720° Kurbelumdrehung durch. Ein Motorzyklus kann in vier Phasen oder Hübe, Einlass, Verdichtung, Verbrennung (Arbeit) und Auslass, unterteilt werden. Jeder Hub erstreckt sich über 180° Kurbelumdrehung. Die Hubübergänge entsprechen aufeinanderfolgenden Kolbenpositionen am oberen Totpunkt (TDC) und am unteren Totpunkt (BDC). Das Drehmoment beträgt hier null, da der Hebelarm an der Kurbelwelle bei TDC und BDC null beträgt.
  • Bei Betrachtung von 3A und 3B zeigt sich, dass das maximale Drehmoment, das bei dem Verbrennungshub erzeugt wird, bei 70 kPa im Vergleich zu 30 kPa wesentlich höher ist, da mehr Luft und Kraftstoff bei höheren MAP-Werten in den Zylinder eingelassen werden. Des Weiteren sind die Pumpverluste, die durch die Bereiche negativen Drehmoments angegeben werden, bei dem Einlasshub bei dem geringeren MAP-Wert größer. Skip Fire-Motorbetrieb erfolgt tendenziell bei höheren MAP-Werten zur Reduzierung dieser Pumpverluste auf ein Minimum und somit zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie.
  • Die Drehmomentprofile bei jedem MAP und Nockenwinkel können normiert werden. 4A und 4B zeigen solch ein normiertes Drehmomentprofil für den Verbrennungshub eines Motorzyklus mit einem Nockenwinkel von 30° und für einen durchschnittlichen MAP von 70 kPa bzw. 40 kPa. In diesen Figuren gibt die vertikale Achse normiertes Drehmoment an und die horizontale Achse gibt den Kurbelwellenwinkel an. Eine wichtige unerwartete Beobachtung ist, dass alle der normierten Drehmomentprofile, die jeder Zündung zugeordnet sind, durch Normieren der Drehmomentprofile auf das höchste momentane Drehmoment für alle Motordrehzahlen im Wesentlichen identisch sind. 5A und 5B zeigen solch ein normiertes Drehmomentprofil für den Verdichtungshub eines Motorzyklus für einen Nockenwinkel von 30° und einen durchschnittlichen MAP von 70 kPa und 40 kPa. In dieser Figur gibt die vertikale Achse das normierte Drehmoment an und die horizontale Achse gibt den Kurbelwellenwinkel an. Wiederum weisen alle individuellen Drehmomentprofile im Wesentlichen identische normierte Drehmomentprofile auf. Ähnliche normierte Profile können für den Einlass- und den Auslasshub eines gezündeten Zylinders erzeugt werden.
  • Gleichermaßen können ähnliche Profile für einen ausgelassenen Zylinder erzeugt werden. Bei einem ausgelassenen Zylinder gibt es keine leistungserzeugende Verbrennung oder Abgase mit hohen Temperaturen. Somit können der „Einlass-“ und „Verbrennungs“-Hub allgemein ähnliche Profile aufweisen, wenn Niederdruck-Gasfedern verwendet werden, wie der „Verdichtungs-“ und der „Auslass“-Hub. Die Art des Drehmomentprofils während einer ausgelassenen Zündungsgelegenheit variiert in Abhängigkeit von der Ventilbewegung während der ausgelassenen Gelegenheit. Ein ausgelassener Zylinder kann deaktiviert sein, wobei das Einlass- und/oder das Auslassventil während eines Motorzyklus geschlossen bleiben, so dass keine Luft durch den Zylinder gepumpt wird. Wenn beide Ventile während des Zyklus geschlossen sind, können die heißen Abgase in dem Zylinder eingeschlossen sein oder die heißen Abgase können vor dem Schließen der Ventile ausgelassen werden. Diese Situationen können als Bilden einer „Niederdruck“-Feder (Entlüften von Abgasen vor der Zylinderdeaktivierung) oder eine „Hochdruck“-Feder (Einschließen von Abgasen durch Deaktivieren des Abgasventils vor dem Auslass einer vorherigen Zündung) bezeichnet werden. Diese Fälle haben unterschiedliche Drehmomentprofile, für die ein Modell erstellt werden kann. In einigen Fällen deaktiviert ein ausgelassener Zylinder möglicherweise die Ventile nicht und kann Luft durch den Zylinder pumpen. Auch für diesen Fall kann ein Modell erstellt werden. Zur Unterstützung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird bei den folgenden Diagrammen und Beschreibungen angenommen, dass ein ausgelassener Zylinder in einem „Niederdruck“-Federmodus betrieben wird, jedoch ist dies nicht erforderlich.
  • 6 zeigt eine Tabelle 400, die Profile, die jenen, die in 4A, 4B, 5A und 5B gezeigt werden, ähnlich sind, in einem Tabellenformat darstellt. In Tabelle 400 entsprechen die Zeilen dem Kurbelwellenwinkel und die Spalten entsprechen den verschiedenen MAP-Werten. Die Spalten sind in den Tabellen normiert, so dass die jedem MAP-Wert zugeordneten Profile denselben Bereich abdecken, obgleich verschiedene Normierungsarten verwendet werden können. Eine separate Tabelle kann für jeden Motortakt, d. h. Einlass, Verdichtung, Verbrennung (Arbeit) und Auslass, eines aktivierten Zylinders erstellt werden. Gleichermaßen kann eine separate Tabelle für die zwei verschiedenen Kurbelwellendrehungen eines ausgelassenen Motorzyklus, d. h. die Einlass/Verdichtung-Drehung und die Verdichtung/Auslass-Drehung, erstellt werden. Separate Tabellen für jeden Takt oder jede Kurbelwellendrehung sind nützlich, da der Skalierungsfaktor in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen zwischen den verschiedenen Takten in einem gegebenen Motorzyklus unterschiedlich sein kann.
  • Da das normierte Drehmomentprofil, das einer gegebenen Zündung oder Auslassung zugeordnet ist, bekannt ist, kann ein geschätztes Drehmomentprofil, das einer jeden Zündungsgelegenheit zugeordnet ist, durch Skalieren des normierten Drehmomentprofils nach den geeigneten Skalierungsfaktoren bestimmt werden. 7 zeigt einen Teil einer beispielhaften Tabelle 500 für Skalieren eines normierten Drehmomentprofils. Die Tabelleneinträge sind proportional zu dem Gesamtdrehmoment, das bei einem Takt für einen gegebenen MAP (Zeilen in der Tabelle) und durchschnittliche Motordrehzahl (Spalten in der Tabelle) erzeugt wird. Die durchschnittliche Motordrehzahl bei Fahrzeuganwendungen ist basierend auf Fahrzeugsensoren, die die Motordrehzahl überwachen, auf Echtzeitbasis bekannt. Die Tabelle, die in 5 gezeigt wird, ist für einen Nockenwinkel von 30°. Andere ähnliche Tabellen können für andere Nockenwinkel erstellt werden. Bei Motoren mit Doppelnocken können verschiedene Tabellen verschiedene Kombinationen aus Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten verwenden.
  • Die Auswirkungen der Zündzeitpunktsteuerung auf das Drehmomentprofil können unterschiedlich gehandhabt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, Tabellen, die den Tabellen 400 und 500 ähneln, für verschiedene Zündzeitpunktsteuerungswerte zu erstellen. Es ist wahrscheinlich, dass nur eine Tabelle für den Verbrennungshub erforderlich wäre, da die Zündzeitpunktsteuerung in der Regel relativ wenig Auswirkungen auf die anderen Motortakte hat. Bei einem alternativen Verfahren zur Behandlung der Zündzeitpunktsteuerung besteht darin, Zündzeitpunktmultiplikatoren zu erzeugen, die mit den Werten in Tabelle 500 zur Einstellung des Zündzeitpunkts multipliziert werden können. Bei einigen Ausführungsformen können die Auswirkungen des Variierens des Nockenwinkels anstatt der Erstellung alternativer Tabellen 400 und 500 für verschiedene Nockenwinkel durch Verwendung eines einfachen Multiplikators in das Drehmomentmodell aufgenommen werden.
  • Ein alternatives Verfahren zum Einbeziehen des Zündzeitpunkts besteht darin, Istdrehmomentprofile für verschiedene Zündzeitpunkt anzugeben, d. h. einen Satz von Tabellen 400, die jenen, die in 6 gezeigt werden, ähneln, für Sätze von Nockensteuerung und Zündzeitpunkt zu erstellen. Dann wäre zur Erzeugung des Istdrehmomentprofils lediglich ein einfacher Multiplikationsschritt zwischen dem normierten Drehmomentprofil von Tabelle 400 (6) und dem Skalierungsfaktor von Tabelle 500 (7) erforderlich.
  • Durch die Multiplikation des normierten Drehmomentprofils von Tabelle 400 mit dem entsprechenden Skalierungsfaktor von Tabelle 500 wird eine Echtzeitschätzung des Drehmomentprofils in Kurbelwellenwinkelgrad für einen gegebenen Zylinder bereitgestellt. Sobald das jedem Zylinder zugeordnete geschätzte Drehmomentprofil bestimmt worden ist, werden die einzelnen Zylinderdrehmomentprofile ganz einfach summiert. Die Zylinderprofile werden in Kurbelwellenwinkel und somit Zeitpunkt versetzt sein. Für einen Vierzylinderviertaktmotor sind die Zylinder Zündungen um einen Kurbelwellenwinkel von 180° versetzt. Die Summe aufeinanderfolgender Zündungen und Auslassungen, die allen Zylindern zugeordnet sind, ist das Motordrehmomentprofil. 8 zeigt ein Beispiel für ein derartiges Motordrehmomentprofil für einen Vierzylinderviertaktmotor, der mit einer durchschnittlichen Motordrehzahl von 1500 U/min und einem Zündungsanteil von ¾ betrieben wird. Die vertikale Achse gibt das gesamte Nettodrehmoment von allen Zylindern an und die horizontale Achse gibt den Kurbelwellenwinkel an. In diesem Beispiel wiederholt sich das Zündungsmuster alle 720°. Es gibt drei Motordrehmomentspitzen 813 alle 720°, die den drei Zylindern, die pro Motorzyklus zünden, zugeordnet sind. Jede der Drehmomentspitzen ist zeitlich relativ kurz. Die ausgelassene Zündungsgelegenheit zeigt einen Drehmomentabfall. In diesem Beispiel beträgt die Zylinderlast ungefähr 65 % ihres Maximalwerts. Oftmals geht der Betrieb bei etwa 65 % der maximalen Zylinderlast mit der Reduzierung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC) auf ein Minimum einher. Über einen Motorzyklus hinweg beträgt das maximale momentane zugeführte Drehmoment mehr als 175 Nm, was zu einem inakzeptablen NVH-Verhalten führen kann. Ohne die Zugabe von ausgleichendem Drehmoment muss möglicherweise ein Zündungsanteil mit einer geringeren Kraftstoffeffizienz zur Bereitstellung des angeforderten Drehmoments gewählt werden.
  • Skalierungsmultiplikatoren basierend auf der Zündungshistorie
  • Bei einigen Ausführungsformen kann bzw. können ein zusätzlicher oder mehrere zusätzliche Multiplikatoren basierend auf der Zündungshistorie zur weiteren Skalierung des normierten Drehmomentprofilmodells zur genaueren Drehmomentbereitstellung verwendet werden. Diese Multiplikatoren können auf der Zündungshistorie des bestimmten Zylinders und/oder der Zündungshistorie der unmittelbar vorhergehenden Motorzündungsgelegenheiten (der Zündfolge) basieren. Während des Skip Fire-Betriebs eines Motors variiert die Höhe des Drehmoments, das durch eine bestimmte Zündung bereitgestellt wird, als Funktion von sowohl (a) der Zündungshistorie des bestimmten Zylinders als auch (b) der Zündungshistorie der unmittelbar vorhergehenden Motorzündungsgelegenheiten. Im Allgemeinen erzeugt, wenn andere Dinge gleich sind, ein bestimmter Zylinder, der gezündet wird, nachdem er in seinem vorhergehenden Arbeitszyklus ausgelassen wurde, mehr Drehmoment als wenn derselbe Zylinder gezündet wird, nachdem er in seinem vorhergehenden Arbeitszyklus gezündet wurde. Dies liegt zum Teil an Unterschieden zwischen den Ventilbetätigungsschemata zwischen einem gezündeten Arbeitszyklus, der auf einen ausgelassenen Arbeitszyklus folgt, und einem gezündeten Arbeitszyklus, der auf andere gezündete Arbeitszyklen folgt. Insbesondere überschneidet sich, wenn ein gezündeter Arbeitszyklus auf einen anderen gezündeten Arbeitszyklus folgt, die Auslassventilöffnung von dem vorhergehenden Arbeitszyklus in der Regel mit der Einlassventilöffnung in dem folgenden Arbeitszyklus. Dies verursacht, dass im Vergleich zu einem Fall, in dem sich die Auslassventilöffnung nicht mit der Einlassventilöffnung überschneidet, was in der Regel auftritt, wenn ein gezündeter Arbeitszyklus auf einen ausgelassenen Arbeitszyklus in demselben Zylinder folgt, eine unterschiedliche Luftmenge in den Zylinder eingeleitet wird. Ein weiterer Faktor, der die Luftladung beeinflusst, ist die Kühlung des Zylinders, die gestattet, dass mehr Luft (und dementsprechend Kraftstoff) in den gezündeten Zylinder eingeleitet wird. Wenn der Zylinder bei seinen zwei vorhergehenden Zündungsgelegenheiten ausgelassen wurde, kann noch mehr Kühlung erfolgen und die Luftladung (und somit die Zylinderdrehmomentabgabe) kann entsprechend weiter zunehmen. Wenn alle anderen Parameter gleich sind, kann die Drehmomentabgabe für verschiedene Zündungsgelegenheiten desselben Zylinders basierend auf der Zündungshistorie des bestimmten Zylinders um mehr als 10 % variieren. In der Regel beeinflusst der Auslassen/Zünden-Status des unmittelbar vorhergehenden Arbeitszyklus des Zylinders die Drehmomentabgabe eines bestimmten Zylinders während eines bestimmten Arbeitszyklus am stärksten - die Auswirkungen sind jedoch basierend auf dem Auslassen/Zünden-Status einiger vorhergehender Arbeitszyklen ersichtlich.
  • Gleichermaßen kann auch die gesamte Motorzylinderzündungshistorie die Abgabe einer bestimmten Zylinderzündung beeinflussen. Im Allgemeinen gibt es, wenn der vorherige Zylinder in der Zylinderzündfolge ausgelassen wurde, kein zugeordnetes Einlassereignis. Wenn kein Einlassereignis erfolgt, nimmt der Druck in dem Einlasskrümmer etwas zu - wodurch verursacht wird, dass mehr Luft eingeleitet wird, wenn ein Einlassereignis für den nachfolgenden Zylinder in der Zylinderzündfolge erfolgt. Die Auswirkungen von Einlassereignissen, die verschiedenen vorherigen Zylindern zugeordnet sind, (d. h. die Motorzündungshistorie) beeinflusst die Luftladung etwas wie die Zündungshistorie eines einzelnen Zylinders. Wiederum kann die Drehmomentabgabe für verschiedene Zündungsgelegenheiten in einem Motorzyklus basierend auf der dann aktuellen Motorzündungshistorie um mehr als 10 % variieren.
  • Die Auswirkungen der Zylinderzündungshistorie und/oder der Motorzündungshistorie können durch Verwenden geeigneter Multiplikatoren auf Zündungshistorienbasis aus den Zündungshistorientabellen oder anderen geeigneten Konstrukten berücksichtigt werden.
  • Als ein Beispiel stellen die folgenden beiden Tabellen eine bestimmte Tabellenimplementierung dar, die die Auswirkungen der Motorzündfolge berücksichtigt. Die erste Tabelle stellt Multiplikatoren dar, die auf der Anzahl an Zündungen, die seit dem letzten Auslassen aufgetreten sind, basieren. In diesem Beispiel wird, wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder die erste Zündung in der Motorzündfolge nach einem Auslassen ist, ein Drehmomentmultiplikator von 1,05 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder die zweite nachfolgende Zündung in der Motorzündfolge nach einem Auslassen ist, wird ein Drehmomentmultiplikator von 1,01 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder die dritte nachfolgende Zündung in der Motorzündfolge nach einem Auslassen ist, wird ein Drehmomentmultiplikator von 0,98 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder die vierte nachfolgende Zündung in der Motorzündfolge nach einem Auslassen oder höher ist, wird ein Drehmomentmultiplikator von 0,96 verwendet. Es versteht sich, dass diese Tabelle besonders nützlich ist, wenn Zündungsanteile von mehr als ½ verwendet werden, wobei erwartet wird, dass die erzeugte Zündfolge mehrere aufeinanderfolgende Zündungen umfassen kann.
    Anzahl an Zündungen Nach Auslassen Multiplikator
    1 1,05
    2 1,01
    3 0,98
    4 0,96
  • Eine zweite Tabelle kann zur Berücksichtigung der Auswirkungen mehrerer sequenzieller Auslassungen in der Zündfolge unmittelbar vor dem gegenwärtigen gezündeten Zylinder verwendet werden. In dieser Tabelle wird die Anzahl an aufeinanderfolgenden Auslassungen, die vor der gegenwärtigen Zündung aufgetreten sind, als Index verwendet. In diesem Beispiel wird, wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder auf eine einzige Auslassung in der Motorzündfolge folgt, ein Multiplikator von 0,98 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder auf zwei aufeinanderfolgende Auslassungen in der Motorzündfolge folgt, wird ein Multiplikator von 0,99 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder auf drei aufeinanderfolgende Auslassungen in der Motorzündfolge folgt, wird ein Multiplikator von 1,03 verwendet. Wenn der gegenwärtige gezündete Zylinder auf vier oder mehr aufeinanderfolgende Auslassungen in der Motorzündfolge folgt, wird ein Multiplikator von 1,04 verwendet. Es versteht sich, dass diese Tabelle besonders nützlich ist, wenn Zündungsanteile von weniger als ½ verwendet werden, wobei erwartet wird, dass die erzeugte Zündfolge mehrere aufeinanderfolgende Auslassungen umfassen kann.
    Anzahl an Zündungen Vor Zünden Multiplikator
    1 0,98
    2 0,99
    3 1,03
    4 1,04
  • Die spezifischen Multiplikatoren, die bei den zuvor erwähnten Motorzündungshistorientabellen verwendet werden, variieren basierend auf einer Reihe von motorbezogenen Faktoren, wie z. B. die Einlasskrümmerdynamik, die Art des Motors und die Eigenschaften des normierten Drehmomentprofils.
  • Es können separate Tabellen zur Bestimmung des geeigneten Multiplikators zur Berücksichtigung der Zündungshistorie des Zylinders selbst verwendet werden. Eine derartige nachstehend dargestellte Tabelle, die sich zur Verwendung, wenn der gezündete Zylinder in seinem vorherigen Arbeitszyklus ausgelassen wurde, eignet, verwendet den Einlasskrümmerdruck (MAP) und die Nockenwellenfrühverstellung als Indizes. In diesem Beispiel wird, wenn der Krümmerdruck 50 kPa beträgt und die Nockenwellenfrühverstellung 0 Grad beträgt, ein Multiplikator von 1,0 verwendet. Wenn die Nockenwellenfrühverstellung 10 Grad beträgt, wird ein Multiplikator von 1,02 verwendet. Wenn die Nockenwellenfrühverstellung 30 Grad beträgt, wird ein Multiplikator von 1,07 verwendet. Wenn die Nockenwellenfrühverstellung 60 Grad beträgt, wird ein Multiplikator von 1,10 verwendet. Geeignete Werte werden auch für andere Krümmerdrücke bereitgestellt. Wenn der gegenwärtige Einlasskrümmerdruck und/oder die gegenwärtige Nockenwellenfrühverstellung zwischen Indexwerten in der Tabelle liegt, kann Interpolation zum Erhalt genauerer Multiplikatoren verwendet werden.
    Nockenwellenfrühverstellung (Grad)
    MAP (kPa) 0 10 30 60
    30 1 1,02 1,07 1,10
    50 1 1,02 1,07 1,10
    70 1 1,02 1,05 1,09
    90 1 1, 01 1,03 1,04
    110 1 1, 01 1,02 1,04
  • Wiederum variieren diese spezifischen Multiplikatoren basierend auf vielfältigen motorbezogenen Eigenschaften.
  • Umwandlungen in die Zeitdomäne
  • Bei einigen Implementierungen kann es wünschenswert sein, in der Kurbelwellenwinkeldomäne zur Verfügung stehende Informationen in die Zeitdomäne zu übertragen. Ein grobes Verfahren zur Umwandlung einer Kurbelwellenwinkeldomäne in eine Zeitdomäne besteht darin, einfach die durchschnittliche Motordrehzahl zu verwenden. Gegeben ist: Δ t durchschn . = Δ ( Kurbelwellenwinkel ) / ( durchschnittliche Motordrehzahl )
    Figure DE112017004234T5_0001
    Wenn die durchschnittliche Motordrehzahl beispielsweise 1500 U/min beträgt, entspricht ein Kurbelwellenwinkel von 0,5° ungefähr 0,056 ms, und die Kurbelwellenwinkeldomäne kann ohne Weiteres in eine Zeitdomäne umgewandelt werden.
  • Alternativ dazu kann ein präziseres Verfahren zur Umwandlung von Kurbelwellenwinkel in Zeit verwendet werden. Die meisten Fahrzeuge überwachen die Motordrehzahl in Echtzeit unter Verwendung eines Motordrehzahlsensors. Der Sensor misst zur Bestimmung der Motordrehzahl in der Regel die Zeit zwischen dem Vorbeibewegen aufeinanderfolgender Markierungen an einem Schwungrad, das sich mit dem Motor dreht, an einem festen Sensor. Der Markierungsabstand beträgt in der Regel 6° Kurbelwellenwinkel. Variationen bei dem Drehmoment, das dem Antriebsstrang zugeführt wird, bewirken Variationen bei der Motordrehzahl, die mit dem Motordrehzahlsensor gemessen werden kann. Beispielsweise bewirkt eine mit einer Zylinderzündung in Zusammenhang stehende Drehmomentspitze eine Beschleunigung des Motors/Fahrzeugs, und ein mit einer ausgelassenen Zündungsgelegenheit in Zusammenhang stehender Drehmomentabfall bewirkt eine Verlangsamung des Motors/Fahrzeugs.
  • Eine Motorsteuerung kann die letzten Variationen bei Motordrehmoment, die von dem zuvor beschriebenen Drehmomentmodell bestimmt werden, mit zuletzt gemessenen Variationen bei der Motordrehzahl vergleichen und eine Korrelation zwischen den beiden erstellen. Die Steuerung kann dann zur Unterstützung der Umwandlung einer Kurbelwellenwinkeldomäne in eine Zeitdomäne diese Beziehung für das zukünftige geschätzte Drehmomentprofil extrapolieren. Es versteht sich, dass die Umwandlung einer Kurbelwellenwinkeldomäne in eine Zeitdomäne nicht auf die zuvor beschriebenen Verfahren beschränkt ist, sondern jegliches geeignetes Verfahren verwendet werden kann.
  • 9 zeigt die Umwandlung des Drehmomentprofils von 8 in eine Zeitdomäne anstatt eine Kurbelwellenwinkeldomäne. In dieser Figur gibt die vertikale Achse angelegtes Drehmoment an und die horizontale Achse gibt Zeit an. Die Variation bei der Motordrehzahl mit angelegtem Drehmoment wurde in die Umwandlung in die Zeitbasis einbezogen. Die gesamte vergangene Zeit in der Figur, 240 ms, entspricht den gesamten drei Motorzyklen, die in 8 dargestellt werden. Neben der Umwandlung der horizontalen Achse von einer Kurbelwellenwinkeldomäne in eine Zeitdomäne stellt 9 des Weiteren ein gröberes Auflösungsmodell dar. In diesem Fall wurde das Drehmomentprofilmodell mit Inkrementen von 6° Kurbelwellenwinkel anstatt den zuvor beschriebenen Inkrementen von 0,5° erstellt. Das Ergebnis ist ein eher treppenstufenartiges Drehmomentprofil. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Modellerstellung mit 6° eine ausreichende Auflösung für Motorsteuerung und Diagnostikzwecke erzielt. In einigen Fällen kann eine noch gröbere Auflösung, wie z. B. eine Auflösung von 12°, 30° oder sogar 60°, ausreichend sein. Ein Vorteil der Verwendung einer gröberen Auflösung besteht in reduziertem Speicher- und Rechenbedarf in dem Motorsteuergerät. Es wird angemerkt, dass die Gesamtform des Drehmomentprofils recht ähnlich ist, ob nun eine Kurbelwellenwinkeldomäne (8) oder eine Zeitdomäne (9) verwendet wird, wobei sich lediglich geringfügige Änderungen aus der Umwandlung ergeben.
  • Anwendung des Drehmomentprofils
  • Die Kenntnis des Drehmomentprofils kann verschiedenartig vorteilhaft eingesetzt werden. Insbesondere kann die Kenntnis des Drehmomentprofils im Zusammenhang mit bevorstehenden Zündungsgelegenheiten dazu verwendet werden, ein parallel an den Antriebsstrang angelegtes ausgleichendes Drehmoment zum Aufheben oder zum Teil Aufheben von Variationen bei dem Gesamtantriebsstrangdrehmoment zu steuern. Dieses ausgleichende Drehmoment kann positiv (dem Antriebsstrang Drehmoment zugeben) oder negativ (dem Antriebsstrang Drehmoment entnehmen) oder beides sein. Das ausgleichende Drehmoment kann von einem Motor/Generator oder anderweitig gemäß vorstehender Beschreibung zugeführt werden.
  • Eine Motorsteuerung kann Drehmomentprofile für verschiedene Zündungsanteile und Zündfolgen, die das angeforderte Drehmoment bereitstellen, bestimmen. Einige dieser Profile können das Anlegen eines ausgleichenden Drehmoments zur Bereitstellung eines akzeptablen NVH-Verhaltens erfordern. Die Motorsteuerung kann dann aus diesem Satz von Zündungsanteilen oder Zündfolgen den Anteil oder die Folge auswählen, der bzw. die das angeforderte Drehmoment mit einem minimalen Kraftstoffverbrauch bereitstellt. Im Allgemeinen stellt der ausgewählte Zündungsanteil oder die ausgewählte Zündfolge das angeforderte Drehmoment mit Betrieb jedes Zylinders bei oder in der Nähe seines optimalen Wirkungsgrads bereit.
  • Ein Satz von Drehmomentbegrenzungskalibrierungstabellen kann für verschiedene Motordrehzahlen und Getriebegänge erstellt werden. Diese Tabellen listen das maximal gestattete momentane Drehmoment für verschiedene Betriebsbedingungen auf. Wenn eine Stelle in dem Drehmomentprofil wie z. B. gemäß der Darstellung in 9 den Drehmomentgrenzwert in der Kalibrierungstabelle überschreitet, ist dieser Zündungsanteil oder diese Zündfolge nicht gestattet, es sei denn es wird ein ausgleichendes Drehmoment an den Antriebsstrang des Fahrzeugs angelegt. Wenn beispielsweise die Kalibrierungsdrehmomentbegrenzung 917 für eine Motordrehzahl von 1500 U/min mit dem Fahrzeug im dritten Gang 110 Nm beträgt, wäre das Drehmomentprofil gemäß der Darstellung in 9 nicht gestattet, da das maximale momentane Drehmoment diesen Wert beträchtlich übersteigt.
  • Darüber hinaus oder stattdessen können anstatt einer Drehmomentbegrenzungskalibrierungstabelle andere NVH-Messwerte zusammengestellt werden. Beispielsweise können Winkelruck, die zeitliche Ableitung von Drehmoment, für verschiedene Drehmomentprofile bestimmt werden. Wenn Winkelruck einen gewissen Wert innerhalb eines definierten Frequenzbereichs überschreitet, kann die Zündfolge nicht gestattet werden oder ein ausgleichendes Drehmoment kann zur Reduzierung von Winkelruck hinzugefügt werden. Bei noch weiteren Ausführungsformen können diese Begrenzungen als ein gewichteter effektiver Vibrationsschwellenwert ausgedrückt werden. Das bedeutet, dass ein gewichteter effektiver Durchschnitt der Variationen des momentanen Drehmoments bestimmt werden kann und dieser Wert mit einem maximal zulässigen gewichteten effektiven Vibrationsschwellenwert verglichen werden kann.
  • 10 zeigt ein ausgleichendes Drehmoment, das von einer zusätzlichen Energiequelle/-senke an den Antriebsstrang des Fahrzeugs zur Reduzierung des maximalen momentanen Drehmoments auf die Kalibrierungsbegrenzung angelegt werden kann. In dieser Figur gibt die vertikale Achse das angelegte Drehmoment an und die horizontale Achse gibt Zeit an. Ein positives angelegtes Drehmoment stellt dem Antriebsstrang zugegebenes Drehmoment dar und ein negatives Drehmoment stellt dem Antriebsstrang entnommenes Drehmoment dar. Bei Betrachtung von 10 zeigt sich, dass es Zeiträume, in denen es kein angelegtes Drehmoment gibt, Zeiträume mit einem negativen angelegten Drehmoment und Zeiträume mit einem positiven angelegten Drehmoment gibt. Die drei aufeinanderfolgenden Zeiträume mit negativem Drehmoment 1013 in einem Motorzyklus überschneiden sich mit den Teilen von drei den Zylinderzündungen des Verbrennungsmotors entsprechenden Drehmomentspitzen 813, die die Drehmomentbegrenzung überschreiten. Der eine positive Zeitraum von angelegtem Drehmoment überschneidet sich mit dem Drehmomenttiefbereich, der mit dem ausgelassenen Zylinder in Zusammenhang steht. Das Profil des ausgleichenden Drehmoments kann dahingehend gewählt werden, im Wesentlichen mit der Form der einem zündenden Zylinder zugeordneten Drehmomentprofile übereinzustimmen. Dies führt zu einem sich stärker wiederholenden Drehmomentprofil, das als niedrigere NVH aufweisend aufgefasst werden kann.
  • Es versteht sich, dass die Dauer der Teile der Motordrehmomentspitzen 813, die von den negativen Drehmomentimpulsen in dem ausgleichenden Drehmoment ausgeglichen werden, relativ kurz ist, wobei jeder Impuls weniger als 180 Grad Kurbelwellendrehung und in der Regel weniger als 90 Grad Kurbelwellendrehung entspricht.
  • Die Höhen an positiver und negativer Energie, die von der zusätzlichen Energiequelle/-senke zugeführt werden, können so gesteuert werden, dass sie gleich sind, abzüglich von mit dem Energieauffang-/- speicherungs-/-abgabesystem in Verbindung stehenden Verlusten. Eine derartige Steuerung führt dazu, dass die Menge an gespeicherter Energie um ein angemessenes Ausmaß herum relativ feststehend bleibt. Wenn mehr gespeicherte Energie gewünscht wird, kann die Höhe an aus dem Antriebsstrang abgezogener Energie erhöht werden, und wenn weniger gespeicherte Energie gewünscht wird, kann die Höhe an dem Antriebsstrang zugeführter Energie erhöht werden. Bei einigen Ausführungsformen wird die aus dem Antriebsstrang entnommene Energie innerhalb des Zyklusmusters, was in einigen Fällen innerhalb desselben Motorzyklus ist, zurückgeführt (abzüglich von Verlusten). Insbesondere wird die entnommene Energie vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums zurückgeführt, der den Graden Kurbelwellenwinkel, die jeder Zündungsgelegenheit zugeordnet sind, (der hier gelegentlich als Zündungsgelegenheitszeitraum bezeichnet wird) multipliziert mit dem Nenner des Zündungsanteils entspricht. Bei einem Achtzylindermotor ist jede Zündungsgelegenheit einer Kurbelwellendrehung von 90 Grad (dem Zündungsgelegenheitszeitraum) gleichgesetzt; bei einem Sechszylindermotor ist jede Zündungsgelegenheit einer Kurbelwellendrehung von 120 Grad gleichgesetzt; und bei einem Vierzylindermotor ist jede Zündungsgelegenheit einer Kurbelwellendrehung von 180 Grad gleichgesetzt. Somit wird beispielsweise die Energie, wenn ein Zündungsanteil mit einem Nenner von 5 (z. B. 1/5, 2/5, 3/5, 4/5) bei einem Achtzylindermotor verwendet wird, vorzugsweise innerhalb einer Kurbelwellendrehung von 450 Grad (90*5) zurückgeführt - wohingegen ein Vierzylindermotor, der mit demselben Zündungsanteil betrieben wird, seine Energie innerhalb einer Kurbelwellendrehung von 900 Grad (180*5) zurückführen würde. Natürlich variiert der tatsächliche Zeitraum, in dem die Energie zurückgeführt wird, als Funktion sowohl der Anzahl an zur Verfügung stehenden Zylindern als auch des Betriebszündungsanteils.
  • 11 zeigt einen Vergleich des Antriebsstrangdrehmomentprofils zwischen einem Motor mit Skip Fire-Steuerung ohne ein ausgleichendes Drehmoment und einem Motor mit Skip Fire-Steuerung, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird. Die gestrichelte Linie stellt das Drehmomentprofil des Verbrennungsmotors allein ohne jegliche Kompensierung dar. Diese Kurve ist identisch zu jener, die in 9 gezeigt wird. Die durchgezogene Linie stellt das Drehmomentprofil der Kombination aus dem Motor und einem Motor/Generator, der dem Antriebsstrang Drehmoment sowohl zugeben als auch entnehmen kann, dar. Es wird durch Hinzuaddieren des ausgleichenden Drehmoments von 10 zu dem Verbrennungsmotordrehmomentprofil erhalten. Bei Betrachtung von 11 zeigt sich, dass das Profil des momentanen Drehmoments stets unterhalb von 110 Nm, der Begrenzung in diesem Beispiel, bleibt. Es versteht sich, dass die Drehmomentbegrenzung mit der Motordrehzahl und der Getriebeübersetzung variiert und auch von anderen Variablen, wie z. B. der Fahrpedal-Tip-in- bzw. -Tip-out-Rate, abhängig sein kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das vorausgesagte Drehmomentprofil für eine Reihe von zukünftigen Zündungsgelegenheiten unter Annahme verschiedener Zündungsanteile oder Zündfolgen bestimmt werden. Die Voraussage kann sich über mindestens einige Zündungen in die Zukunft bezüglich der gegenwärtigen Zündungsgelegenheit erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Voraussage weit genug in die Zukunft, so dass die Motorsteuerung die Motorventile entsprechend für ein Zünden/Auslassen aktivieren/deaktivieren kann. Diese Vorlaufzeit kann 3 bis 9 zukünftigen Zündungsgelegenheiten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Ventilbetätigungsmechanismus entsprechen. In einigen Fällen können sowohl längere als auch kürzere Voraussagezeiträume verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann sich das vorausgesagte Drehmomentprofil über den Zeitraum zwischen dem Treffen einer Zündungsentscheidung und dem Implementieren dieser Zündungsentscheidung erstrecken.
  • Die Motorsteuerung kann die NVH und den Kraftstoffverbrauch, die einigen der Zündungsanteile oder Zündfolgen, die das angeforderte Drehmoment bereitstellen, zugeordnet sind, bestimmen. Für einige Zündungsanteile oder Zündfolgen kann ein ausgleichendes Drehmoment zur Bereitstellung akzeptabler NVH erforderlich sein. Die Steuerung kann dann entscheiden, den Motor mit dem Zündungsanteil oder der Zündfolge und optional dem ausgleichenden Drehmoment, wodurch akzeptable NVH unter Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs auf ein Minimum bereitgestellt werden, zu betreiben. Beim Treffen der Entscheidung über den angemessenen Zündungsanteil oder die angemessene Zündfolge kann die Motorsteuerung auch andere Variablen berücksichtigen, wie z. B. den Speicherstand in der Energiespeichervorrichtung im Zusammenhang mit der zusätzlichen Energiequelle/-senke, die das ausgleichende Drehmoment bereitstellt, sowie den Umwandlungswirkungsgrad zu und von der Energiespeichervorrichtung. Die Motorsteuerung kann zusätzliche Kenntnisse, z. B. ob die Energie in der Energiespeichervorrichtung vom Verbrennungsmotor oder von einer anderen Leistungsquelle, wie z. B. dem Stromnetz bei einem Plug-In-Hybrid, erhalten wird, verwenden. Die Nutzung der vorliegenden Erfindung gestattet den Betrieb mit zuvor nicht gestatteten Zündungsanteilen, die die Kraftstoffeffizienz verbessern.
  • 12 stellt schematisch ein Verfahren 1200 zur Bestimmung der Zündfolge mit der höchsten Kraftstoffeffizienz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem Verfahren können bei Schritt 1210 durch den Zündfolgengenerator 202 (2) basierend auf der Drehmomentanforderung ein oder mehrere infrage kommende Zündfolgen erzeugt werden. Die infrage kommenden Zündfolgen können durch ein beliebiges bekanntes Verfahren erzeugt werden, wie z. B. jene, die in den US-Patenten 8,099,224, 9,086,020, 9,200,587 und 9,200,575 und den US-Patentanmeldungen 14/638,908 und 14/704,630 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, beschrieben werden. Diese Folgen werden in ein Drehmomentmodell 1220 eingegeben. Es werden auch verschiedene Motorparameter, wie z. B. Zündzeitpunkt, Nockenwinkel, Motordrehzahl, MAP usw., in das Drehmomentmodell eingegeben. Das Drehmomentmodul 1220 bestimmt das Drehmomentprofil für diese infrage kommenden Zündfolgen bei Schritt 1230. Es kann dann eine Beurteilung bei Schritt 1240 erfolgen, ob ein ausgleichendes Drehmoment für die infrage kommende Zündfolge zur Bereitstellung eines akzeptablen NVH-Ausmaßes erforderlich ist. Die Fahrzeuggetriebegangeinstellung kann beim Durchführen dieser Beurteilung verwendet werden. Falls ein ausgleichendes Drehmoment nicht erforderlich ist, kann das Ablaufdiagramm zu Schritt 1260 übergehen. Falls ein ausgleichendes Drehmoment erforderlich ist, erfolgt bei Schritt 1250 eine Beurteilung, ob es ausreichend gespeicherte Energie zur Zufuhr des ausgleichenden Drehmoments gibt. Falls unzureichende gespeicherte Energie zur Verfügung steht, kann die infrage kommende Zündfolge nicht verwendet werden. Falls ausreichend Energie zur Verfügung steht, geht das Verfahren zu Schritt 1260 über, wo die Kraftstoffeffizienz der beurteilten Zündfolgen verglichen wird und die Zündfolge, die die optimale Kraftstoffeffizienz bereitstellt, als die Betriebszündfolge gewählt wird. Das Verfahren geht dann zu Schritt 1270 über, wo der Motor mit der gewählten Betriebszündfolge betrieben wird. Das Verfahren 1200 kann dann für jede Zündungsgelegenheit zur Bestimmung einer optimalen Zündfolge wiederholt werden.
  • Das Erzeugen eines ausgleichenden Drehmoments zum Ausgleich von Verbrennungsmotordrehmomentvariationen ist eine Anwendung des zuvor beschriebenen Drehmomentmodells. Während des Motorbetriebs sind in das Modell einbezogene Variablen, die Nockenwinkel (Steuerung der Ventilsteuerzeiten), MAP, Motordrehzahl, Zündzeitpunkt, Kurbelwellenwinkel, Zündfolge und Zündungsanteil umfassen können, bekannt. Das Drehmomentmodell kann das Profil des momentanen Motordrehmoments erzeugen. Mit Kenntnis des momentanen Drehmoments bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel kann eine Motorsteuerung das ausgleichende Drehmoment, das von dem Antriebsstrang, beispielsweise von einem Generator, entnommen werden oder dem Antriebsstrang, beispielsweise von einem Elektromotor, zugegeben werden muss, steuern. Der Elektromotor/Generator kann in eine einzige Einheit integriert sein, die mit einer Speichervorrichtung für elektrische Energie, wie z. B. einer Batterie oder einem Kondensator, in Verbindung steht.
  • Bei der obigen Beschreibung von 9-11 werden das Drehmomentprofil und das ausgleichende Drehmoment in der Zeitdomäne gezeigt. Es versteht sich, dass das ausgleichende Drehmoment bei anderen Ausführungsformen anstatt einer Umwandlung in die Zeitdomäne in der Kurbelwellenwinkeldomäne bestimmt und angelegt werden kann. Dies kann bei einigen Anwendungen von Vorteil sein, da der Kurbelwellenwinkel für die Motorsteuerung stets verfügbar ist. Bei derartigen Ausführungsformen kann die Aufzeichnung von Drehmoment so angewiesen werden, dass sie bei „x“ Grad beginnt und bei „y“ Grad endet, oder die Zugabe von Drehmoment kann bei „m“ Grad beginnen und bei „n“ Grad enden. Wie oben vorgeschlagen wird, können „x, y, m, n“ als Tabelle angeordnet und gemäß gegenwärtigen U/min bestimmt werden.
  • Instationäre Bedingungen
  • Die vorstehende Beschreibung richtete sich allgemein auf die Wahl der optimalen Kombination von Motorzündungsanteil, Zylinderlast und ausgleichendem Drehmoment während des Betriebs unter nominalen stationären Bedingungen. Obgleich dies wichtig ist, wird bei einem Fahrzeug mit Skip Fire-Steuerung oftmals zwischen gestatteten Zündungsanteilen zur Bereitstellung des angeforderten Drehmoments gewechselt. Ein historisches Problem mit Motoren mit Skip Fire sowie variablem Hubraum sind inakzeptable NVH, die während Wechseln zwischen der Anzahl an zündenden Zylindern, d. h. Änderungen des Zündungsanteils, erzeugt werden.
  • Ein ausgleichendes Drehmoment kann während jedes Wechsels angelegt werden, wie z. B. des Wechsels, der mit der Änderung von Zündungsanteilhöhen in Zusammenhang steht. Gemäß der Beschreibung in den gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen 13/654,248 , 14/857,371 und der vorläufigen US-Patentanmeldung 62/296,451 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, können Übergänge zwischen Zündungsanteilhöhen die Quelle inakzeptabler NVH sein. Der Einsatz eines ausgleichenden Drehmoments während jener Wechsel kann die erforderliche Zeit für den Wechsel verkürzen und den Einsatz von Kraftstoff verschwendeter Zündzeitpunktverstellung nach spät während des Wechsels reduzieren.
  • Ein Verfahren zur Handhabung instationärer Bedingungen kann als Aufhebung von Harmonischen bezeichnet werden. Bei diesem Verfahren wird ein theoretisch vorausgesagtes Motordrehmomentprofil durch ein speziell konstruiertes FIR(Finite Impulse Response)-Bandpassfilter in der Kurbelwellenwinkeldomäne zum Extrahieren der DSF-Frequenzkomponenten, die übermäßige Vibrationen verursachen, in Echtzeit geschickt. Das Motordrehmomentprofil kann unter Einsatz der zuvor beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Das gefilterte Signal kann zur Erzeugung eines ausgleichenden Drehmoments über einen Elektromotor/Generator zur Reduzierung der Antriebsstrangdrehmomentvariation insgesamt verwendet werden. Das Filtern kann unter Einsatz eines Satzes von FIR-Filtern, die parallel laufen können, wobei jeder ein bestimmtes Frequenzband in der Kurbelwellenwinkeldomäne extrahiert, erzielt werden. Ein Vorteil der Verfahren zur Aufhebung von Harmonischen besteht darin, dass derselbe Filteralgorithmus zur Quantifizierung von durch DSF verursachten Vibrationen sowohl bei stationären als auch instationären Bedingungen verwendet werden kann.
  • Die Aufhebung von Harmonischen stellt ein Echtzeit-Zieldrehmomentsignal auf numerisch effiziente Art und Weise bereit, das bei Hybridfahrzeuganwendungen zur Reduzierung von Vibrationen verwendet werden kann. Es kann sich besonders gut zur Anwendung bei Mikrohybriden eignen, wo der Startermotor als der Motor/Generator dient und die Energiespeicherkapazität begrenzt ist. Diese Art von System kann die relativ kleinen und kurzzeitigen Drehmomentanforderungen, die mit Zündungsanteilwechseln in Zusammenhang stehen, die in der Regel weniger als zwei Sekunden dauern, bewältigen.
  • Zur Anwendung der Aufhebung von Harmonischen kann ein Drehmomentprofil unter Verwendung der zuvor beschriebenen Verfahren oder eines beliebigen anderen geeigneten Verfahrens bestimmt werden. Beispielsweise wird, sobald eine „Zünden“- oder „Auslassen“-Entscheidung von einem ECU über einen Zylinder getroffen worden ist, eine Drehmomentwellenform basierend auf den Motorparametern (wie z. B. Motordrehzahl, MAP, Nockenwinkel usw.) in der Kurbelwellenwinkeldomäne erzeugt. Die Gesamtdrehmomentwellenform kann durch Kombinieren von Drehmomentwellenformen aller Zylinder zusammengesetzt werden. Das Gesamtmotordrehmomentsignal kann dann durch einen Satz von FIR-Filtern zum Extrahieren der Vibrationsenergie (Harmonischen), die durch den DSF-Betrieb verursacht wird, geleitet werden. Da niedrigere Frequenzen tendenziell eine größere Auswirkung auf NVH haben, kann der Filtersatz aus einem Bandpassfilter in der ersten und der zweiten DSF-Ordnung in der Kurbelwellenwinkeldomäne bestehen. Filtern in der Kurbelwellenwinkeldomäne bedeutet, dass die „Frequenzen“ in der ersten und der zweiten DSF-Ordnung in Bezug auf die Motordrehzahl festgelegt sind, so dass die Filterparameter möglicherweise keine Anpassung an die Motordrehzahl erfordern. Die FIR-Filter können eine lineare Phasenverschiebung aufweisen, so dass die Verzögerungen aller Filter ähnlich sind. Dadurch wird die Verzerrung des gefilterten Signals auf ein Minimum reduziert. Die gefilterten Werte des Motordrehmomentprofils können dazu verwendet werden, die Erzeugung eines entgegenwirkenden oder ausgleichenden Drehmoments in der Kurbelwellenwinkeldomäne zu unterstützen. Einphas- und Ausphasfunktionen, die gelegentlich als Überblenden bezeichnet werden, können beim Wechseln zwischen Filtern für gleichmäßige Wechsel verwendet werden. Alternativ dazu kann ein gefiltertes Signal durch einen sekundären Filter zur Reduzierung von Unregelmäßigkeiten während des Wechsels auf ein Minimum geleitet werden.
  • 13 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens zur Aufhebung von Harmonischen. Eingaben für das Verfahren umfassen verschiedene Motorparameter, wie z. B. MAP, Nockenwinkel, Motordrehzahl und Zündzeitpunkt. Eine weitere Eingabe für das Modell ist der Zündungsanteil oder die Zündfolge, der bzw. die das Muster bevorstehender Auslassungen und Zündungen definiert. Diese Werte werden in ein Motordrehmomentmodell gemäß vorstehender Beschreibung eingegeben. Die Motordrehzahl und Zündungsinformationen können in ein Filterkoeffizientbestimmungsmodul eingegeben werden. Das Modul bestimmt die Filterkoeffizienten für die verschiedenen DSF-Ordnungen von Interesse, beispielsweise die erste und die zweite Ordnung. In einigen Fällen können zuvor verwendete Filterkoeffizienten bei einer bevorstehenden Berechnung verwendet werden. Das zukünftige Drehmomentprofil und die Filterkoeffizienten werden in eine Filterbank eingegeben. Die Filterbank kann ein einziger FIR-Filter sein oder kann aus einer Anordnung von FIR-Filtern, einem für jedes Frequenzband von Interesse, bestehen. Ein Vorteil der Verwendung mehrerer FIR-Filter besteht darin, dass die Anwendung einer unterschiedlichen Phasenkompensation, die zum Versatz verschiedener Phasenverschiebungen bei der Erzeugung eines physischen Drehmoments an den Antriebsstrang angelegt wird, gestattet. Die Filterbank ist dazu konfiguriert, ein geeignetes ausgleichendes Drehmoment zum Aufheben von Drehmomentschwingungen niedriger Ordnung in der Kurbelwellenwinkeldomäne zu berechnen. Die bei der Berechnung verwendeten Filterkoeffizienten können zu dem Filterkoeffizientbestimmungsmodul zur Verwendung bei einer nachfolgenden Berechnung gesendet werden.
  • Die Ausgabe der Filterbank ist an ein Modul zur Umwandlung von Kurbelwellenwinkel- in Zeitdomäne gerichtet. Dieses Modul kann die Motordrehzahl und das berechnete zukünftige Drehmomentprofil zur Umwandlung des Eingabekurbelwellenwinkeldomänensignals in ein Ausgabezeitdomänensignal verwenden. Die Umwandlung kann einfach auf der durchschnittlichen Motordrehzahl basieren oder kann optional berechnete Drehzahlvariationen basierend auf dem berechneten Drehmomentprofil umfassen. Die Ausgabe des Zeitdomänenumwandlungsmoduls kann an die Leistungselektronikeinheit 26 (siehe 1) des Motors/Generators gerichtet sein. Die Leistungselektronikeinheit 26 steuert den Motor/Generator, der dem Antriebsstrang Drehmoment zugibt oder entnimmt gemäß dem Zeitdomänenumwandlungsmodulsignal. Das resultierende Antriebsstrangdrehmoment ist zur Entfernung von Drehmomentfluktuationen, die unerwünschte NVH verursachen würden, ausgeglichen worden.
  • 14 stellt einige der zeitlichen Auflagen dar, die zur erfolgreichen Umsetzung der in 13 beschriebenen Verfahren erforderlich sind. 14 zeigt eine Zeitachse, die Entscheidungspunkte, Implementierungsfenster und Motorpositionen, die mit einigen Ausführungsformen der Implementierung der in 13 beschriebenen Verfahren in Zusammenhang stehen, darstellt. Bei Punkt D wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob ein gegebener Zylinder auszulassen oder zu zünden ist. Gemäß der Beschreibung in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 14/812,370 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, wird diese Entscheidung im Allgemeinen 3 bis 9 Zündungsgelegenheiten vor der Implementierung dieser Entscheidung getroffen. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Verzögerung zwischen dem Treffen und der Implementierung der Zündungsentscheidung zur Verbesserung des Motoransprechverhaltens auf ein Minimum zu reduzieren; jedoch sind Verzögerungen dieser Größenordnung für eine agile Fahrzeugsteuerung ausreichend. Der Beginn eines Arbeitszyklus, der der Zündungsgelegenheit im Zusammenhang mit der Entscheidung bei Punkt D entspricht, wird auf der Zeitachse von 14 als Punkt S angegeben.
  • Sobald die Entscheidung zum Auslassen oder Zünden getroffen ist, kann das Zylinderdrehmomentprofil für diese Zündungsgelegenheit bestimmt werden. In 14 wird die Zeit zur Berechnung des Drehmomentprofils als Fenster A dargestellt. Die Filterbank weist eine bekannte Verzögerung auf, die als Fenster B in 14 dargestellt wird. Dies stellt die zur Verarbeitung des Motordrehmomentsignals von der Filterbank von 13 erforderliche Zeit dar. Fenster C in 14 stellt die zur Umwandlung der gefilterten Signalausgabe von dem Motor/Generator zu Drehmoment an den Antriebsstrang erforderliche Zeit dar. Solange der Endpunkt von Fenster C vor dem Punkt S, dem Beginn der Zündungsgelegenheit, liegt, kann der in Verbindung mit 13 beschriebene Ansatz erfolgreich implementiert werden. Das Fenster D in 14 stellt eine nicht verplante Zusatzzeit dar, die zur Beendigung des Prozesses zur Verfügung steht, falls dies nötig wird.
  • 15 zeigt beispielhafte Filterreaktionen für verschiedene Zündungsanteilnenner für einen Vierzylinderviertaktmotor. Die Spalten in 15 entsprechen verschiedenen Zündungsanteilen, n/2, n/3, n/4 und n/5, wobei n eine ganze Zahl größer als null und kleiner als der Nenner ist und der Zähler und der Nenner keine gemeinsamen Teiler haben. Die erste Zeile in 15 stellt die Filtereigenschaften im Zusammenhang mit Vibrationen der ersten Ordnung des Motors dar. Die horizontale Achse dieser Diagramme ist eine normierte Frequenz, die in Bezug auf die Motorordnung ausgedrückt wird. Hier entspricht eine Motorordnung von eins einer Zylinderzündung pro Motorumdrehung. Die zweite Zeile entspricht der Frequenz von Motorvibrationen zweiter Ordnung. Die dritte Zeile entspricht der kombinierten Frequenzreaktion der beiden Filter. Bei Betrachtung von 15 ist ersichtlich, dass für n/2 die Frequenz erster Ordnung bei einer Motorordnung von 1 liegt, d. h. bei einem Zündungsanteil von ½ bei einem Vierzylinderviertaktmotor gibt es eine Zündung pro Motorumdrehung. Für den Fall von n/3 liegt die Vibration erster Ordnung bei einer Motorordnung von 2/3, für n/4 liegt die Vibration erster Ordnung bei einer Motorordnung von ½, und für n/5 liegt die Vibration erster Ordnung bei einer Motorordnung von 2/5. Die Frequenzen zweiter Ordnung entsprechen dem Doppelten der Frequenz der ersten Ordnung. Die Summe der zwei Frequenzreaktionen sind Kurven mit breiteren Spitzen, die in der unteren Zeile gezeigt werden. In 15 ist die Form der Filterkoeffizienten dahingehend angepasst worden, eine im Wesentlichen konstante lineare Phasenverschiebung für alle Filter bereitzustellen. Während die Spitzenverstärkung allgemein in der Nähe einer harmonischen Frequenz liegt, muss die Spitzenverstärkung nicht genau mit diesen Frequenzen übereinstimmen. Stattdessen kann die Verstärkung bei der harmonischen Frequenz auf einen definierten Wert festgelegt werden, 1 in den in 15 gezeigten Beispielen, und die Filtereigenschaften werden zur Bereitstellung einer linearen Phasenreaktion angepasst.
  • 16 zeigt ein beispielhaftes resultierendes gefiltertes Signal für eine spezifische Motorbetriebsbedingung. In diesem Fall wird der Motor mit einem Nockenwinkel von 40°, einer Drehzahl von 1500 U/min, einem MAP von 50 kPA und einem Zündungsanteil von 2/3 betrieben. Das resultierende Motordrehmomentprofil unter diesen Bedingungen wird von Kurve 1510 in 16 gezeigt. Erwartungsgemäß zeigt die Kurve 1510 zwei Drehmomentspitzen, die mit zündenden Zylindern in Zusammenhang stehen, gefolgt von einem Drehmomentabfall, der mit einem ausgelassenen Zylinder in Zusammenhang steht. Die rote Kurve 1520 und die lilafarbene Kurve 1530 zeigen das gefilterte Signal für Kurbelwellenwinkelumdrehungen von 1° bzw. 30°. Die Kurven sind im Wesentlichen identisch, wobei es höchstens eine Differenz von 6 % bei dem Wert des gefilterten Signals gibt. Die relative Unempfindlichkeit des gefilterten Signals gegenüber der Filterauflösung zeigt an, dass selbst bei Verwendung einer gröberen Auflösung genaue Ergebnisse erzielt werden können. Die Verwendung einer groben Auflösung verringert die für die Berechnungen erforderliche Rechenzeit drastisch, beispielsweise dauert die Bestimmung des gefilterten Signals bei einer Auflösung von 1° ungefähr 130-mal so lange wie die Bestimmung bei einer Auflösung von 30°. Dies gestattet, dass die Berechnungen auf Echtzeitbasis in einem ECU oder einem anderen Fahrzeugsteuermodul mit lediglich mäßiger Verarbeitungsleistung und -geschwindigkeit erfolgen können.
  • 17 zeigt die resultierende Unterdrückung der Vibrationen der ersten und der zweiten Ordnung in dem Antriebsstrang. In dieser Figur gibt die horizontale Achse die Motorordnung, effektiv die normierte Frequenz, an, und die vertikale Achse gibt die Amplitude der Antriebsstrangvibrationen bei der Frequenz an. Die graue Kurve zeigt die Reaktion ohne Zugabe eines ausgleichenden Drehmoments. Bei Betrachtung der Figur werden beträchtliche Vibrationen bei einer Motorordnung von 0,5 und 1 ersichtlich. Die grüne Kurve zeigt die resultierenden Antriebsstrangvibrationen mit der Zugabe des gezeigten ausgleichenden Drehmoments, das durch das gefilterte Signal von 16 erzeugt wird. Wie in der Figur offensichtlich ist, sind die Schwingungen der ersten und der zweiten Ordnung nahezu vollständig beseitigt worden.
  • Instationäre Bedingungen können unter Einsatz einer Überblendungsmethode gemäß der Darstellung in 18A-D gehandhabt werden. 18A ist die gefilterte Ausgabe einer Filterbank, als Filter A angegeben, und 18B ist die gefilterte Ausgabe einer zweiten Filterbank, als Filter B angegeben. Die Ausgabe der beiden Filterbänke wird gemäß einer Wechselfunktion gemäß der Darstellung in 18C summiert. 18D ist die Summe der gefilterten Ausgaben von Filter A und Filter B, gewichtet durch die Wechselfunktion gemäß der Darstellung in 18C. Während die Wechselfunktion gemäß der Darstellung in 18C linear ist, ist dies nicht erforderlich. Der Einsatz von Überblendung gestattet, dass das gefilterte Signal nahtlos während eines Zündungsanteilwechsels übergeht.
  • Einige der Vorteile des Verfahrens zur Aufhebung von Harmonischen bestehen darin, dass es automatisch instationäre Bedingungen bewältigt. Das Filtern kann unabhängig von Motordrehzahl und Zylinderlast erfolgen. Es ist energieeffizient, da es lediglich gewisse Frequenzkomponenten dämpft, was bei einer Mikrohybridanwendung besonders wichtig ist. Einphas- und Ausphasverfahren gestatten gleichmäßiges Wechseln der Filter. Des Weiteren weist das Verfahren einen geringen Rechenaufwand zur Bestimmung der Filter- und Verstärkungseinstellungen auf und ist numerisch effizient, sowohl hinsichtlich Berechnung als auch Speichernutzung.
  • Verlassen von DCCO (Decel Cylinder Cut-Off - Zylinderabschaltung bei Verzögerung)
  • Eine bestimmte instationäre Bedingung, die bei einem Motor mit Skip Fire-Steuerung auftreten kann, ist DCCO. Der Betrieb eines Motors mit dynamischer Skip Fire-Steuerung während DCCO ist in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 15/009,533 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, beschrieben worden. Der Einsatz von DCCO verbessert die Kraftstoffökonomie, da die Zylinder während der Verzögerung, wenn kein Drehmoment angefordert wird, (z. B. wenn das Fahrpedal nicht gedrückt wird) nicht mit Kraftstoff versorgt werden. Der Einsatz von DCCO verbessert weiterhin die Kraftstoffökonomie in Bezug auf DFCO (Decel Fuel Cut-Off - Kraftstoffabschaltung bei Verzögerung), deren Einsatz weiter verbreitet ist, da die Zylinder während DCCO deaktiviert worden sind, so dass sie keine Luft pumpen. Die gepumpte Luft beeinträchtigt das in einem Dreiwegekatalysator erforderliche Redoxgleichgewicht, so dass seine Verwendung eingeschränkt werden kann und/oder zusätzlicher Kraftstoff zur Wiederherstellung des Katalysatorgleichgewichts erforderlich sein kann.
  • Ein Problem mit DCCO besteht darin, dass sich der Einlasskrümmer während eines DCCO-Ereignisses mit Luft füllt. Wenn wieder Drehmoment angefordert wird, kann der hohe MAP zu hohen Zylinderlasten führen, die einen Drehmomentstoß verursachen, der zu inakzeptablen NVH führt. Lösungen dieses Problems umfassen die Reduzierung des Motorwirkungsgrads durch Zündzeitpunktverstellung nach spät und/oder Auslassen einiger Zylinder ohne Deaktivierung der Ventile, um das Herunterpumpen des Einlasskrümmers zu unterstützen. Beide Lösungen haben Grenzen. Die Zündzeitpunktverstellung nach spät reduziert die Kraftstoffökonomie. Das Pumpen von Luft durch den Motor oxidiert den Katalysator, was zusätzlichen Kraftstoff zur Wiederherstellung des Redoxgleichgewichts erfordern kann, wodurch wiederum die Kraftstoffökonomie reduziert wird.
  • Während des Verlassens eines DCCO-Ereignisses fällt der MAP im Allgemeinen von atmosphärischem oder nahezu atmosphärischem Druck auf einen Wert, der zur Lieferung des angeforderten Drehmoments geeignet ist, beispielsweise 70 oder 80 kPa. Das zuvor beschriebene Drehmomentmodell kann zur Bestimmung des Motordrehmoments beim Verlassen eines DCCO-Ereignisses verwendet werden. In diesem Fall ändert sich der MAP über aufeinanderfolgende Motorzyklen. Ein Modell der MAP-Änderungen kann unter Einsatz von Verfahren, die in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 13/794,157 , 62/353,218 und 62/362,177 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, beschrieben werden, erstellt werden. Andere Verfahren zur MAP-Schätzung können eingesetzt werden. Wenn der MAP fällt, verringert sich die Abgabe pro gezündetem Zylinder im Allgemeinen in etwa proportional.
  • Der Drehmomentstoß kann durch Einsatz eines ausgleichenden Drehmoments aufgehoben oder reduziert werden. Das ausgleichende Drehmoment kann so gewählt werden, dass das Antriebsstrangdrehmoment allmählich von null, dem Wert während DCCO, auf die angeforderte Drehmomenthöhe zunimmt. Im Gegensatz zu einigen der zuvor beschriebenen Fälle weist das ausgleichende Drehmoment in diesem Fall nicht zwangsweise ein reguläres zyklisches Verhalten auf, und das ausgleichende Drehmoment wird im Allgemeinen während des Übergangszeitraums im Zusammenhang mit dem Verlassen eines DCCO-Ereignisses Drehmoment aus dem Antriebsstrang entnehmen. Die mit dem entnommenen Drehmoment in Zusammenhang stehende Energie kann in einer Energiespeichervorrichtung, wie z. B. einem Kondensator oder einer Batterie, gespeichert und dazu verwendet werden, den Antrieb des Fahrzeugs zu einem späteren Zeitpunkt zu unterstützen. Durch das Anlegen eines ausgleichenden Drehmoments von der zusätzlichen Energiequelle/-senke während des Verlassens eines DCCO-Ereignisses wird die Kraftstoffeffizienz verbessert und es hat keine Auswirkungen auf das Redoxgleichgewicht des Katalysators.
  • Allgemeiner kann dieselbe Art von Steuerstrategie immer dann eingesetzt werden, wenn es einen Zündungsanteilwechsel von einem niedrigen Zündungsanteil zu einem höheren Zündungsanteil gibt. Diese Wechsel erzeugen tendenziell einen Motordrehmomentstoß, der durch Absorbieren eines Teils oder des gesamten überschüssigen Drehmoments in einer Energiespeichervorrichtung gemildert werden kann. Gleichermaßen können Wechsel von einem hohen Zündungsanteil zu einem niedrigen Zündungsanteil einen Drehmomentabfall bei der Motorleistung verursachen. Dieser Abfall kann unter Nutzung von Energie aus der Energiespeichervorrichtung zum Teil oder vollständig aufgefüllt werden.
  • Steuern von Nebenaggregaten zur Unterstützung des Drehmomentmanagements
  • In den meisten der obigen Beispiele wird das ausgleichende Drehmoment von einer bidirektionalen Energiequelle/-senke, wie z. B. einem Elektromotor/Generator, die sowohl zum Zugeben von Drehmoment an den Antriebsstrang als auch Entnehmen von Drehmoment aus dem Antriebsstrang in der Lage ist, angelegt, wobei die überschüssige Energie in einer Speichervorrichtung, wie z. B. einem Kondensator oder einer Batterie, gespeichert wird. Obgleich sich Hybridelektrofahrzeuge besonders für das Anlegen des ausgleichenden Drehmoments eignen, können ähnliche Wirkungen in einigen Fällen von Nicht-Hybridfahrzeugen über die aktive Steuerung gewisser Nebenaggregate erzielt werden. Beispielsweise umfassen die meisten Nicht-Hybridfahrzeugmotoren eine Lichtmaschine. Bei der Erzeugung von Elektrizität legt die Lichtmaschine eine Last an den Motor an. Die Lichtmaschine ist oftmals dazu konfiguriert, während des normalen Fahrens Elektrizität zum Laden der Batterie zu erzeugen. Die Abgabe einer Lichtmaschine kann durch Steuern des Erregerwicklungsstroms der Lichtmaschine gesteuert werden. Somit kann die Abgabe der Lichtmaschine bei einigen Ausführungsformen dahingehend variiert werden, den Antriebsstrang derart zu belasten und zu entlasten, dass effektiv ein ausgleichendes Drehmoment an den Antriebsstrang angelegt wird.
  • Wenn mehr Leistung von dem Motor erforderlich ist, kann der Lichtmaschinenerregerstrom reduziert oder unterbrochen werden - wodurch bewirkt wird, dass die Abgabe der Lichtmaschine abfällt, wodurch die Last am Antriebsstrang reduziert wird, wodurch mehr Drehmoment für den Triebstrang zur Verfügung steht. Wenn weniger Leistung von dem Motor erforderlich ist, kann die Lichtmaschine dahingehend angesteuert werden, mehr Energie zu erzeugen, wodurch eine höhere Last am Motor bereitgestellt wird. Somit kann der Lichtmaschinenerregerstrom derart moduliert werden, dass seine Last am Antriebsstrang dahingehend variiert wird, Drehmomentstöße einbringende Vibrationen auszugleichen. Pulsbreitenmodulierte Signale werden in der Regel zum Ansteuern des Lichtmaschinenerregerstroms verwendet und können ohne Weiteres dahingehend gesteuert werden, höhere (oder niedrigere) Lichtmaschinenabgabespannungen zum Laden der Batterie und zeitweiligen Erhöhen (oder Verringern) der Schlepplast, die von der Lichtmaschine an den Antriebsstrang angelegt wird, zu erzeugen. Wenn der Batterieladestand bereits hoch ist und keine weitere Batterieladung wünschenswert ist, können Vorrichtungen, wie z. B. die Heckscheibenheizung oder die Windschutzscheibenheizung, zum Absorbieren der elektrischen Last eingeschaltet werden. Die derartige Nutzung der Lichtmaschine ist besonders effektiv bei der Bewältigung von Drehmomentstößen bei Anwendungen, wie z. B. Zurückwechseln von DCCO-Betrieb zu Skip Fire-Betrieb eines Motors.
  • Ein weiteres Nebenaggregat, das gelegentlich ähnlich verwendet werden kann, ist eine Klimaanlage bei Betriebszuständen, in denen die Klimaanlage im Betrieb ist. Insbesondere kann, da die präzise Leistungsabgabe einer Klimaanlage im Allgemeinen nicht kritisch ist, ihre Leistungsabgabe dahingehend moduliert werden, einige der beschriebenen Drehmomentausgleichsfunktionen bereitzustellen.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Ausgleichen des Drehmoments in Verbindung mit Skip Fire-Betrieb eines Motors beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass die beschriebenen Methoden gleichermaßen bei Ausführungsformen anwendbar sind, die Motorbetrieb mit Multi-Ladungshöhen- oder andere Arten von Zündungshöhenmodulation einsetzen. Das Weiteren können viele der beschriebenen Methoden zur Verbesserung des Betriebs während herkömmlichen Motorbetriebs mit variablem Hubraum verwendet werden - einschließlich während Wechseln zwischen verschiedenen Hubräumen und während stationären Betriebs mit einem bestimmten Hubraum.
  • Eine weitere Anwendung des oben beschriebenen Drehmomentmodells wäre die Motorkalibrierung. Die Motorkalibrierung gestaltet sich unter Einsatz dieses Verfahrens viel einfacher. Eine kalibrierte Tabelle basierend auf Motordrehzahl und Zündungsanteil oder Zündfolge für jeden Gang gäbe an, welche Betriebsbedingungen akzeptable NVH bereitstellen. Falls die Motordrehmomentausschläge das gestattete Drehmoment, d. h. die Ausgabe der Vibrationskalibrierungstabelle, überschreiten, kann ein ausgleichendes Drehmoment dahingehend hinzugefügt werden, das gesamte Drehmomentprofil in den Bereich der zulässigen Höhen zu bringen.
  • Die Erfindung ist in Verbindung mit spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden, es versteht sich, dass keine Beschränkung der Erfindung auf die beschriebenen Ausführungsformen beabsichtigt ist. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente als in den Gedanken und Schutzumfang der Erfindung gemäß der Definition durch die anhängigen Ansprüche fallend abzudecken. Die vorliegende Erfindung kann ohne einige oder alle der spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus sind allseits bekannte Merkmale möglicherweise nicht genauer beschrieben worden, um eine unnötige Verschleierung der Erfindung zu vermeiden. Beispielsweise gibt es viele Arten von Hybridmotoren, Parallelhybriden, Serienhybriden, Mikrohybriden, Mildhybriden, Vollhybriden in Abhängigkeit von der relativen Größe der beiden Leistungsquellen, der Speicherkapazität der zusätzlichen Energiequelle und der Mechanismen, die zum Speichern der zusätzlichen Energie verwendet werden. Die hier beschriebene Erfindung ist auf all diese Hybridfahrzeugarten anwendbar.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Komponenten, Verfahrensschritte und/oder Datenstrukturen unter Einsatz verschiedener Arten von Betriebssystemen, Programmiersprachen, Rechenplattformen, Computerprogrammen und/oder Rechenvorrichtungen implementiert werden. Darüber hinaus ist für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass auch Vorrichtungen, wie z. B. festverdrahtete Vorrichtungen, FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) oder dergleichen, verwendet werden können, ohne von dem Schutzumfang und Gedanken der hier offenbarten erfinderischen Konzepte abzuweichen. Die vorliegende Erfindung kann des Weiteren konkret als ein Satz von auf einem computerlesbaren Medium, wie z. B. einer Speichervorrichtung, gespeicherten Computeranweisungen umgesetzt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • US 62362177 [0081]

Claims (100)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Hybridmotors mit einem Verbrennungsmotor und einer zusätzlichen Energiequelle/-senke, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines Drehmomentprofils für den Verbrennungsmotor; Bestimmen, ob das Drehmomentprofil akzeptable NVH bereitstellt; wenn bestimmt wird, dass das Drehmomentprofil akzeptable NVH bereitstellt, Betreiben des Hybridfahrzeugs mit der Abgabe des Verbrennungsmotors allein; und wenn bestimmt wird, dass das Drehmomentprofil inakzeptable NVH bereitstellt, Betreiben des Hybridfahrzeugs mit sowohl dem Verbrennungsmotor als auch der zusätzlichen Energiequelle/-senke, wobei die zusätzliche Energiequelle/-senke ein ausgleichendes Drehmoment zur Reduzierung von NVH auf ein akzeptables Ausmaß bereitstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentprofil durch Folgendes bestimmt wird: Bestimmen eines normierten Drehmomentprofils für jeden Hub eines Zylinders in dem Motor, wobei das normierte Drehmomentprofil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert; Skalieren des normierten Drehmomentprofils zur Bestimmung des Zylinderdrehmoments; und Summieren der Zylinderdrehmomente aller Zylinder in dem Motor zum Erhalt eines Motordrehmomentgesamtprofils.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Grenze für akzeptable NVH einem Höchstwert von momentanem Drehmoment in dem Drehmomentprofil entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Höchstwert von momentanem Drehmoment als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Grenze für akzeptable NVH einem gewichteten effektiven Vibrationsschwellenwert entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das während Skip Fire-Betrieb des Motors durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Skalieren auf Motordrehzahl, Motorzündungshistorie, Zylinderzündungshistorie, Zündzeitpunkt, Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhub basiert.
  8. Verfahren, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Motors, wobei der Motor Teil eines Antriebsstrangs ist; Schätzen eines vom Motor erzeugten Drehmoments oder Winkelbeschleunigungsprofils während des Betriebs des Motors; basierend auf dem geschätzten Drehmoment oder Winkelbeschleunigungsprofil, Identifizieren von Zeiträumen, in denen ein momentanes Drehmoment oder eine momentane Beschleunigung, das bzw. die von dem Motor erzeugt wird, erwartungsgemäß einen festgelegten Schwellenwert überschreitet, wobei der festgelegte Schwellenwert ein Schwellenwert für das momentane Drehmoment oder ein Schwellenwert für die momentane Beschleunigung ist; und Anlegen eines entgegenwirkenden Drehmoments an eine Komponente eines Antriebsstrangs von einer Energiequelle oder -senke während der identifizierten Zeiträume, so dass ein erwartetes Antriebsstranggesamtdrehmoment den festgelegten Schwellenwert nicht überschreitet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der festgelegte Schwellenwert als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Motor mit Skip Fire mit einem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil mit einem zugehörigen Zündungsgelegenheitszeitraum betrieben wird und jeder identifizierte Zeitraum nicht mehr als dem Zündungsgelegenheitszeitraum entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, das während des Betriebs des Motors in einem Skip Fire- oder Zündungsladungshöhenmodulationsbetriebsmodus durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein wesentlicher Teil der aus dem Antriebsstrang entnommenen Energie innerhalb eines Zeitraums, der einem dem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil zugeordneten zyklischen Muster entspricht, an den Antriebsstrang zurückgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das zyklische Muster gleich einem dem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil zugeordneten Zündungsgelegenheitszeitraum multipliziert mit dem Nenner des Zündungsanteils ist.
  14. Verfahren zur Steuerung einer Abgabe eines Antriebsstrangs, der einen Motor umfasst, der dazu konfiguriert ist, Drehmoment an den Antriebsstrang anzulegen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines erwarteten Motordrehmomentprofils, das einer Folge von einer oder mehreren Motorzündungsgelegenheiten zugeordnet ist; Bestimmen, ob das erwartete Motordrehmomentprofil das Auftreten einer oder mehrerer Drehmomentspitzen, die einen festgelegten Drehmomentspitzenschwellenwert überschreiten, voraussagt; und für jede vorausgesagte Drehmomentspitze, die den festgelegten Drehmomentspitzenschwellenwert überschreitet, Bewirken des Anlegens eines entgegengesetzten Drehmomentimpulses an den Antriebsstrang, wobei der entgegengesetzte Drehmomentimpuls so ausgelegt ist, dass er bewirkt, dass ein an den Antriebsstrang angelegtes Nettodrehmoment den festgelegten Drehmomentspitzenschwellenwert nicht überschreitet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das entgegenwirkende Drehmoment von einem Motor/Generator angelegt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der festgelegte Drehmomentspitzenschwellenwert als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Motor mit Skip Fire mit einem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil mit einem zugehörigen Zündungsgelegenheitszeitraum betrieben wird und jeder entgegenwirkende Drehmomentimpuls nicht so lange wie der Zündungsgelegenheitszeitraum dauert.
  18. Verfahren nach Anspruch 14, das während des Betriebs des Motors in einem Skip Fire- oder Zündungsladungshöhenmodulationsbetriebsmodus durchgeführt wird.
  19. Verfahren zur Bestimmung eines Betriebszündungsanteils zur Bereitstellung einer Motorsollleistung während des Betriebs eines Motors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) Bestimmen eines geschätzten Drehmomentprofils, das dem Betrieb des Motors mit einem infrage kommenden Zündungsanteil unter gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen zur Bereitstellung der Motorsollleistung zugeordnet ist; (b) Bestimmen, ob ein ausgleichendes Drehmoment zur Erfüllung von NVH-Kriterien während des Betriebs des Motors mit dem infrage kommenden Zündungsanteil unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen erforderlich ist; (c) Bestimmen einer Kraftstoffeffizienz, die dem infrage kommenden Zündungsanteil zugeordnet ist, wobei, wenn ein ausgleichendes Drehmoment erforderlich ist; (d) Wiederholen der Schritte (a)-(c) für jeden der mehreren infrage kommenden Zündungsanteil; und (f) Wählen eines der infrage kommenden Zündungsanteile als den Betriebszündungsanteil basierend zumindest zum Teil auf der bestimmten Kraftstoffeffizienz der infrage kommenden Zündungsanteile, wobei die Kraftstoffeffizienzauswirkungen des Anlegens des ausgleichenden Drehmoments bei der Bestimmung der Kraftstoffeffizienz jedes infrage kommenden Zündungsanteils, der ein ausgleichendes Drehmoment erfordert, berücksichtigt werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, das ferner Betreiben des Motors mit einem gewählten infrage kommenden Zündungsanteil umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, das ferner Bestimmen, ob das Anlegen des ausgleichenden Drehmoments praktisch wäre, wenn ein ausgleichendes Drehmoment für einen bestimmten infrage kommenden Zündungsanteil erforderlich ist, umfasst, wobei, wenn es nicht praktisch wäre, das ausgleichende Drehmoment anzulegen, der infrage kommende Zündungsanteil nicht mehr als der Betriebszündungsanteil in Betracht gezogen wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei jedes Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf Einlasskrümmerdruck, Motordrehzahl, Nockenwellenverstellung und Zündzeitpunkt basiert.
  23. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: jedes Drehmomentprofil mit einer Drehmomentgrenze, die dem Betrieb des Motors unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen zugeordnet ist, verglichen wird, um zu bestimmen, ob ein ausgleichendes Drehmoment für ein derartiges Drehmomentprofil erforderlich ist; und das ausgleichende Drehmoment ein entgegenwirkendes Drehmoment ist, das erwartungsgemäß verhindert, dass während des Betriebs mit dem zugehörigen infrage kommenden Zündungsanteil bereitgestelltes Drehmoment die Drehmomentgrenze überschreitet.
  24. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Verfahren während des Betriebs des Motors in einem Skip Fire-Betriebsmodus durchgeführt wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Verfahren während des Betriebs des Motors in einem Multi-Ladungshöhen-Betriebsmodus durchgeführt wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der als Betriebszündungsanteil gewählte infrage kommende Zündungsanteil der infrage kommende Zündungsanteil mit der besten Kraftstoffökonomie zur Bereitstellung der Motorsollleistung ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das ausgleichende Drehmoment eine gefilterte Version des Drehmomentprofils ist.
  28. Verfahren zur Schätzung eines Drehmomentprofils eines Motors mit mehreren Arbeitskammern während des Betriebs des Motors, wobei der Motor dahingehend ausgeführt ist, in einer Folge von Zündungsgelegenheiten betrieben zu werden, wobei jede Zündungsgelegenheit einen entsprechenden Arbeitszyklus mit einem entsprechenden Betriebszustand aufweist, wobei jeder Betriebszustand ein zugehöriges normiertes Drehmomentprofil aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen oder Wählen eines normierten Drehmomentprofils, das einem Betriebszustand einer gewählten Arbeitskammer während eines gewählten Arbeitszyklus entspricht; Bestimmen eines Drehmomentprofils für die gewählte Arbeitskammer basierend zumindest zum Teil auf Skalieren des normierten Drehmomentprofils entsprechend dem Betriebszustand der gewählten Arbeitskammer, wobei das Skalieren als Funktion von einem oder mehreren gegenwärtigen Motorbetriebsparametern variiert; und Summieren von Drehmomentprofilen für alle Arbeitskammern des Motors zum Erhalt eines geschätzten Motordrehmomentgesamtprofils, wobei die summierten Drehmomentprofile das Drehmomentprofil für die gewählte Arbeitskammer umfassen.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Drehmomentprofilschätzung während des Skip Fire-Betriebs des Motors erfolgt und das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf einer Auslassen/Zünden-Zündungsentscheidung, die dem gewählten Arbeitszyklus zugeordnet ist, basiert.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert.
  31. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert.
  32. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der eine oder die mehreren gegenwärtigen Motorbetriebsparameter, gemäß denen das Skalieren variiert, Motordrehzahl umfassen.
  33. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der eine oder die mehreren gegenwärtigen Motorbetriebsparameter, gemäß denen das Skalieren variiert, Zündzeitpunkt und Ventilsteuerzeiten umfassen.
  34. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Motor eine Kurbelwelle umfasst und das normierte Drehmomentprofil und das Drehmomentgesamtprofil in einer Kurbelwellenwinkeldomäne liegen.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, das ferner Umwandeln des Drehmomentgesamtprofils in eine Zeitdomäne umfasst.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Umwandlung des Drehmomentgesamtprofils in die Zeitdomäne die Auswirkungen von Variationen bei der Drehzahl des Motors basierend auf dem Drehmomentgesamtprofil berücksichtigt.
  37. Verfahren nach Anspruch 28, das ferner Folgendes umfasst: Filtern des Motordrehmomentgesamtprofils zur Identifizierung ausgewählter harmonischer Komponenten des Drehmomentprofils; und Bestimmen eines entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments zum Anlegen an einen Antriebsstrang, der den Motor umfasst, zur Reduzierung von NVH während des Betriebs des Motors.
  38. Verfahren nach Anspruch 28, das ferner Verwenden des geschätzten Drehmomentgesamtprofil bei der Wahl eines gewünschten Betriebszündungsanteils umfasst.
  39. Verfahren nach Anspruch 28, das ferner Folgendes umfasst: Verwenden des Drehmomentgesamtprofils zur Bestimmung, ob ein vorausgesagtes Motordrehmoment eine Drehmomentgrenze überschreiten wird; und wenn bestimmt wird, dass das vorausgesagte Motordrehmoment die Drehmomentgrenze überschreiten wird, Bestimmen eines entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments, das verhindert, dass das vorausgesagte Motordrehmoment die Drehmomentgrenze überschreitet.
  40. Verfahren nach Anspruch 39, das ferner Anlegen des entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments während des Betriebs des Motors umfasst.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, wobei das entgegenwirkende ausgleichende Drehmoment von einem Elektromotor oder Elektromotor/Generator angelegt wird.
  42. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Drehmomentgrenze als Funktion der Motordrehzahl und/oder des Getriebegangs variiert.
  43. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Drehmomentgrenze einem Höchstwert von momentanem Drehmoment in dem Drehmomentprofil entspricht.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei der Höchstwert von momentanem Drehmoment als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  45. Verfahren nach Anspruch 39, das ferner Verwenden des bestimmten entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments bei der Bestimmung einer vorausgesagten Kraftstoffeffizienz des Betriebs des Motors mit einem effektiven Zündungsanteil, der dem Drehmomentgesamtprofil zugeordnet ist, umfasst.
  46. Verfahren nach Anspruch 45, das ferner Verwenden der vorausgesagten Kraftstoffeffizienz bei der Wahl eines gewünschten Betriebszündungsanteils umfasst.
  47. Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Schätzung des Motordrehmomentgesamtprofils und die Bestimmung des entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments bei jeder Zündungsgelegenheit aktualisiert wird, so dass der Bedarf an dem entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoment und dessen Höhe für jede Zündungsgelegenheit aktualisiert wird.
  48. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das normierte Drehmomentprofil ferner als Funktion der Motorzündungshistorie und/oder der Zylinderzündungshistorie skaliert wird.
  49. Verfahren zur Schätzung eines Drehmomentprofils als Funktion des Kurbelwellenwinkels eines Verbrennungsmotors mit dynamischer Zündungshöhenmodulationssteuerung, das Folgendes umfasst: für jeden Zylinder des Motors, Bestimmen eines normierten Drehmomentprofils als Funktion des Kurbelwellenwinkels für jeden Hub eines sich in dem Zylinder hin- und herbewegenden Kolbens, wobei das normierte Drehmomentprofil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert; Skalieren des normierten Drehmomentprofils zur Bestimmung des Zylinderdrehmoments; und Summieren der Zylinderdrehmomente aller Zylinder in dem Motor zum Erhalt eines Motordrehmomentgesamtprofils.
  50. Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Skalieren zumindest zum Teil auf der Motordrehzahl basiert.
  51. Verfahren nach Anspruch 50, wobei das Skalieren ferner zum Teil auf Zündzeitpunkt und/oder Ventilsteuerzeiten basiert.
  52. Verfahren nach Anspruch 49, das Umwandeln des Drehmomentprofils als Funktion des Kurbelwellenwinkels in ein Drehmomentprofil als Funktion der Zeit umfasst.
  53. Verfahren nach Anspruch 52, wobei das Umwandeln des Kurbelwellenwinkels in Zeit die Auswirkungen von Variationen bei der Drehzahl des Motors von dem Drehmomentprofil umfasst.
  54. Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Skalieren zumindest zum Teil auf der Motorzündungshistorie und/oder der Zylinderzündungshistorie basiert.
  55. Verfahren zur Reduzierung von Vibrationen, die von einem Verbrennungsmotor erzeugt werden, unter Verwendung eines Modells des von dem Motor erzeugten Drehmoments, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines vorausgesagten Motordrehmomentprofils für eine Zünden/Auslassen-Entscheidung, die getroffen, jedoch noch nicht implementiert wurde, basierend auf dem Modell; Filtern des vorausgesagten Drehmomentprofils; Festlegen eines Verstärkungsblocks basierend auf einem oder mehreren Motorparametern; Hinzufügen einer Zeitverzögerung zu dem gefilterten Signal, so dass es mit dem vorausgesagten Drehmoment, das von dem Motor erzeugt wird, im Einklang ist; Invertieren des gefilterten Drehmomentsignals; und Steuern eines Elektromotors/Generators zum Bezug/Verbrauch von Drehmoment basierend auf dem invertierten Drehmomentsignal.
  56. Verfahren zur Steuerung des Wechsels eines Motors zwischen verschiedenen Zündungsanteilen in einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer zusätzlichen Energiequelle/-senke, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während der Motor mit einem ersten Zündungsanteil betrieben wird, Bestimmen eines zweiten Zielzündungsanteils, der sich von dem ersten Zündungsanteil unterscheidet; Bestimmen einer Zündfolge zum Wechsel zwischen dem ersten Zündungsanteil und dem zweiten Zündungsanteil; Bestimmen eines Motordrehmomentprofils, das der Zündfolge zugeordnet ist; und während des Wechsels von dem ersten Zündungsanteil zu dem zweiten Zielzündungsanteil, Anlegen eines ausgleichenden Drehmoments von der zusätzlichen Energiequelle/-senke.
  57. Verfahren nach Anspruch 56, wobei das ausgleichende Drehmoment so ausgelegt ist, dass es bewirkt, dass ein vorausgesagtes Antriebsstrangnettodrehmoment den Schwellenwert für das momentane Drehmoment während des gesamten Wechsels nicht überschreitet.
  58. Verfahren nach Anspruch 56, wobei das ausgleichende Drehmoment eine gefilterte Version des Drehmomentprofils ist.
  59. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer zusätzlichen Energiequelle/-senke, wobei der Motor Arbeitskammern aufweist, die zur Aktivierung und Reaktivierung in der Lage sind, und die Abgaben des Motors und der zusätzlichen Energiequelle/-senke in einem Antriebsstrang kombiniert sind, wobei das Verfahren während des Betriebs des Motors Folgendes umfasst: Deaktivieren aller Arbeitskammern als Reaktion auf eine fehlende Motordrehmomentanforderung, so dass keine der Arbeitskammern gezündet wird und keine Luft durch die Arbeitskammern gepumpt wird, während sich die Kurbelwelle dreht; Empfangen einer Drehmomentanforderung; Bestimmen eines Motordrehmomentprofils basierend auf der Drehmomentanforderung; und Bestimmen eines von der zusätzlichen Energiequelle/- senke anzulegenden ausgleichenden Drehmoments, das mit dem Motordrehmoment in dem Fahrzeugantriebsstrang zur Bereitstellung des angeforderten Drehmoments und Aufrechterhaltung von akzeptablem NVH-Verhalten während der Reaktivierung mindestens einer der Arbeitskammern des Motors kombiniert wird.
  60. Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist und die zusätzliche Energiequelle/- senke ein Motor/Generator ist.
  61. Verfahren nach Anspruch 59, wobei die zusätzliche Energiequelle/-senke eine Lichtmaschine ist, die als eine Energiesenke dient.
  62. Verfahren nach Anspruch 59, wobei die zusätzliche Energiequelle/-senke eine Klimaanlage ist, die als eine Energiesenke dient.
  63. Verfahren nach Anspruch 59, wobei das ausgleichende Drehmoment so ausgelegt ist, dass es bewirkt, dass ein vorausgesagtes Antriebsstrangnettodrehmoment einen Schwellenwert für das momentane Drehmoment während der gesamten Reaktivierung der mindestens einen der Arbeitskammern des Motors nicht überschreitet.
  64. Verfahren zur Reduzierung eines Antriebsstrangdrehmomentstoßes beim Verlassen eines DCCO-Ereignisses in einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer zusätzlichen Energiequelle/-senke, die beide mit dem Antriebsstrang verbunden sind, das Folgendes umfasst: Bestimmen eines vorausgesagten Motordrehmomentstoßes für das Verlassen des DCCO-Ereignisses; und Anlegen eines ausgleichenden Drehmoments von der zusätzlichen Energiequelle/-senke zum Entnehmen von Drehmoment aus einem Antriebsstrang während des Verlassens von DCCO, um dem vorausgesagten Motordrehmomentstoß zumindest zum Teil entgegenzuwirken.
  65. Verfahren nach Anspruch 64, wobei das ausgleichende Drehmoment so ausgelegt ist, dass es bewirkt, dass ein vorausgesagtes Antriebsstrangnettodrehmoment einen Schwellenwert für das momentane Drehmoment während des gesamten Verlassens des DCCO-Ereignisses nicht überschreitet.
  66. Verfahren nach Anspruch 64, wobei die zusätzliche Energiequelle/-senke ein Elektromotor/Generator ist.
  67. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats, das einen Motor mit einer Kurbelwelle und ein Nebenaggregat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Lichtmaschine und einem Klimaanlagenkompressor, umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben eines Motors in einem dynamischen Zündungshöhenmodulationsmodus; Bestimmen eines erwarteten Drehmomentprofils, das einer Folge von einer oder mehreren Zündungsgelegenheiten zugeordnet ist; und dahingehendes Steuern des Nebenaggregats, direkt oder indirekt eine variierende Last an die Kurbelwelle anzulegen, zumindest zum Teil basierend auf dem erwarteten Drehmomentprofil.
  68. Verfahren nach Anspruch 67, wobei die variierende Last derart angelegt wird, dass die Stärke von Triebstrangvibrationen reduziert wird.
  69. Verfahren nach Anspruch 67, wobei die variierende Last mit den Variationen bei dem erwarteten Drehmomentprofil über den Verlauf eines Motorzyklus hinweg derart synchronisiert wird, dass Nettodrehmomentvariationen, die durch eine Kombination aus dem Motor und dem Nebenaggregat über den Verlauf des Motorzyklus hinweg während des Betriebs in dem dynamischen Zündungshöhenmodulationsmodus an einen Triebstrang angelegt werden, reduziert werden.
  70. Verfahren nach Anspruch 69, wobei die variierende Last so ausgelegt ist, dass sie bewirkt, dass ein vorausgesagtes Antriebsstrangnettodrehmoment, das von dem Motor und dem Nebenaggregat angelegt wird, einen Schwellenwert für das momentane Drehmoment nicht überschreitet.
  71. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7, wobei die Grenze für akzeptable NVH einem Höchstwert von momentanem Drehmoment in dem Drehmomentprofil entspricht.
  72. Verfahren nach Anspruch 71, wobei der Höchstwert von momentanem Drehmoment als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  73. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7, wobei die Grenze für akzeptable NVH einem gewichteten effektiven Vibrationsschwellenwert entspricht.
  74. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9, 12, 13 oder 71-73, wobei der Motor mit Skip Fire mit einem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil mit einem zugehörigen Zündungsgelegenheitszeitraum betrieben wird und jeder identifizierte Zeitraum nicht mehr als dem Zündungsgelegenheitszeitraum entspricht.
  75. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, 13 oder 71-74, wobei ein wesentlicher Teil der aus dem Antriebsstrang entnommenen Energie innerhalb eines Zeitraums, der einem dem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil zugeordneten zyklischen Muster entspricht, an den Antriebsstrang zurückgeführt wird.
  76. Verfahren nach Anspruch 75, wobei das zyklische Muster gleich einem dem gegenwärtigen Betriebszündungsanteil zugeordneten Zündungsgelegenheitszeitraum multipliziert mit dem Nenner des Zündungsanteils ist.
  77. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 17, wobei der festgelegte Drehmomentspitzenschwellenwert als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  78. Verfahren nach einem der Ansprüche 19, 20 oder 22-27, das ferner Bestimmen, ob das Anlegen des ausgleichenden Drehmoments praktisch wäre, wenn ein ausgleichendes Drehmoment für einen bestimmten infrage kommenden Zündungsanteil erforderlich ist, umfasst, wobei, wenn es nicht praktisch wäre, das ausgleichende Drehmoment anzulegen, der infrage kommende Zündungsanteil nicht mehr als der Betriebszündungsanteil in Betracht gezogen wird.
  79. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-21, 23-27 und 78, wobei jedes Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf Einlasskrümmerdruck, Motordrehzahl, Nockenwellenverstellung und/oder Zündzeitpunkt basiert.
  80. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-22, 24-27 und 78-79, wobei: jedes Drehmomentprofil mit einer Drehmomentgrenze, die dem Betrieb des Motors unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen zugeordnet ist, verglichen wird, um zu bestimmen, ob ein ausgleichendes Drehmoment für ein derartiges Drehmomentprofil erforderlich ist; und das ausgleichende Drehmoment ein entgegenwirkendes Drehmoment ist, das erwartungsgemäß verhindert, dass während des Betriebs mit dem zugehörigen infrage kommenden Zündungsanteil bereitgestelltes Drehmoment die Drehmomentgrenze überschreitet.
  81. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-27 oder 78-80, wobei das ausgleichende Drehmoment eine gefilterte Version des Drehmomentprofils ist.
  82. Verfahren nach einem der Ansprüche 28, 29 oder 31-48, wobei das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert.
  83. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-30, 32-48 oder 82, wobei das normierte Drehmomentprofil zumindest zum Teil auf dem Einlasskrümmerdruck basiert.
  84. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-31, 33-48 oder 82-83, wobei der eine oder die mehreren gegenwärtigen Motorbetriebsparameter, gemäß denen das Skalieren variiert, Motordrehzahl umfassen.
  85. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-32, 34-48 oder 82-84, wobei der eine oder die mehreren gegenwärtigen Motorbetriebsparameter, gemäß denen das Skalieren variiert, Zündzeitpunkt und Ventilsteuerzeiten umfassen.
  86. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-48 oder 82-85, wobei das normierte Drehmomentprofil ferner als Funktion der Motorzündungshistorie und/oder der Zylinderzündungshistorie skaliert wird.
  87. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-36, 38-48 oder 82-86, das ferner Folgendes umfasst: Filtern des Motordrehmomentgesamtprofils zur Identifizierung ausgewählter harmonischer Komponenten des Drehmomentprofils; und Bestimmen eines entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments zum Anlegen an einen Antriebsstrang, der den Motor umfasst, zur Reduzierung von NVH während des Betriebs des Motors.
  88. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-38 oder 82-87, das ferner Folgendes umfasst: Verwenden des Drehmomentgesamtprofils zur Bestimmung, ob ein vorausgesagtes Motordrehmoment eine Drehmomentgrenze überschreiten wird; und wenn bestimmt wird, dass das vorausgesagte Motordrehmoment die Drehmomentgrenze überschreiten wird, Bestimmen eines entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments, das verhindert, dass das vorausgesagte Motordrehmoment die Drehmomentgrenze überschreitet; und Anlegen des entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments während des Betriebs des Motors.
  89. Verfahren nach Anspruch 88, wobei das entgegenwirkende ausgleichende Drehmoment von einem Elektromotor oder Elektromotor/Generator angelegt wird.
  90. Verfahren nach Anspruch 88 oder 89, wobei die Drehmomentgrenze als Funktion der Motordrehzahl und/oder des Getriebegangs variiert.
  91. Verfahren nach einem der Ansprüche 88-90, wobei die Drehmomentgrenze einem Höchstwert von momentanem Drehmoment in dem Drehmomentprofil entspricht.
  92. Verfahren nach einem der Ansprüche 88-91, wobei der Höchstwert von momentanem Drehmoment als Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs variiert.
  93. Verfahren nach einem der Ansprüche 88-92, das ferner Verwenden des bestimmten entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments bei der Bestimmung einer vorausgesagten Kraftstoffeffizienz des Betriebs des Motors mit einem effektiven Zündungsanteil, der dem Drehmomentgesamtprofil zugeordnet ist, umfasst.
  94. Verfahren nach einem der Ansprüche 88-93, wobei die Schätzung des Motordrehmomentgesamtprofils und die Bestimmung des entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoments bei jeder Zündungsgelegenheit aktualisiert wird, so dass der Bedarf an dem entgegenwirkenden ausgleichenden Drehmoment und dessen Höhe für jede Zündungsgelegenheit aktualisiert wird.
  95. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, wobei das Skalieren zumindest zum Teil auf Zündzeitpunkt und/oder Ventilsteuerzeiten basiert.
  96. Verfahren nach einem der Ansprüche 49-51 oder 95, das Umwandeln des Drehmomentprofils als Funktion des Kurbelwellenwinkels in ein Drehmomentprofil als Funktion der Zeit umfasst, wobei das Umwandeln des Kurbelwellenwinkels in Zeit die Auswirkungen von Variationen bei der Drehzahl des Motors von dem Drehmomentprofil umfasst.
  97. Verfahren nach einem der Ansprüche 49-53 oder 95-96, wobei das Skalieren zumindest zum Teil auf der Motorzündungshistorie und/oder der Zylinderzündungshistorie basiert.
  98. Verfahren nach einem der Ansprüche 59-62, 64 oder 66, wobei das ausgleichende Drehmoment so ausgelegt ist, dass es bewirkt, dass ein vorausgesagtes Antriebsstrangnettodrehmoment einen Schwellenwert für das momentane Drehmoment während der gesamten Reaktivierung der mindestens einen der Arbeitskammern des Motors nicht überschreitet.
  99. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das während des Betriebs des Motors in einem Skip Fire-Betriebsmodus oder einem Zündungsladungshöhenmodulationsbetriebsmodus durchgeführt wird.
  100. Motorsteuerung, die dazu ausgeführt ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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