DE112018001304T5 - ADAPTIVE TORQUE REDUCTION BY A MICRO-HYBRID SYSTEM - Google Patents

ADAPTIVE TORQUE REDUCTION BY A MICRO-HYBRID SYSTEM Download PDF

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DE112018001304T5
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Masaki Nagashima
Mohammad R. Pirjaberi
Louis J. Serrano
Xin Yuan
John W. PARSELS
Mark A. WILCUTTS
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Abstract

Es werden verschiedene Verfahren und Anordnungen zur Reduzierung von Geräuschen-, Vibrationen- und Rauigkeit (NVH) in einem Skip Fire-Motorsteuerungssystem beschrieben. Bei einem Aspekt wird eine Zündfolge zum Betreiben des Motors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation verwendet. Ein Ausgleichsdrehmoment wird durch adaptive Regelung bestimmt, die durch eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird. Das Ausgleichsdrehmoment ist dazu ausgelegt, eine durch die Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben. Es werden des Weiteren verschiedene Verfahren, Antriebsstrangsteuerungen, Anordnungen und Computersoftware, die mit den obigen Operationen in Zusammenhang stehen, beschrieben.Various methods and arrangements for reducing noise, vibration, and roughness (NVH) in a Skip Fire engine control system are described. In one aspect, a firing order is used to operate the engine in a dynamic firing level modulation manner. A compensating torque is determined by adaptive control, which is applied to a drive train by an energy storage / release device. The compensation torque is designed to at least partially cancel out a torque variation generated by the ignition sequence. Various methods, powertrain controls, arrangements, and computer software associated with the above operations are also described.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung beansprucht auch die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nr. 62/470,487 , eingereicht am 13. März 2017, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.The present application also claims priority from the preliminary U.S. Patent Application No. 62 / 470,487 , filed on March 13, 2017, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dynamisches-Zündniveau-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Anordnungen und Verfahren zur Reduzierung von NVH (Noise, Vibration and Harshness - Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit) unter Verwendung einer adaptiven Regelung zum Erzeugen eines Ausgleichsdrehmoments, das an den Antriebsstrang angelegt wird.The present invention relates to a dynamic ignition level control system for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to arrangements and methods for reducing NVH (Noise, Vibration and Harshness) using adaptive control to generate a balancing torque that is applied to the drive train.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die meisten Fahrzeuge, die sich derzeit im Betrieb befinden, werden durch Verbrennungsmotoren (VM) betrieben. Verbrennungsmotoren weisen in der Regel mehrere Zylinder oder andere Arbeitskammern auf, in denen die Verbrennung stattfindet. Die durch den Motor erzeugte Leistung ist von der Menge an Kraftstoff und Luft, die jeder Arbeitskammer zugeführt wird, und der Motordrehzahl abhängig.Most vehicles that are currently in operation are powered by internal combustion engines (VM). Internal combustion engines usually have several cylinders or other working chambers in which the combustion takes place. The power generated by the engine is dependent on the amount of fuel and air supplied to each working chamber and the engine speed.

Der Verbrennungsprozess und die Zündung von Zylindern kann unerwünschte 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 Vibrationen oder durch die Luft übertragene Geräusche ausgesetzt sein. Somit wird fortwährend die Reduzierung der Menge an NVH, die durch Verbrennungsmotoren erzeugt werden, angestrebt.The combustion process and the ignition of cylinders can introduce undesirable NVH. For example, the engine can transmit vibrations to the body of the vehicle, where they can be perceived by vehicle occupants. Noise can also be transmitted through the chassis into the passenger compartment of the vehicle. Under certain operating conditions, the ignition of cylinders creates undesirable acoustic effects through the exhaust system and exhaust tailpipe. Vehicle occupants can thus be exposed to undesirable NVH from vibrations transmitted through the structure or noise transmitted through the air. Thus, efforts are continually being made to reduce the amount of NVH generated by internal combustion engines.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es werden verschiedene Verfahren und Anordnungen zur Reduzierung von Geräusch, Vibrationen und Rauigkeit (NVH) in einem Hybrid-Antriebsstrang beschrieben.Various methods and arrangements for reducing noise, vibration, and roughness (NVH) in a hybrid powertrain are described.

Bei einem Aspekt wird eine Elektromotor/Generator-Steuerung zum Betreiben eines Elektromotor/Generators, der als eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke in einem Hybrid-Antriebsstrang verwendet wird, der einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der in einer Zündfolge arbeitet, beschrieben. Die Elektromotor/Generator-Steuerung umfasst ein Angepasste-Basisfunktion-Regelmodul, das eingerichtet ist zum Erzeugen eines Steuersignals für den Elektromotor/Generator auf der Grundlage verschiedener Eingangssignale. Eingangssignale für das Angepasste-Basisfunktion-Regelmodul beinhalten einen Parameter, der eine Zündfolgenlänge angibt, einen Parameter, der eine Zündfolgenphase angibt, ein Kurbelwinkelsignal und ein NVH-Metriksignal. Das Angepasste-Basisfunktion-Regelmodul kann einen Angepasste-Basisfunktion-Generator beinhalten, der mindestens ein Sinus- und Kosinus-Paar erzeugt. Das NVH-Metriksignal kann auf einem Kurbelwellendrehsignal oder einer zeitlichen Ableitung davon basieren. Das Angepasste-Basisfunktion-Regelmodul beinhaltet ein Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul, das einen rekursiven Kleinste-Quadrate-Algorithmus oder zumindest einen Kleinste-Quadrate-Algorithmus zum Bestimmen von Koeffizienten, die das mindestens eine Sinus- und Kosinus-Paar gewichten, verwenden kann.In one aspect, an electric motor / generator controller for operating an electric motor / generator used as an auxiliary torque source / sink in a hybrid powertrain that includes an internal combustion engine operating in an ignition sequence is described. The electric motor / generator control comprises an adapted basic function control module, which is set up to generate a control signal for the electric motor / generator on the basis of various input signals. Input signals for the matched basic function control module include a parameter indicating an ignition sequence length, a parameter indicating an ignition sequence phase, a crank angle signal and an NVH metric signal. The matched basis function control module may include a matched basis function generator that generates at least one sine and cosine pair. The NVH metric signal may be based on a crankshaft rotation signal or a time derivative thereof. The matched basis function control module includes a matched basis function coefficient module that can use a recursive least-squares algorithm or at least one least-squares algorithm to determine coefficients that weight the at least one sine and cosine pair.

Bei einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotor/Generators, der als eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke in einem Hybrid-Antriebsstrang verwendet wird, der einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der in einer Zündfolge arbeitet, beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines Steuersignals für den Elektromotor/Generator unter Verwendung eines Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus, um eine akzeptable NVH-Metrik bereitzustellen und den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Der Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus verwendet ein Sinus- und Kosinussignal, das an die Periodizität einer Zündfolge eines Verbrennungsmotors, der Teil des Hybrid-Antriebsstrangs ist, angepasst ist. Das NVH-Metriksignal kann auf einem Kurbelwellendrehsignal oder einer zeitlichen Ableitung davon basieren und kann vom Getriebegang abhängen.In another aspect, a method of operating an electric motor / generator used as an auxiliary torque source / sink in a hybrid powertrain that includes an internal combustion engine that operates in an ignition sequence is described. The method includes generating a control signal for the electric motor / generator using a customized basis function control algorithm to provide an acceptable NVH metric and to minimize fuel consumption. The adjusted basis function control algorithm uses a sine and cosine signal that is adapted to the periodicity of an ignition sequence of an internal combustion engine that is part of the hybrid drive train. The NVH metric signal may be based on a crankshaft rotation signal or a time derivative thereof and may depend on the transmission gear.

Bei noch einem anderen Aspekt wird eine Antriebsstrangsteuerung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf eine Weise gemäß einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation unter Verwendung eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, der kraftstoffeffizient ist und annehmbare Eigenschaften hinsichtlich Geräuschen, Vibrationen und Rauigkeit (NVH-Eigenschaften) aufweist, beschrieben. Die Antriebsstrangsteuerung umfasst eine Zündungsanteilberechnungsvorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Motordrehmoments, und ein Zündzeitpunktbestimmungsmodul, das eingerichtet ist zum Erzeugen einer Zündfolge, die zum Betreiben des Verbrennungsmotors auf eine Weise einer Dynamischer-Zündpegel-Modulation verwendet wird. Die Zündfolge basiert auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil. Ein Angepasste-Basisfunktion-Regelmodul ist eingerichtet zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/- auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, eine durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden. In yet another aspect, powertrain control for operating an internal combustion engine in a manner according to dynamic ignition level modulation using an operational effective ignition component that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration, and roughness (NVH) characteristics is described. The powertrain controller includes an ignition fraction calculation device configured to generate an operational effective ignition fraction to provide a requested engine torque and an ignition timing determination module configured to generate an ignition sequence used to operate the engine in a dynamic ignition level modulation manner. The firing order is based on the effective ignition component that can be used. An adapted basic function control module is configured to determine a compensation torque that is applied to a drive train by an energy storage / collection / release device, the compensation torque being designed to at least partially cancel out a torque variation generated by the Skip Fire firing sequence , reducing the NVH that would otherwise be generated by the Skip Fire firing order.

Bei noch einem weiteren Aspekt wird eine Antriebsstrangsteuerung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Arbeitskammern, so dass eine Arbeitskammer bei einer Zündgelegenheit bei einer niedrigen Drehmomentabgabe oder einer hohen Drehmomentabgabe gezündet werden kann, die kraftstoffeffizient ist und akzeptable Eigenschaften hinsichtlich Geräuschen, Vibrationen und Rauigkeit (NVH-Eigenschaften) aufweist, beschrieben. Die Antriebsstrangsteuerung umfasst eine Zündungsanteilberechnungsvorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, um ein angefordertes Motordrehmoment zu liefern. Ein Zündzeitpunktbestimmungsmodul ist eingerichtet zum Erzeugen einer zum Betreiben des Verbrennungsmotors verwendeten Zündfolge. Die Zündfolge basiert auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil. Die Antriebsstrangsteuerung ist ein adaptiver Regler, der eingerichtet ist zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/-auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, eine durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden.In yet another aspect, a powertrain controller for operating an internal combustion engine having multiple working chambers, so that a working chamber can be fired at a low torque or high torque ignition opportunity, which is fuel efficient and has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) characteristics. Properties). The powertrain control includes an ignition fraction calculation device configured to generate a usable effective ignition fraction to provide a requested engine torque. An ignition timing determination module is set up to generate an ignition sequence used to operate the internal combustion engine. The firing order is based on the effective ignition component that can be used. The powertrain controller is an adaptive controller configured to determine a balance torque applied to a powertrain by an energy storage / catch / release device, the balance torque being designed to at least accommodate a torque variation generated by the Skip Fire firing order partially overrule, reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order.

Bei noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Arbeitskammern beschrieben, wobei eine der mehreren Arbeitskammern bei einer Zündgelegenheit bei einer niedrigen Drehmomentabgabe oder einer hohen Drehmomentabgabe gezündet werden kann, die kraftstoffeffizient ist und akzeptable Eigenschaften hinsichtlich Geräuschen, Vibrationen und Rauigkeit (NVH-Eigenschaften) aufweist. Das Verfahren umfasst Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Motordrehmoments und zum Erzeugen einer Zündfolge auf der Grundlage des einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils. Ein Ausgleichsdrehmoment, das durch eine Energiespeicherungs-/auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wird durch eine adaptive Regelung bestimmt. Das Ausgleichsdrehmoment ist ausgelegt zum zumindest teilweisen Aufheben von durch die Zündfolge erzeugten Drehmomentvariationen, wodurch die NVH reduziert werden, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden. Die adaptive Regelung kann eine Adaptivfiltervorwärtsregelung oder eine Angepasste-Basisfunktion-Regelung sein.In yet another aspect, a method of operating an internal combustion engine having multiple working chambers is described, wherein one of the multiple working chambers can be ignited at a low torque or high torque ignition opportunity that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration, and roughness characteristics ( NVH properties). The method includes generating an operational effective ignition component to provide a requested engine torque and generating an ignition sequence based on the operational effective ignition component. A compensating torque that is applied to a drive train by an energy storage / collection / release device is determined by an adaptive control. The balancing torque is designed to at least partially cancel out torque variations generated by the firing order, thereby reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order. The adaptive control can be an adaptive filter feedforward control or an adapted basic function control.

Bei noch einem weiteren Aspekt wird ein computerlesbares Speichermedium beschrieben, das ausführbaren Computercode beinhaltet, der in einer greifbaren Form umgesetzt ist und geeignet ist zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, so dass eine Arbeitskammer bei einer Zündgelegenheit bei einer niedrigen Drehmomentabgabe oder einer hohen Drehmomentabgabe auf eine Weise gezündet werden kann, die akzeptable Eigenschaften hinsichtlich Geräuschen, Vibrationen und Rauigkeit (NVH-Eigenschaften) aufweist. Das computerlesbare Medium umfasst ausführbaren Computercode zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Drehmoments und ausführbaren Computercode zum Erzeugen einer zum Betreiben des Motors verwendeten Zündfolge. Die Zündfolge basiert auf dem Betrieb des effektiven Zündungsanteils. Der ausführbare Computercode bestimmt ein Ausgleichsdrehmoment, das durch eine Energiespeicherungs-/auffang-/- freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, unter Verwendung einer adaptiven Regelung. Das Ausgleichsdrehmoment ist ausgelegt zum zumindest teilweisen Aufheben von durch die Zündfolge erzeugten Drehmomentvariationen, wodurch die NVH reduziert werden, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden.In yet another aspect, a computer readable storage medium is described that includes executable computer code that is implemented in a tangible form and is suitable for operating an internal combustion engine so that a working chamber is fired at a low torque or high torque ignition opportunity in one way that has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) properties. The computer readable medium includes executable computer code to generate a usable effective ignition component to deliver a requested torque and executable computer code to generate an ignition sequence used to operate the engine. The firing order is based on the operation of the effective firing fraction. The executable computer code determines a compensation torque that is applied to a powertrain by an energy storage / capture / release device using adaptive control. The balancing torque is designed to at least partially cancel out torque variations generated by the firing order, thereby reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung und ihre Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden, in denen:

  • 1 ein Blockdiagramm einer Antriebsstrangsteuerung in einem Skip Fire-Motorsteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen, Vibrationen und Rauigkeit (NVH) in einem Skip Fire-Motorsteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung diagrammatisch darstellt.
  • 3 ein Schaubild eines Antriebsstrangs und einer Antriebsstrangsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 4 und 5 Diagramme sind, die beispielhafte Methoden zur Optimierung der Reduzierung von NVH gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 6 ein Graph des verbrauchten Kraftstoffs als Funktion des Zündungsanteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 7 ein Diagramm einer Motordrehmomentwellenform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 8 ein beispielhaftes Diagramm einer ersten Harmonischen ist, die der in 7 dargestellten Motordrehmomentwellenform überlagert ist.
  • 9 ein beispielhaftes Diagramm einer ersten Harmonischen ist.
  • 10 ein beispielhaftes Diagramm einer die erste und die zweite Harmonische umfassenden Wellenform ist, die der in 7 dargestellten Motordrehmomentwellenform überlagert ist.
  • 11 ein beispielhaftes Diagramm einer zweiten Harmonischen ist.
  • 12 ein Blockdiagramm einer Antriebsstrangsteuerung in einem Skip Fire-Motorsteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 13 ein Blockdiagramm eines Adaptivfiltervorwärtsregelungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 14 eine beispielhafte Wellenform ist, die Zylinderaktivierungen und Zylinderdeaktivierungen zugeordnete Drehmomentsignaturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ein Blockdiagram ist, das Anteile einer Antriebsstrangsteuerung mit einem Zündzeitpunktbestimmungsmodul und einer Adaptivfiltervorwärtsregelung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 16 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für Adaptivfiltervorwärtsregelung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 17A ein Blockdiagramm eines Filtermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 17B ein schematisches Diagramm eines Anteils eines Hybrid-Antriebsstrangs unter Verwendung einer Angepasste-Basisfunktion-Regelung gemäß einer Ausführungsform der vorliegende Erfindung ist.
  • 17C und 17D beispielhafte Bode-Plots der Größe und Phase des Fahrzeugantwortfilters und des NVH-Antwortfilters sind.
  • 17E ein Blockdiagramm, das ein Winkelerzeugungsmodul darstellt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 18A ein Beispiel für einen beispielhaften Übergang des Zündungsanteils darstellt.
  • 18B ein momentanes und ein mittleres Motordrehmoment vor, während und nach einem beispielhaften Zündungsanteilübergang zeigt.
  • 18C eine Motor/Generator-Befehlskurve und ein momentanes Motor/Generator-Drehmoment zeigt, das von einem Antriebsstrang vor, während und nach einem beispielhaften Zündungsanteilübergang geliefert oder durch diesen abgezogen wird.
  • 18D das Antriebsstranggesamtdrehmoment und das mittlere Antriebsstrangdrehmoment vor, während und nach einem beispielhaften Zündungsanteilübergang zeigt.
  • 19 ein Beispiel einer Simulation einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
The invention and its advantages are best understood with reference to the following description in conjunction with the accompanying drawings, in which:
  • 1 10 is a block diagram of powertrain control in a Skip Fire engine control system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 FIG. 10 is a flowchart diagramatically illustrating a method for reducing noise, vibration, and roughness (NVH) in a Skip Fire engine control system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 14 is a diagram of a powertrain and powertrain control according to an embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 14 are diagrams illustrating exemplary methods for optimizing NVH reduction, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 6 FIG. 12 is a graph of fuel used as a function of ignition percentage according to an embodiment of the present invention.
  • 7 4 is a diagram of an engine torque waveform according to an embodiment of the present invention.
  • 8th is an exemplary diagram of a first harmonic that the in 7 engine torque waveform shown is superimposed.
  • 9 is an exemplary diagram of a first harmonic.
  • 10 FIG. 3 is an exemplary diagram of a waveform comprising the first and second harmonics, which is shown in FIG 7 engine torque waveform shown is superimposed.
  • 11 is an exemplary second harmonic diagram.
  • 12 10 is a block diagram of powertrain control in a Skip Fire engine control system according to an embodiment of the present invention.
  • 13 Figure 3 is a block diagram of an adaptive filter feedforward control system according to an embodiment of the present invention.
  • 14 FIG. 12 is an exemplary waveform showing torque signatures associated with cylinder activations and cylinder deactivations, according to an embodiment of the present invention.
  • 15 FIG. 12 is a block diagram illustrating portions of a powertrain control with an ignition timing determination module and an adaptive filter feedforward control according to an embodiment of the present invention.
  • 16 10 is a flow diagram of a method for adaptive filter feedforward control according to an embodiment of the present invention.
  • 17A 4 is a block diagram of a filter module according to an embodiment of the present invention.
  • 17B FIG. 10 is a schematic diagram of a portion of a hybrid powertrain using a matched basis function controller according to an embodiment of the present invention.
  • 17C and 17D are exemplary Bode plots of the size and phase of the vehicle response filter and the NVH response filter.
  • 17E 10 is a block diagram illustrating an angle generation module according to an embodiment of the present invention.
  • 18A represents an example of an exemplary transition of the ignition component.
  • 18B shows an instantaneous and an average engine torque before, during and after an exemplary ignition share transition.
  • 18C 12 shows an engine / generator command curve and an instantaneous engine / generator torque delivered by or drawn from a powertrain before, during, and after an exemplary ignition share transition.
  • 18D shows the powertrain total torque and the average powertrain torque before, during and after an exemplary ignition share transition.
  • 19 shows an example of a simulation of an embodiment of the present invention.

In den Zeichnungen werden gelegentlich Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Strukturelemente verwendet. Es versteht sich auch, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstabsgerecht sind. In the drawings, reference numerals are sometimes used to designate the same structural elements. It is also understood that the representations in the figures are schematic and not to scale.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Skip Fire-Motorsteuerungssystem. Insbesondere beinhaltet die vorliegende Erfindung Verfahren und Anordnungen zur Verwendung eines Ausgleichsdrehmoments zur Reduzierung von Geräusch, Vibrationen und Rauigkeit (NVH) in einem Skip Fire-Motorsteuerungssystem.The present invention relates to a Skip Fire engine control system. In particular, the present invention includes methods and arrangements for using compensating torque to reduce noise, vibration, and roughness (NVH) in a Skip Fire engine control system.

Die Skip Fire-Motorsteuerung zieht das selektive Deaktivieren der Zündung gewisser Zylinder während gewählter Zündungsgelegenheiten in Betracht. Somit kann beispielsweise ein bestimmter Zylinder während einer Zündungsgelegenheit aktiviert werden und kann dann während der nächsten Zündungsgelegenheit deaktiviert und dann während der nächsten selektiv deaktiviert oder aktiviert werden. Dies steht im Gegensatz zum herkömmlichen Betrieb eines Motors mit variablem Hubraum, bei dem ein festgelegter Satz der Zylinder während gewisser Niedriglastbetriebsbedingungen deaktiviert wird.The Skip Fire engine controller takes into account the selective deactivation of the ignition of certain cylinders during selected ignition opportunities. Thus, for example, a particular cylinder can be activated during one ignition opportunity and can then be deactivated during the next ignition opportunity and then selectively deactivated or activated during the next. This is in contrast to the conventional operation of a variable displacement engine in which a fixed set of cylinders are deactivated during certain low load operating conditions.

Die Skip Fire-Motorsteuerung bietet verschiedene Vorteile, darunter beträchtliche Verbesserungen bei der Kraftstoffökonomie. Eine Herausforderung bei der Skip Fire-Motorsteuerung liegt jedoch bei Geräusch, Vibrationen und Rauigkeit. Insbesondere gibt es bestimmte Zündfolgen oder Zündungsanteile, die beträchtliche NVH-Ausmaße erzeugen. Derartige NVH sind unerwünscht, da sie von Fahrzeuginsassen verspürt werden können.The Skip Fire engine control offers several advantages, including significant improvements in fuel economy. However, a challenge with Skip Fire engine control is noise, vibration, and roughness. In particular, there are certain firing sequences, or firing fractions, that produce significant amounts of NVH. NVHs of this type are undesirable because they can be felt by vehicle occupants.

Ein Ansatz zur Bewältigung dieser Probleme besteht darin, bestimmte Zündungsanteile oder Zündfolgen, die bekanntermaßen inakzeptable NVH-Ausmaße erzeugen, nicht zu verwenden. Stattdessen werden andere Zündungsanteile oder Zündfolgen verwendet und die Zylinderabgabe wird entsprechend eingestellt (z. B. durch Einstellen des Ansaugunterdrucks, der Zündzeitpunktvorverlegung usw.), so dass die Zylindersollabgabe bereitgestellt wird. Verschiedene Ansätze dieser Art werden in der gleichzeitig übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 13/654,244 beschrieben, die hier für alle Zwecke in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.One approach to addressing these problems is to not use certain firing proportions or firing sequences that are known to produce unacceptable levels of NVH. Instead, other firing proportions or firing sequences are used and the cylinder delivery is adjusted accordingly (e.g. by adjusting the intake vacuum, the ignition advance, etc.), so that the target cylinder delivery is provided. Different approaches of this kind are transmitted simultaneously U.S. Patent Application No. 13 / 654,244 described, which is included here for all purposes in its entirety.

Diese Anmeldung beschreibt einen weiteren Ansatz zum Umgang mit NVH. Verschiedene Implementierungen beinhalten die Erzeugung eines Ausgleichsdrehmoments, das an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs angelegt wird. Das Ausgleichsdrehmoment ist ein beliebiges Drehmoment, das dahingehend angelegt wird, eine Aufhebung oder eine Reduzierung einer durch einen Motor erzeugten Drehmomentvariation zu unterstützen. Das Ausgleichsdrehmoment kann durch eine beliebige geeignete Energiespeicherungs-/-auffang-/-freigabevorrichtung erzeugt werden. Ein Beispiel wäre ein Elektromotor/Generator mit einer Batterie und/oder einem Kondensator zur Speicherung und Freigabe von Energie. Alternativ dazu kann ein beliebiges System oder eine beliebige Vorrichtung, das bzw. die Energie speichert und mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch auffängt/freigibt, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Schwungrad mit einer variablen mechanischen Kopplung oder ein Hochdruckfluidbehälter mit Ventilen, die den Fluidstrom zu und von einer Turbine steuern, oder eine ähnliche Vorrichtung zum Auffangen/Freigeben von Energie von einem Antriebsstrang verwendet werden. Das Ausgleichsdrehmoment wird derart angelegt, dass die durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugten Geräusche und Vibrationen zumindest teilweise reduziert oder aufgehoben werden.This application describes another approach to dealing with NVH. Various implementations include generating a balancing torque that is applied to a drive train of a vehicle. The balancing torque is any torque that is applied to help cancel or reduce a torque variation generated by an engine. The compensation torque can be generated by any suitable energy storage / collection / release device. An example would be an electric motor / generator with a battery and / or a capacitor for storing and releasing energy. Alternatively, any system or device that stores the energy and mechanically, pneumatically, or hydraulically collects / releases it can be used. For example, a flywheel with a variable mechanical coupling or a high pressure fluid container with valves that control fluid flow to and from a turbine, or a similar device for collecting / releasing energy from a powertrain can be used. The compensation torque is applied in such a way that the noises and vibrations generated by the Skip Fire firing sequence are at least partially reduced or eliminated.

Bei verschiedenen Ansätzen wird das obige Ausgleichsdrehmomentsystem selektiv angewendet. Das bedeutet, dass viele Zündungsanteile und Zündfolgen, die ein Solldrehmoment bereitstellen, annehmbare NVH-Ausmaße erzeugen, und somit das Ausgleichsdrehmoment unter diesen Umständen nicht angelegt werden muss. Unter anderen Umständen kann ein geeigneter Zündungsanteil oder eine geeignete Zündfolge unerwünschte NVH-Ausmaße erzeugen, jedoch kann bzw. können der Energieverbrauch oder die äquivalenten Energiekosten, der bzw. die bei der Abschwächung der NVH involviert sind, zu hoch sein. Somit wird ein anderer Zündungsanteil oder eine andere Zündfolge zur Bereitstellung der Motorsollabgabe verwendet. Unter noch weiteren Umständen kann die Verwendung eines Ausgleichsdrehmoments die Verwendung von Zündungsanteilen oder Zündfolgen gestatten, die ansonsten aufgrund ihrer zugeordneten NVH-Ausmaße inakzeptabel waren, und zu Energieeinsparungen anstatt -verlusten führen. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Ausgleichsdrehmomentsystem dahingehend ausgelegt, die Energiekosten der zur Verfügung stehenden Optionen zu analysieren und den kraftstoffeffizientesten Ansatz, der auch die NVH auf ein annehmbares Ausmaß bringt, zu wählen.The balancing torque system above is used selectively in various approaches. This means that many firing proportions and firing sequences that provide a target torque produce acceptable NVH levels, and therefore the balancing torque need not be applied under these circumstances. In other circumstances, an appropriate firing rate or firing order may produce undesirable NVH levels, but the energy consumption or equivalent energy costs involved in weakening the NVH may be too high. A different ignition component or a different ignition sequence is thus used to provide the target engine output. In yet other circumstances, the use of balancing torque may allow the use of firing proportions or firing sequences that would otherwise have been unacceptable due to their associated NVH dimensions and may result in energy savings rather than losses. In various embodiments, the balancing torque system is designed to analyze the energy cost of the options available and to choose the most fuel efficient approach that also brings the NVH to an acceptable level.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 eine Antriebsstrangsteuerung 100 gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Antriebsstrangsteuerung 100 umfasst eine Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112, ein Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120, ein NVH-Reduzierungsmodul 121, ein Antriebsstrangparametereinstellmodul 116, eine Sensoreinheit 122 und eine Zündungssteuerungseinheit 140. Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112, das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 und das NVH-Reduzierungsmodul 121 koordinieren ihre Betriebsvorgänge dahingehend, einen geeigneten einsatzfähigen Zündungsanteil und eine Skip Fire-Zündfolge für den Motor zu bestimmen. In Abhängigkeit von dem einsatzfähigen Zündungsanteil können sie auch ein geeignetes Ausgleichsdrehmoment zur Reduzierung der durch die Zündfolge erzeugten NVH bestimmen. First, referring to 1 a powertrain control 100 according to a particular embodiment of the present invention. The powertrain control 100 includes an ignition component calculation device 112 , an ignition timing determination module 120 , an NVH reduction module 121 , a powertrain parameter adjustment module 116 , a sensor unit 122 and an ignition control unit 140 , The ignition share calculation device 112 , the ignition timing determination module 120 and the NVH reduction module 121 coordinate their operations to determine a suitable operational ignition component and a skip fire firing order for the engine. Depending on the part of the ignition that can be used, you can also determine a suitable compensation torque to reduce the NVH generated by the ignition sequence.

Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 empfängt ein Drehmomentanforderungssignal 111 basierend auf der gegenwärtigen Fahrpedalstellung (APP - Accelerator Pedal Position), der Motordrehzahl und anderen Eingängen. Das Drehmomentanforderungssignal kann von der APP 163 durch einen optionalen Vorprozessor 105 geleitet werden, bevor es die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 erreicht. Das Drehmomentanforderungssignal 111, das eine Anforderung einer Motorsollabgabe angibt, kann von einem Fahrpedalstellungssensor oder anderen geeigneten Quellen, wie z. B. einem Fahrgeschwindigkeitsregler, einer Drehmomentberechnungsvorrichtung, einem ECU usw., bezogen werden. Ein optionaler Vorprozessor 105 kann das Fahrpedalsignal vor der Zufuhr zur Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 modifizieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Implementierungen der Fahrpedalstellungssensor direkt mit der Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 kommunizieren kann.The ignition share calculation device 112 receives a torque request signal 111 based on the current accelerator pedal position (APP), engine speed and other inputs. The torque request signal can be from the APP 163 through an optional preprocessor 105 be passed before the ignition component calculation device 112 reached. The torque request signal 111 indicating a target engine charge may be from an accelerator pedal position sensor or other suitable sources, such as e.g. B. a vehicle speed controller, a torque calculation device, an ECU, etc. are related. An optional preprocessor 105 can the accelerator pedal signal before the supply to the ignition component calculation device 112 modify. However, it is understood that in other implementations, the accelerator pedal position sensor is directly connected to the ignition component calculation device 112 can communicate.

Basierend auf dem Drehmomentanforderungssignal 111 bestimmt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 einen Skip Fire-Zündungsanteil, der zur Bereitstellung des Solldrehmoments bei gewählten Motoroperationen geeignet wäre und der annehmbare NVH-Eigenschaften aufweist (mit oder ohne Verwendung eines Ausgleichsdrehmoments). Jeder Zündungsanteil 112 gibt den Anteil oder Prozentsatz von Zündung bei den gegenwärtigen (oder angewiesenen) Betriebsbedingungen, die zur Bereitstellung der Sollabgabe erforderlich sind, an. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen kann der Zündungsanteil basierend auf dem Prozentsatz optimierter Zündungen, die zur Bereitstellung des vom Fahrer angeforderten Motordrehmoments erforderlich sind, bestimmt werden (z. B. wenn die Zylinder bei einem Betriebspunkt zünden, der im Wesentlichen kraftstoffeffizienzoptimiert ist). Jedoch können in anderen Fällen auf andere Ausmaße bezogene Zündungen, Zündungen, die auf andere Faktoren als Kraftstoffeffizienz, die gegenwärtigen Motoreinstellungen usw. hin optimiert sind, bei der Bestimmung des Zündungsanteils verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen wird der Zündungsanteil aus einem Satz oder einer Sammlung vorbestimmter Zündungsanteile gewählt.Based on the torque request signal 111 determines the ignition proportion calculation device 112 a skip fire firing portion that would be suitable for providing the target torque for selected engine operations and that has acceptable NVH characteristics (with or without the use of a balancing torque). Any share of ignition 112 indicates the percentage or percentage of ignition under the current (or commanded) operating conditions required to provide the target tax. In some preferred embodiments, the firing fraction may be determined based on the percentage of optimized firings required to provide the engine torque requested by the driver (e.g., when the cylinders fire at an operating point that is substantially fuel efficiency optimized). However, in other cases, non-dimensional ignitions, ignitions that are optimized for factors other than fuel efficiency, current engine settings, etc. can be used in determining the firing rate. In certain embodiments, the ignition component is selected from a set or a collection of predetermined ignition components.

Der Prozess zur Bestimmung des Zündungsanteils kann verschiedene Faktoren, darunter NVH, Kraftstoffeffizienz und das Solldrehmoment, berücksichtigen. In einigen Situationen gibt es beispielsweise einen bestimmten Zündungsanteil, der ein Solldrehmoment auf die kraftstoffeffizienteste Art und Weise bei der gegenwärtigen Motordrehzahl bereitstellt (z. B. Verwendung optimierter Zündungen). Wenn dieser Zündungsanteil zur Verwendung durch die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung zur Verfügung steht und ihm auch annehmbare NVH-Ausmaße zugeschrieben werden, wählt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 diesen Zündungsanteil und überträgt ihn zu dem Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120, so dass eine geeignete einsatzfähige Zündfolge basierend auf dem Zündungsanteil erzeugt werden kann. Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 zeigt dem NVH-Reduzierungsmodul 121 auch an, dass keine NVH-Abschwächung erforderlich ist, und somit legt die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 kein Ausgleichsdrehmoment an den Antriebsstrang an, während diese Folge zum Betreiben des Motors 150 verwendet wird.The ignition component determination process can take into account various factors, including NVH, fuel efficiency, and target torque. For example, in some situations there is a certain amount of ignition that provides a target torque in the most fuel efficient manner at the current engine speed (e.g., using optimized ignitions). If this firing fraction is available for use by the firing fraction calculator and is also attributed to acceptable NVH levels, the ignition fraction calculator chooses 112 this ignition component and transmits it to the ignition timing determination module 120 , so that a suitable operational ignition sequence can be generated based on the ignition component. The ignition share calculation device 112 shows the NVH reduction module 121 also assumes that no NVH attenuation is required, and thus the energy storage / release device 124 no compensating torque to the driveline during this sequence to operate the engine 150 is used.

Wenn der obige Zündungsanteil stattdessen bekanntermaßen inakzeptable NVH-Ausmaße erzeugt, kann die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung diesen Zündungsanteil trotz allem als den einsatzfähigen Zündungsanteil wählen. Solch eine Wahl basiert auf einer Bestimmung, dass die NVH durch Anlegen eines geeigneten Ausgleichsdrehmoments an den Antriebsstrang auf annehmbare Ausmaße reduziert werden können. Die Auswahl basiert auch auf der Bestimmung, dass es keine weiteren Alternativen kraftstoffeffizienterer Zündungsanteile gibt, selbst wenn die mit der NVH-Abschwächung in Zusammenhang stehenden Energiekosten berücksichtigt werden. In diesem Fall überträgt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 den gewählten einsatzfähigen Zündungsanteil an das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120, so dass eine geeignete einsatzfähige Zündfolge basierend auf dem Zündungsanteil erzeugt werden kann. Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung zeigt dem NVH-Reduzierungsmodul auch an, dass eine Abschwächung der NVH erforderlich ist. Demzufolge betreibt das NVH-Reduzierungsmodul die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 dahingehend, eine geeignete Stärke an Ausgleichsdrehmoment an den Antriebsstrang anzulegen, um die durch die Zündfolge erzeugten NVH zu reduzieren.In spite of everything, if the above ignition component is known to produce unacceptable NVH dimensions, the ignition component calculation device may select this ignition component as the operational ignition component. Such a choice is based on a determination that the NVH can be reduced to acceptable levels by applying an appropriate balancing torque to the powertrain. The selection is also based on the determination that there are no other alternatives of more fuel efficient ignition components, even if the energy costs associated with the NVH weakening are taken into account. In this case, the ignition share calculation device transmits 112 the selected operational ignition component to the ignition timing determination module 120 , so that a suitable operational ignition sequence can be generated based on the ignition component. The firing rate calculator also indicates to the NVH reduction module that NVH attenuation is required. As a result, the NVH reduction module operates the energy storage / release device 124 to apply an appropriate amount of balance torque to the driveline to reduce the NVH generated by the firing order.

Unter noch weiteren Umständen kann die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 einen einsatzfähigen Zündungsanteil wählen, der weniger optimal für die Bereitstellung des Solldrehmoments ist, d. h. einen Zündungsanteil, der sich besser zur Bereitstellung einer Drehmomenthöhe eignet, die sich von dem Solldrehmoment unterscheidet, der jedoch annehmbare NVH-Eigenschaften aufweist. Somit muss die Zylinderabgabe eingestellt werden (z. B. durch Einstellen des MAP, Zündzeitpunktverstellung nach früh und andere Motorparameter), so dass das Solldrehmoment bereitgestellt wird. Der einsatzfähige Zündungsanteil ist nichtsdestotrotz kraftstoffeffizienter als die anderen Alternativen, die einen Zündungsanteil mit schlechten NVH-Eigenschaften, bei dem eine NVH-Abschwächung nicht möglich ist oder zu einem zu hohen Energieverbrauch führt, umfassen können. In still further circumstances, the ignition proportion calculator 112 choose an operational ignition component that is less optimal for providing the target torque, that is, an ignition component that is more suitable for providing a torque level that is different from the target torque, but which has acceptable NVH characteristics. Thus, the cylinder delivery must be set (e.g. by setting the MAP, advance ignition timing and other engine parameters) so that the target torque is provided. The operational ignition component is nonetheless more fuel efficient than the other alternatives, which may include an ignition component with poor NVH characteristics where NVH attenuation is not possible or leads to excessive energy consumption.

Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 ist dahingehend ausgeführt, Daten zu speichern und/oder darauf zuzugreifen, um die Durchführung der obigen Bestimmungen und Energieeffizienzvergleiche zu unterstützen. Jegliche geeignete Datenstruktur oder jeglicher geeignete Algorithmus kann zur Durchführung der Bestimmungen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen verwendet die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 beispielsweise eine Nachschlagetabelle zur Bestimmung eines geeigneten einsatzfähigen Zündungsanteils und zur Bestimmung, ob ein Ausgleichsdrehmoment angelegt werden sollte. Bei noch weiteren Ausführungsformen führt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung derartige Bestimmungen durch dynamisches Berechnen und Vergleichen der verschiedenen infrage kommenden Zündungsanteile und/oder Zündfolgen zugeordneten Energieeffizienzen durch. Einige dieser Ansätze werden im Verlauf der Anmeldung genauer beschrieben.The ignition share calculation device 112 is designed to store and / or access data to assist in the implementation of the above provisions and energy efficiency comparisons. Any suitable data structure or algorithm can be used to perform the determinations. In some embodiments, the firing rate calculator uses 112 for example, a lookup table to determine a suitable operational ignition component and to determine whether balancing torque should be applied. In still further embodiments, the ignition component calculation device makes such determinations by dynamically calculating and comparing the various energy components associated with the different ignition components and / or ignition sequences in question. Some of these approaches are described in more detail during the registration process.

Nach dem Wählen eines geeigneten einsatzfähigen Zündungsanteils überträgt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 den Zündungsanteil 119 an das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120. Das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 ist dahingehend ausgeführt, eine Folge von Zündungsbefehlen (z. B. Steuerimpulssignal 113) auszugeben, die bewirken, dass der Motor 150 den Prozentsatz an Zündungen bereitstellt, der durch einen angesteuerten Zündungsanteil 119 vorgegeben wird. Bei einigen Implementierungen erzeugt das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 beispielsweise einen Bitstrom, bei dem jede 0 eine Deaktivierung und jede 1 eine Aktivierung für die gegenwärtige Zylinderzündungsgelegenheit anzeigt.After choosing a suitable operational ignition component, the ignition component calculation device transmits 112 the ignition share 119 to the ignition timing determination module 120 , The ignition timing determination module 120 is designed to be a sequence of firing commands (e.g. control pulse signal 113 ) that cause the engine 150 the percentage of ignitions provided by a controlled ignition share 119 is specified. In some implementations, the spark timing module generates 120 For example, a bit stream where every 0 indicates a deactivation and every 1 an activation for the current cylinder ignition opportunity.

Das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 kann die Zündfolge auf verschiedenste Art und Weise erzeugen. Beispielsweise funktionieren Sigma-Delta-Umsetzer gut als das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120. Bei noch weiteren Ausführungsformen wählt das Zündzeitpunktbestimmungsmodul eine geeignete Zündfolge aus einer Zündfolgensammlung basierend auf dem empfangenen Zündungsanteil.The ignition timing determination module 120 can generate the firing order in many different ways. For example, sigma-delta converters work well as the ignition timing determination module 120 , In still further embodiments, the ignition timing determination module selects an appropriate firing order from a firing order collection based on the received firing fraction.

Wenn bestimmt wurde, dass eine Abschwächung von durch die Zündfolge erzeugten NVH nicht erforderlich ist, kann die Folge von Zündungsbefehlen (die gelegentlich als Steuerimpulssignal 113 bezeichnet wird), die durch das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 ausgegeben wird, an die Zündungssteuerungseinheit 140 weitergeleitet werden, die die eigentlichen Zylinderzündungen auslöst und ansteuert. Während der Ausführung der Zündfolge im Motor 150 wird kein Ausgleichsdrehmoment durch die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 an den Antriebsstrang angelegt.If it has been determined that attenuation of NVH generated by the firing order is not required, the series of firing commands (which are sometimes used as a control pulse signal 113 is designated) by the ignition timing determination module 120 is output to the ignition control unit 140 are forwarded, which triggers and controls the actual cylinder firings. While executing the firing order in the engine 150 becomes no compensation torque by the energy storage / release device 124 applied to the drive train.

Wenn hingegen bestimmt wurde, dass die Zündfolge eine Abschwächung erfordert, überträgt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 und/oder das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 den Zündungsanteil und/oder die Zündfolge zu dem NVH-Reduzierungsmodul 121, bevor die Zündfolge zum Betreiben des Motors verwendet wird. Das NVH-Reduzierungsmodul 121 ist dahingehend ausgeführt, basierend auf diesen Eingaben ein geeignetes Ausgleichsdrehmoment zu bestimmen, das die durch die Zündfolge erzeugten NVH auf annehmbare Ausmaße bringen würde. Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt das Ausgleichsdrehmoment in Form von einer oder mehreren im Wesentlichen sinusförmigen Drehmomentwellenformen, die an den Antriebsstrang angelegt werden und die bestimmten Drehmomentvariationen, die durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugt werden, entgegenwirken, vor. Der Grund für die sinusförmige Drehmomentwellenform kann auf dem Kurbelwellenwinkel des Motors basieren. Das bedeutet, dass das Ausgleichsdrehmoment als Ausgleichsdrehmoment = sin (f* θ + ϕ), wobei θ der Kurbelwellenwinkel ist, ϕ die Phase ist und f=4/N (für einen V8-Motor), wobei N der Nenner des Zündungsanteilniveaus ist, ausgedrückt werden kann.On the other hand, if it is determined that the firing order requires weakening, the firing proportion calculator transmits 112 and / or the ignition timing determination module 120 the ignition component and / or the ignition sequence to the NVH reduction module 121 before using the firing order to operate the engine. The NVH reduction module 121 is designed to determine, based on these inputs, an appropriate compensation torque that would bring the NVH generated by the firing order to acceptable levels. In various embodiments, the compensating torque is in the form of one or more substantially sinusoidal torque waveforms applied to the powertrain that counteract the particular torque variations generated by the Skip Fire firing order. The reason for the sinusoidal torque waveform can be based on the crankshaft angle of the engine. This means that the compensation torque as compensation torque = sin (f * θ + ϕ), where θ is the crankshaft angle, ϕ is the phase and f = 4 / N (for a V8 engine), where N is the denominator of the ignition component level, can be expressed.

Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Ausgleichsdrehmomentwellenform durch die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 an den Antriebsstrang angelegt. Das Ausgleichsdrehmoment beinhaltet sequenzielles Zugeben von Drehmoment an den Antriebsstrang und dann Abziehen von Drehmoment von dem Antriebsstrang. Die zeitliche Steuerung, die Stärke und das Muster des Ausgleichsdrehmoments kann auf verschiedenen Faktoren basieren, darunter unter anderem die Skip Fire-Zündfolge, die Motordrehzahl, der Batterieladestand oder der Ladestand bei einer alternativen Speicherungsvorrichtung, d. h. Kondensator, und die derzeitige Zylinderanzahl.In various embodiments, the balancing torque waveform is provided by the energy storage / release device 124 applied to the drive train. The balancing torque includes sequentially adding torque to the drive train and then withdrawing torque from the drive train. The timing, strength, and pattern of the balancing torque can be based on various factors, including the Skip Fire firing order, the engine speed, and the like Battery level or the level of charge with an alternative storage device, ie capacitor, and the current number of cylinders.

Es versteht sich, dass sich verschiedene Implementierungen des Ausgleichsdrehmoments gemäß der hier erfolgenden Beschreibung von einigen Systemen des Stands der Technik unterscheiden, die einen Elektromotor zum Ersetzen fehlender Drehmomentimpulse von einem ausgesetzten Zylinder verwenden. Ein derartiges System erfordert die Bereitstellung von Drehmomentimpulsen mit hoher Bandbreite und Amplitude von der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124. Verschiedene Implementierungen der vorliegenden Erfindung streben nicht explizit das Ausfüllen eines Drehmomentlochs, das durch eine ausgelassene Zündungsgelegenheit erzeugt wird, an. Stattdessen berücksichtigen derartige Implementierungen die gesamte Drehmomentsignatur, die durch einen bestimmten Zündungsanteil oder eine bestimmte Zündfolge erzeugt wird. Bei diesen Implementierungen erstrebt die Steuerelektronik, der mit einer oder mehreren Harmonischen der Drehmomentsignatur in Zusammenhang stehenden Drehmomentvariation entgegenzuwirken. Vorteilhafterweise erfordert diese Art von Steueralgorithmus eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 mit geringerer Bandbreite, da die Steuerung nicht versucht, die Komponenten mit hoher Bandbreite der Drehmomentspitze, die einem zündenden Zylinder zugeordnet wird, aufzuheben oder zu imitieren. Gleichermaßen kann die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 Ausgleichsdrehmoment mit niedrigerer Amplitude bereitstellen, da das System nicht versucht, eine Drehmomentspitze, die einem zündenden Zylinder zugeordnet wird, zu imitieren. Sowohl die geringere Bandbreite als auch die niedrigere Amplitude führt dazu, dass die der Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 zugeordnete Hardware kostengünstiger und einfacher zu implementieren ist. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass niederfrequente Harmonische stärker von Fahrzeuginsassen verspürt werden, wodurch die Reduzierung der erfassten Vibrationen für eine gegebene Menge an Ausgleichsdrehmoment maximiert wird.It is understood that various implementations of balancing torque, as described herein, differ from some prior art systems that use an electric motor to replace missing torque pulses from an exposed cylinder. Such a system requires the provision of high bandwidth and amplitude torque pulses from the energy storage / release device 124 , Various implementations of the present invention do not explicitly aim to fill a torque hole created by a missed ignition opportunity. Instead, such implementations take into account the entire torque signature that is generated by a specific ignition component or a specific ignition sequence. In these implementations, the control electronics strive to counteract the torque variation associated with one or more harmonics of the torque signature. This type of control algorithm advantageously requires an energy storage / release device 124 lower bandwidth because the controller does not attempt to override or imitate the high bandwidth components of the torque peak associated with an igniting cylinder. Likewise, the energy storage / release device 124 Provide lower amplitude compensation torque because the system does not attempt to mimic a torque spike associated with a firing cylinder. Both the lower bandwidth and the lower amplitude result in that of the energy storage / release device 124 assigned hardware is cheaper and easier to implement. Another advantage of this method is that low frequency harmonics are felt more by vehicle occupants, thereby maximizing the reduction in sensed vibrations for a given amount of balancing torque.

Ein beliebiger geeigneter Algorithmus oder eine beliebige geeignete Methode können zur Erzeugung der Ausgleichsdrehmomentwellenform verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen empfängt das NVH-Reduzierungsmodul 121 beispielsweise eine Zündfolge von dem Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120, die später zum Betreiben des Motors 150 verwendet wird. Das NVH-Reduzierungsmodul 121 bestimmt Variationen beim Motordrehmoment, die durch die Zündfolge erzeugt werden würden. Die Variationen bei dem Motordrehmoment sind für die Erzeugung von NVH verantwortlich. Das Ausgleichsdrehmoment umfasst Variationen, die einer oder mehreren Arten von Variationen beim Motordrehmoment entgegenwirken oder helfen, diese aufzuheben.Any suitable algorithm or method can be used to generate the balancing torque waveform. In some embodiments, the NVH reduction module receives 121 for example an ignition sequence from the ignition timing determination module 120 that later used to operate the engine 150 is used. The NVH reduction module 121 determines engine torque variations that would be generated by the firing order. The variations in engine torque are responsible for the generation of NVH. The balancing torque includes variations that counter one or more types of engine torque variations or help to cancel them.

Die Eigenschaften des Ausgleichsdrehmoments können in Abhängigkeit von den Anforderungen einer bestimmten Anwendung stark variieren. Man betrachte einen beispielhaften Prozess, ähnlich dem, der oben beschrieben wurde, bei dem die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 einen einsatzfähigen Zündungsanteil wählt, der bekanntermaßen inakzeptable NVH-Ausmaße erzeugt. Somit müssen die NVH abgeschwächt werden. Entsprechend erzeugt die Zündzeitpunktbestimmung 120 eine Skip Fire-Zündfolge basierend auf dem einsatzfähigen Zündungsanteil, die zur Analyse zu dem NVH-Reduzierungsmodul 121 übertragen wird.The balancing torque properties can vary widely depending on the requirements of a particular application. Consider an exemplary process, similar to that described above, in which the firing rate calculator 112 selects an operational firing component that is known to produce unacceptable levels of NVH. Thus, the NVH must be weakened. The ignition timing determination accordingly generates 120 a skip fire firing order based on the operational firing fraction used for analysis to the NVH reduction module 121 is transmitted.

Das NVH-Reduzierungsmodul 121 bestimmt ein zu erwartendes Motordrehmoment basierend auf der Skip Fire-Zündfolge, der Motordrehzahl, dem Zündungsanteil und/oder einem beliebigen anderen geeigneten Parameter. Bei einigen Implementierungen umfasst dieses Motordrehmoment dem Verständnis nach eine festgelegte Komponente (d. h. einen DC-Term) und eine variable Komponente, die durch Sinusfunktionen von multiplen Harmonischen, darunter einer ersten Harmonischen (Grundfrequenz) und anderen Harmonischen, dargestellt werden kann. Der festgelegte DC-Term treibt das Fahrzeug an, und die Harmonischen sind das unvermeidbare Ergebnis der Drehmomentvariation, die durch einen Verbrennungsmotor erzeugt wird, wenn sich ihre Zylinder durch die verschiedenen Takte eines Verbrennungszyklus hindurch bewegen. Diese Sinusfunktionen von Harmonischen oder Motordrehmomentvariationen werden als die Ursache der NVH angesehen. Das NVH-Reduzierungsmodul 121 bestimmt ein Ausgleichsdrehmoment, das unter Verwendung eines bestimmten Musters oder einer bestimmten Sequenz an den Antriebsstrang angelegt wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Eigenschaften des Musters oder der Sequenz des Ausgleichsdrehmoments (z. B. Frequenz, Stärke und Phase) dahingehend designt, einem ausgewählten Satz einer oder mehrerer der Sinusfunktionen von Harmonischen zumindest teilweise entgegenzuwirken.The NVH reduction module 121 determines an expected engine torque based on the Skip Fire firing order, engine speed, firing rate, and / or any other suitable parameter. In some implementations, this motor torque is understood to include a fixed component (ie, a DC term) and a variable component that can be represented by sine functions of multiple harmonics, including a first harmonic (fundamental frequency) and other harmonics. The specified DC term drives the vehicle, and the harmonics are the inevitable result of the torque variation generated by an internal combustion engine as its cylinders move through the various strokes of a combustion cycle. These sine functions of harmonics or engine torque variations are considered the cause of the NVH. The NVH reduction module 121 determines a balance torque that is applied to the powertrain using a particular pattern or sequence. In various embodiments, the characteristics of the pattern or sequence of the compensating torque (e.g. frequency, strength and phase) are designed to at least partially counteract a selected set of one or more of the sine functions of harmonics.

Ein Beispiel für dieses Konzept wird in 7-11 gezeigt. 7 ist ein Graph, der das an die Kurbelwelle/den Antriebsstrang angelegte Motordrehmoment (N*m) als Funktion des Motorwinkels zeigt. Das bedeutet, dass der Graph eine Wellenform 702 anzeigt, die das durch eine beispielhafte Skip Fire-Zündfolge erzeugte Motordrehmoment darstellt. In diesem Beispiel beträgt das durchschnittliche Drehmoment ungefähr 87 N*m. Dieses durchschnittliche Drehmoment ist die festgelegte Komponente des Motordrehmoments, d. h. der DC-Term. Unter Verwendung der Methoden der Fourier-Analyse kann die Motordrehmomentwellenform 702 als die Summe dieser festgelegten Komponente und verschiedener Harmonischen jeweils mit einer festgelegten Amplitude ausgedrückt werden (d. h. mehrere Harmonische, darunter eine erste Harmonische, eine zweite Harmonische ... zehnte Harmonische usw.).An example of this concept is given in 7-11 shown. 7 FIG. 12 is a graph showing engine torque (N * m) applied to the crankshaft / drive train as a function of engine angle. That means the graph is a waveform 702 displays that represents engine torque generated by an exemplary Skip Fire firing order. In this example, the average torque is approximately 87 N * m. This average torque is the specified component of the motor torque, ie the DC Term. Using the methods of Fourier analysis, the engine torque waveform 702 are expressed as the sum of this fixed component and different harmonics each with a fixed amplitude (ie several harmonics, including a first harmonic, a second harmonic ... tenth harmonic, etc.).

In 8 wird eine beispielhafte Wellenform 802 für DC plus erste Harmonische, die über der Motordrehmomentwellenform 702 aufgetragen ist, gezeigt. Die versetzte Wellenform 802 der ersten Harmonischen weist eine Frequenz auf, die mit der Grundfrequenz der Wellenform 702 übereinstimmt. Wie aus 8 ersichtlich ist, stimmt die versetzte Wellenform 802 der ersten Harmonischen mit einem wesentlichen Anteil der Motordrehmomentwellenform 702 überein. Die Komponente der ersten Harmonischen kann durch Subtrahieren des durchschnittlichen Drehmoments (z. B. DC-Versatz von 87 N*m) von der Wellenform 802 isoliert werden. Dies führt zu der Wellenform 902 der ersten Harmonischen von 9. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird eine Wellenform des Ausgleichsdrehmoments erzeugt, um der Wellenform 902 entgegenzuwirken, d. h. Drehmoment von dem Antriebsstrang abzuziehen, wenn die Wellenform 902 Drehmoment zu dem Antriebsstrang zugibt, und dem Antriebsstrang Drehmoment zuzugeben, wenn die Wellenform 902 Drehmoment von dem Antriebsstrang abzieht.In 8th becomes an exemplary waveform 802 for DC plus first harmonics that are above the motor torque waveform 702 is shown. The offset waveform 802 The first harmonic has a frequency that is at the fundamental frequency of the waveform 702 matches. How out 8th you can see that the offset waveform is correct 802 the first harmonic with a substantial portion of the engine torque waveform 702 match. The first harmonic component can be obtained by subtracting the average torque (e.g. DC offset of 87 N * m) from the waveform 802 be isolated. This leads to the waveform 902 the first harmonic of 9 , In various embodiments, a balancing torque waveform is generated around the waveform 902 counteract, ie, subtract torque from the powertrain when the waveform 902 Adding torque to the powertrain and adding torque to the powertrain when the waveform 902 Subtracts torque from the drive train.

Verschiedene Ansätze beinhalten ein Ausgleichsdrehmoment, das Eigenschaften (z. B. Frequenz) aufweist, die mit jenen eines ausgewählten Satzes einer oder mehrerer der Sinusfunktionen von Harmonischen allgemein identisch oder diesen im Wesentlichen ähnlich sind, mit der Ausnahme, dass die Amplitude unterschiedlich sein kann und die Phase verschoben ist (z. B. 180°), so dass das Ausgleichsdrehmoment die gewählte bzw. gewählten Sinusfunktion(en) der bzw. von Harmonischen reduziert oder aufhebt. Bei einigen Ausführungsformen ist das Ausgleichsdrehmoment dahingehend ausgelegt, lediglich der ersten Harmonischen entgegenzuwirken, auf dieser zu basieren und/oder dieselbe Frequenz wie sie aufzuweisen. Das bedeutet, dass bei verschiedenen Ausführungsformen das Ausgleichsdrehmoment nicht auf den anderen Harmonischen bei dem zu erwartenden Motordrehmoment basiert, eine andere Frequenz als diese aufweist und/oder diesen nicht entgegenwirkt. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei verschiedenen Anwendungen lediglich eine oder einige wenige Sinusfunktionen von Harmonischen aufgehoben oder reduziert werden müssen, um die NVH auf ein annehmbares Maß zu bringen. In dem in 7-9 gezeigten Beispiel kann das Ausgleichsdrehmoment einfach dazu konfiguriert sein, die Wellenform 902 der ersten Harmonischen auf ein annehmbares Maß aufzuheben oder zu reduzieren. Das Ausgleichsdrehmoment kann somit dieselbe Frequenz und Amplitude wie die Wellenform 902 der ersten Harmonischen aufweisen, kann jedoch einfach um 180 Grad phasenverschoben sein. Bei noch weiteren Ausführungsformen berücksichtigt das Ausgleichsdrehmoment multiple Harmonische (z. B. die erste Harmonische und eine oder mehrere andere Harmonische usw.) und wirkt diesen entgegen.Various approaches include a balancing torque that has properties (e.g., frequency) that are generally identical or substantially similar to those of a selected set of one or more of the sine functions of harmonics, except that the amplitude can be different and the phase is shifted (e.g. 180 °) so that the compensation torque reduces or cancels the selected or selected sine function (s) of the harmonics. In some embodiments, the compensation torque is designed to only counteract, base on, and / or have the same frequency as the first harmonic. This means that, in various embodiments, the compensating torque is not based on the other harmonics in the expected engine torque, has a different frequency than this and / or does not counteract it. The inventors have found that in various applications, only one or a few harmonic sine functions need to be canceled or reduced in order to bring the NVH to an acceptable level. In the in 7-9 Example shown, the compensation torque can simply be configured to the waveform 902 cancel or reduce the first harmonic to an acceptable level. The compensation torque can thus have the same frequency and amplitude as the waveform 902 of the first harmonic, but can simply be out of phase by 180 degrees. In still further embodiments, the compensation torque takes into account and counteracts multiple harmonics (e.g., the first harmonic and one or more other harmonics, etc.).

Bei weiteren Ausführungsformen kann ein DC-Term dem Ausgleichsdrehmoment hinzugefügt werden. Wenn der DC-Term ausreichend groß ist, wird das Ausgleichsdrehmoment in einer Richtung gleichmäßig sein; dies kann die Auswirkung eines nichtlinearen Verhaltens (z. B. Totbereich, Spiel, usw.), das auftritt, wenn eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung einen Nettowert an Lieferdrehmoment von null überschreitet, beseitigen oder reduzieren. Der DC-Term kann in beiden Richtungen sein, d. h. die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung kann Energie von dem Antriebsstrang speichern oder Energie an den Antriebsstrang freigeben. Der DC-Term kann null betragen. Die Stärke und das Vorzeichen des DC kann von einer Reihe von Faktoren abhängig sein, darunter Batterie- oder Kondensatorladestand, Drehmomentanforderung oder weitere Betriebseigenschaften.In other embodiments, a DC term can be added to the compensation torque. If the DC term is sufficiently large, the compensation torque will be uniform in one direction; this can eliminate or reduce the impact of nonlinear behavior (e.g., dead zone, play, etc.) that occurs when an energy storage / release device exceeds a net zero delivery torque value. The DC term can be in either direction, i.e. H. the energy storage / release device may store energy from the drive train or release energy to the drive train. The DC term can be zero. The strength and sign of the DC can depend on a number of factors, including battery or capacitor charge, torque requirement, or other operational characteristics.

10 stellt einen konstanten Term und zwei Harmonische (d. h. die erste und die zweite Harmonische), dargestellt durch die Wellenform 1002, von der beispielhaften Motordrehmomentwellenform 702 getrennt und über dieser aufgetragen dar. Wie durch einen Vergleich von 8 und 10 ersichtlich ist, stimmen die beiden Harmonischen in Kombination sogar besser mit der Gesamtvariation bei der Motordrehmomentwellenform 702 überein, als nur bei der versetzten ersten Harmonischen in 8. 11 stellt eine Wellenform 1102 der zweiten Harmonischen dar, die die zweite Harmonische nach dem Entfernen des DC-Terms und des Terms der ersten Harmonischen darstellt. Wie durch einen Vergleich von 9 und 11 ersichtlich ist, ist die Amplitude der Wellenform 902 der ersten Harmonischen bedeutend größer als die Amplitude der Wellenform 1102 der zweiten Harmonischen. Das bedeutet, dass die Motordrehmomentwellenform 702 eine Komponente der ersten Harmonischen aufweist, die größer als die Komponente der zweiten Harmonischen ist. Die größere Komponente der ersten Harmonischen erzeugt im Allgemeinen mehr unerwünschte NVH und somit können sich Regelalgorithmen auf das Aufheben oder Reduzieren dieser harmonischen Komponente konzentrieren. Bei verschiedenen Anwendungen ist das Ausgleichsdrehmoment dahingehend ausgelegt, lediglich der ersten Harmonischen (z. B. Wellenform 902 von 9) und nicht irgendwelchen anderen Harmonischen entgegenzuwirken. Es wurde festgestellt, dass dadurch bei einigen Designs die Berechnung und Implementierung des Ausgleichsdrehmoments erleichtert wird und es trotz allem ausreichend ist, um die NVH auf annehmbare Ausmaße zu bringen. Bei noch weiteren Ausführungsformen ist das Ausgleichsdrehmoment dahingehend ausgelegt, multiple Harmonische (z. B. eine zusammengefasste Wellenform, die die Wellenformen 902 und 1102 umfasst) aufzuheben oder diesen entgegenzuwirken. Das Aufheben von höheren Harmonischen kann für die Reduzierung von akustischen Geräuschen, die sich aus den herbeigeführten Vibrationen ergeben, vorteilhaft sein. Beispielsweise können die erste und irgendeine von der zweiten Harmonischen verschiedene Harmonische im Wesentlichen aufgehoben werden. Vorteilhafterweise können insbesondere Harmonische, die sich nahe der Fahrgastraumdröhnfrequenz befinden, im Wesentlichen aufgehoben oder reduziert werden. 10 represents a constant term and two harmonics (ie the first and second harmonics) represented by the waveform 1002 , from the exemplary engine torque waveform 702 separated and plotted over this. As by comparing 8th and 10 it can be seen that the two harmonics are even better in combination with the overall variation in the engine torque waveform 702 match than only with the offset first harmonic in 8th , 11 represents a waveform 1102 of the second harmonic, which is the second harmonic after the removal of the DC term and the first harmonic term. As by comparing 9 and 11 can be seen is the amplitude of the waveform 902 of the first harmonic is significantly larger than the amplitude of the waveform 1102 the second harmonic. That means the engine torque waveform 702 has a component of the first harmonic that is greater than the component of the second harmonic. The larger component of the first harmonic generally produces more undesirable NVH and thus control algorithms can focus on canceling or reducing this harmonic component. In various applications, the compensation torque is designed to be only the first harmonic (e.g. waveform 902 of 9 ) and not to counteract any other harmonics. It was found that this caused the calculation and Implementation of the balancing torque is facilitated and it is still sufficient to bring the NVH to acceptable levels. In yet other embodiments, the compensation torque is designed to be multiple harmonics (e.g., a combined waveform that represents the waveforms 902 and 1102 includes) to repeal or to counteract this. The cancellation of higher harmonics can be advantageous for the reduction of acoustic noises which result from the vibrations caused. For example, the first and any harmonics other than the second harmonic can be substantially canceled. In particular, harmonics that are close to the passenger compartment droning frequency can advantageously be substantially eliminated or reduced.

Die Stärke (z. B. Amplitude) des Ausgleichsdrehmoments kann in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen und Anwendungen variieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Stärke des Ausgleichsdrehmoments beispielsweise beträchtlich weniger betragen als die Stärke der Sinusfunktion(en) der durch den Motor erzeugten Harmonischen, denen es entgegenwirkt. Bei diesen Ausführungsformen ist die Stärke des Ausgleichsdrehmoments dahingehend ausgelegt, die Motor-NVH zu reduzieren und nicht zu beseitigen, und die NVH unter ein vorbestimmtes Niveau zu bringen, von dem festgestellt wurde, dass es für Fahrzeuginsassen annehmbar ist. Wodurch dieses vorbestimmte NVH-Niveau definiert wird, kann zwischen verschiedenen Motor- und Fahrzeugkonstruktionen variieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen werden Anwendertests durchgeführt, um das annehmbare NVH-Niveau zu bestimmen. Darüber hinaus kann dieses vorbestimmte Niveau annehmbarer NVH auch basierend auf verschiedenen Bedingungen, wie z. B. der Fahrpedalstellung, der Änderungsrate bei der Fahrpedalstellung, den Straßenbedingungen, dem eingelegten Gang, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Fahrgastraumgeräuschpegel, dem Vorliegen von Motorleerlauf und jedem anderen geeigneten Parameter, dynamisch eingestellt werden. Solche Bedingungen können durch einen oder mehrere geeignete Sensoren detektiert werden.The magnitude (e.g. amplitude) of the compensation torque can vary depending on different conditions and applications. For example, in various embodiments, the magnitude of the balancing torque may be significantly less than the magnitude of the sine function (s) of the harmonics generated by the motor that it counteracts. In these embodiments, the level of balancing torque is designed to reduce and not eliminate the engine NVH, and to bring the NVH below a predetermined level that has been determined to be acceptable to vehicle occupants. What defines this predetermined NVH level can vary between different engine and vehicle designs. In various embodiments, user tests are performed to determine the acceptable NVH level. In addition, this predetermined level of acceptable NVH may also be based on various conditions such as: B. the accelerator pedal position, the rate of change in the accelerator pedal position, the road conditions, the gear engaged, the vehicle speed, the passenger compartment noise level, the presence of engine idling and any other suitable parameter, can be set dynamically. Such conditions can be detected by one or more suitable sensors.

Bei einigen Implementierungen wird das Ausgleichsdrehmoment auch basierend auf von der Sensoreinheit 122 empfangener Rückkopplung eingestellt. Die Sensoreinheit 122 umfasst einen oder mehrere Sensoren, die verschiedene Motorparameter, darunter unter anderem Kurbelwellendrehzahl/-beschleunigung, Beschleunigungsmesserdaten, Vibrationen usw., detektieren können. Beispielsweise können Beschleunigungsmesser an einer Sitzlaufschiene, an diese angrenzend und/oder in einem ECU positioniert sein, um von Fahrzeuginsassen verspürte Vibrationen zu detektieren. Basierend auf der von der Sensoreinheit 122 empfangenen Rückkopplung wird das Ausgleichsdrehmoment dynamisch eingestellt. Beispielsweise können die zeitliche Steuerung (Phase) und Stärke der Ausgleichsdrehmomentsequenz basierend auf der Sensoreingabe geändert werden. Es versteht sich, dass die obige Sensorrückkopplung nicht erforderlich ist und dass bei verschiedenen Ausführungsformen das System zur Erzeugung des Ausgleichsdrehmoments ein vorwärtsgekoppeltes System ist.In some implementations, the compensation torque is also based on the sensor unit 122 received feedback set. The sensor unit 122 includes one or more sensors that can detect various engine parameters, including crankshaft speed / acceleration, accelerometer data, vibrations, etc. For example, accelerometers can be positioned on a seat running rail, adjacent to it and / or in an ECU in order to detect vibrations felt by vehicle occupants. Based on that from the sensor unit 122 received feedback, the compensation torque is set dynamically. For example, the timing (phase) and magnitude of the compensation torque sequence can be changed based on the sensor input. It is understood that the above sensor feedback is not required and that in various embodiments the compensation torque generation system is a feed forward system.

Sobald das NVH-Reduzierungsmodul ein geeignetes Ausgleichsdrehmoment vorbereitet, betreibt das NVH-Reduzierungsmodul die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 dahingehend, das Ausgleichsdrehmoment an den Antriebsstrang anzulegen. Das Anlegen des Ausgleichsdrehmoments wird mit der Durchführung der entsprechenden Zündfolge am Motor 120 koordiniert. Dadurch wirkt das Ausgleichsdrehmoment bestimmten Variationen beim Motordrehmoment entgegen und die durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugten NVH werden reduziert.As soon as the NVH reduction module prepares a suitable balancing torque, the NVH reduction module operates the energy storage / release device 124 to apply the balance torque to the powertrain. The application of the compensation torque is carried out with the execution of the corresponding firing sequence on the engine 120 coordinated. As a result, the compensation torque counteracts certain variations in the engine torque and the NVH generated by the Skip Fire firing sequence is reduced.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein optionales Antriebsstrangparametereinstellmodul 116 vorgesehen, das mit der Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 zusammenwirkt. Das Antriebsstrangparametereinstellmodul 116 leitet die Zündungssteuerungseinheit 140 dahingehend an, gewählte Antriebsstrangparameter entsprechend einzustellen, um sicherzustellen, dass die Motoristabgabe im Wesentlichen der angeforderten Motorabgabe bei dem angesteuerten Zündungsanteil entspricht. Beispielsweise kann das Antriebsstrangparametereinstellmodul 116 für die Bestimmung der Luftmassensollladung (MAC - Mass Air Charge; Luftmassenladung), der Zündzeitpunktsteuerung und der Ventilsteuerzeiten und/oder anderer Motoreinstellungen, die dahingehend wünschenswert sind, die Sicherstellung, dass die Motoristabgabe mit der Motorsollabgabe übereinstimmt, zu unterstützen, verantwortlich sein. Natürlich kann das Antriebsstrangparametereinstellmodul bei anderen Ausführungsformen dahingehend ausgelegt sein, verschiedene Motoreinstellungen direkt zu steuern.In the illustrated embodiment, an optional powertrain parameter setting module 116 provided that with the ignition component calculation device 112 interacts. The powertrain parameter adjustment module 116 directs the ignition control unit 140 to adjust selected powertrain parameters accordingly to ensure that the actual engine output corresponds essentially to the requested engine output for the triggered ignition component. For example, the powertrain parameter setting module 116 be responsible for determining the mass air charge (MAC), ignition timing control, and valve timing and / or other engine settings that are desirable to help ensure that the actual engine charge matches the desired engine charge. Of course, in other embodiments, the powertrain parameter adjustment module may be configured to directly control various engine settings.

Es versteht sich, dass die Ventilsteuerung auf verschiedenste Weisen implementiert werden kann. Bei manchen Ausführungsformen können Ventilsteuerzeiten durch einen Nocken gesteuert werden. Manche Ausführungsformen nutzen einen einzigen Nocken mit einem festen Hubplan, wohingegen bei anderen Ausführungsformen der Ventilhub durch Einstellen zwischen verschiedenen Nocken mit unterschiedlichen Kurvenprofilen ausgewählt werden kann. Der Ventilhub kann auch durch Einstellen der mechanischen Beziehung zwischen einer einzigen Nockenkurve und deren zugehörigem Ventil geändert werden. Ventildeaktivierung kann realisiert werden, indem ein Totgangheber, ein hubloser Nocken oder eine Änderung der mechanischen Beziehung zwischen einer Nocke und einem zugehörigen Ventil verwendet wird. Bei manchen Ausführungsformen kann ein Zylinder mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil, welche entweder durch einen einzigen Nocken oder viele betätigt werden kann, aufweisen, kann getrennte Nocken mit verschiedenen Profilen und Steuerzeiten aufweisen. Bei manchen Ausführungsformen kann eine elektromagnetische Ventilbetätigung verwendet werden, welches nahezu vollständige Flexibilität beim Implementieren verschiedener Hub- und Steuerzeitenanordnungen ergibt.It goes without saying that the valve control can be implemented in a variety of ways. In some embodiments, valve timing can be controlled by a cam. Some embodiments use a single cam with a fixed stroke plan, whereas in other embodiments the valve stroke can be selected by setting between different cams with different curve profiles. The valve lift can also be done by adjusting the mechanical relationship be changed between a single cam curve and its associated valve. Valve deactivation can be accomplished using a lost motion jack, a lift-free cam, or a change in the mechanical relationship between a cam and an associated valve. In some embodiments, a cylinder may have more than one intake valve and / or more than one exhaust valve, which may be actuated by either a single cam or many, may have separate cams with different profiles and timing. In some embodiments, electromagnetic valve actuation can be used, which gives almost complete flexibility in implementing various stroke and timing arrangements.

Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112, das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120, das NVH-Reduzierungsmodul 121, das Antriebsstrangparametereinstellmodul 116, die Sensoreinheit 122 und die anderen dargestellten Komponenten von 1 können in den verschiedensten Formen vorliegen und ihre Funktionen können als Alternative in einem ECU integriert sein oder durch andere stärker integrierte Komponenten, durch Gruppen von Unterkomponenten oder durch Verwendung verschiedenster alternativer Ansätze bereitgestellt werden. Bei verschiedenen alternativen Implementierungen können diese Funktionsblöcke algorithmisch unter Verwendung eines Mikroprozessors, des ECU oder einer anderen Rechenvorrichtung, unter Verwendung analoger oder digitaler Komponenten, unter Verwendung programmierbarer Logik, unter Verwendung von Kombinationen aus dem Vorstehenden und/oder in einer beliebigen anderen geeigneten Weise erzielt werden.The ignition share calculation device 112 , the ignition timing determination module 120 , the NVH reduction module 121 , the powertrain parameter adjustment module 116 , the sensor unit 122 and the other components shown by 1 can be in a variety of forms and their functions can alternatively be integrated into an ECU or provided by other more integrated components, by groups of sub-components or by using a variety of alternative approaches. In various alternative implementations, these functional blocks can be achieved algorithmically using a microprocessor, the ECU, or other computing device, using analog or digital components, using programmable logic, using combinations of the foregoing, and / or in any other suitable manner ,

Obgleich dies nicht bei allen Implementierungen erforderlich ist, kann bei einigen Implementierungen die Bestimmung eines geeigneten Zündungsanteils und/oder des Ausgleichsdrehmoments (d. h. eine Bestimmung darüber, ob Ausgleichsdrehmoment verwendet wird und was das Ausgleichsdrehmoment betragen wird) von Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit erfolgen. Das bedeutet, dass der derzeitig gewünschte Zündungsanteil und/oder das derzeitig gewünschte Ausgleichsdrehmoment vor jeder Zündungsgelegenheit basierend auf der Fahrpedalstellung oder anderen Betriebsparametern erneut bestimmt werden kann. Dadurch wird gestattet, dass die Steuerung 100 speziell auf sich ändernde Anforderungen (z. B. Änderung des Einlasskrümmerdrucks oder anderer Motorparameter) reagieren kann und gleichzeitig die Vorteile eines Skip Fire-Betriebs beibehalten kann. Bei anderen Implementierungen kann das Drehmoment, das während der Änderung von Zündungsanteilen erzeugt wird, vorhergesagt werden, und ein Steuersystem auf Basis von Adaptivfiltern oder MPC (Model Predictive Control - Modellprädiktive Steuerung) kann zur Verbesserung der NVH verwendet werden.Although not required in all implementations, in some implementations the determination of an appropriate firing fraction and / or the balancing torque (ie a determination of whether balancing torque is used and what the balancing torque will be) can be made from ignition opportunity to ignition opportunity. This means that the currently desired ignition component and / or the currently desired compensation torque can be determined again before each ignition opportunity based on the accelerator pedal position or other operating parameters. This allows control 100 specifically respond to changing requirements (e.g., changing intake manifold pressure or other engine parameters) while maintaining the benefits of skip fire operation. In other implementations, the torque generated during the change in firing proportions can be predicted, and a control system based on adaptive filters or MPC (Model Predictive Control) can be used to improve NVH.

Ein Beispiel, bei dem eine Steuerung von Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit vorteilhaft ist, ist bei Änderung des gewünschten Zündungsanteils. Ein besonderes Beispiel ist die Änderung des Zündungsanteils von ½ zu 1. In diesem Beispiel muss der MAP zur Erzeugung der richtigen Drehmomentstärke reduziert werden, jedoch geschieht dies langsam, d. h. der MAP weist eine begrenzte Änderungsfähigkeit von Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit auf. Eine Lösung dieses Problems aus dem Stand der Technik, die z. B. in der US-Patentanmeldung Nr. 13/654,244 beschrieben wird, besteht darin, den Zündungsanteil bei einer relativ geringen Drehzahl dahingehend einzustellen, mit der erwarteten Änderung des MAP übereinzustimmen. Durch fortwährendes Neuberechnen und Bereitstellen eines angemessenen Ausgleichsdrehmoments kann das NVH-Reduzierungsmodul übermäßiges Drehmoment, das aus einem zu hohen MAP resultiert, entfernen, wodurch ein schnellerer Übergang gestattet wird.An example in which control from one ignition opportunity to another is advantageous is when the desired ignition ratio is changed. A special example is the change in the ignition component from ½ to 1. In this example, the MAP has to be reduced in order to generate the correct torque level, but this is done slowly, ie the MAP has a limited ability to change from ignition opportunity to ignition opportunity. A solution to this problem from the prior art, the z. B. in the U.S. Patent Application No. 13 / 654,244 is to set the ignition portion at a relatively low speed to match the expected change in MAP. By continually recalculating and providing adequate compensation torque, the NVH reduction module can remove excessive torque resulting from a MAP that is too high, allowing a faster transition.

Bei einigen Ausführungsformen kann das Ausgleichsdrehmoment unter Verwendung einer zuvor berechneten zukünftigen Zündfolge bei einer kurzfristigen Berechnung der optimalen Regelung bestimmt werden. Dieses Regelungsverfahren ist besonders dann nützlich, wenn sich die Zündfolge nicht wiederholt, wie z. B. während eines Übergangs zwischen Zündungsanteilniveaus. Hier kann sich kurzfristig auf die Zündungsentscheidungen beziehen, die getroffen, jedoch noch nicht implementiert wurden. Dies kann im Bereich von 4 bis 20 Zündungsgelegenheiten liegen, könnte jedoch mehr oder weniger betragen. Da diese Entscheidungen vor ihrer Implementierung bekannt sind, kann das Ausgleichsdrehmoment im Voraus berechnet werden. Das Ausgleichsdrehmoment kann sowohl negative als auch positive Drehmomente umfassen, um einen optimalen NVH-Kraftstoffökonomie-Kompromiss in Abhängigkeit von Motor/Generator- und Energiespeicherungsvorrichtungsauflagen zu erzielen. Motor/Generator-Auflagen können maximal zulässige Drehmoment- und Leistungshöhen umfassen. Energiespeicherungsauflagen können die gegenwärtige Energiespeicherungsausnutzung sowie die maximale Leistungsübertragung von der Energiespeicherungsvorrichtung umfassen.In some embodiments, the compensation torque may be determined using a previously calculated future firing order with a short term calculation of the optimal control. This control method is particularly useful when the firing order is not repeated, such as. B. during a transition between ignition component levels. This can refer to the ignition decisions that have been made but have not yet been implemented. This can range from 4 to 20 ignition opportunities, but could be more or less. Since these decisions are known before they are implemented, the compensation torque can be calculated in advance. The balancing torque can include both negative and positive torques to achieve an optimal NVH fuel economy compromise depending on engine / generator and energy storage device requirements. Motor / generator requirements can include maximum permissible torque and power levels. Energy storage requirements may include current energy storage utilization as well as maximum power transfer from the energy storage device.

Als nächstes wird mit Bezug auf 2 ein Verfahren 200 zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird bei Schritt 202 eine Motordrehmomentanforderung empfangen. Bei verschiedenen Implementierungen bestimmt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 ein angefordertes oder ein Motorsolldrehmoment basierend auf der Fahrpedalstellung, der Motordrehzahl, einer Fahrgeschwindigkeitsreglereinstellung und einem beliebigen anderen geeigneten Motorparameter.Next, referring to 2 a procedure 200 for determining a compensation torque according to a specific embodiment of the present invention. First, step 202 received an engine torque request. Determined in different implementations the ignition proportion calculator 112 a requested or desired engine torque based on the accelerator pedal position, engine speed, a cruise control setting, and any other suitable engine parameters.

Die Schritte 203, 204, 206 und 208 beziehen sich auf einen Prozess zur Bewertung verschiedener infrage kommender Zündungsanteile zur Wahl eines einsatzfähigen Zündungsanteils, der das Solldrehmoment bereitstellt und annehmbare NVH-Eigenschaften, entweder mit oder ohne jegliche Abschwächung, aufweist. Bei einigen Ausführungsformen führt die Antriebsstrangsteuerung diese Schritte je nach Bedarf durch, wenn ein einsatzfähiger Zündungsanteil gewählt werden muss. Bei anderen Ausführungsformen wird die Bewertung verschiedener infrage kommender Zündungsanteile jedoch stattdessen in einen Algorithmus, eine Nachschlagetabelle oder einen beliebigen anderen geeigneten Entscheidungen treffenden Mechanismus integriert. Das bedeutet, dass die Antriebsstrangsteuerung anstatt eines eiligen dynamischen Vergleichs verschiedener infrage kommender Zündungsanteile eine Tabelle oder einen anderen Mechanismus, der den einsatzfähigen Zündungsanteil basierend auf verschiedenen Eingängen direkt erzeugt, konsultieren kann. In diesem Fall geht das Verfahren direkt zu Schritt 210 über.The steps 203 . 204 . 206 and 208 relate to a process for evaluating various candidate ignition components to select an operational ignition component that provides the target torque and has acceptable NVH characteristics, either with or without any attenuation. In some embodiments, the powertrain controller performs these steps as needed when an operational ignition component needs to be selected. In other embodiments, however, the evaluation of various candidate firing fractions is instead integrated into an algorithm, a look-up table, or any other suitable decision-making mechanism. This means that the powertrain controller can consult a table or other mechanism that directly generates the operational ignition component based on different inputs instead of a hasty dynamic comparison of different ignition components in question. In this case, the procedure goes directly to step 210 about.

Unter Rückbezug auf Schritt 203 von 2 bestimmt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112, nachdem eine Drehmomentsollhöhe erreicht wurde, ob ein zur Verfügung stehender Zündungsanteil mit annehmbaren NVH-Eigenschaften das Solldrehmoment bei Betrieb mit einer optimalen Zylinderlast, z. B. der Zylinderlast, die die Kraftstoffökonomie maximiert, bereitstellen kann. Bei einigen Ausführungsformen speichert die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 beispielsweise Daten, die einen Satz derartiger Zündungsanteile angeben, die bekanntermaßen bei Betrieb unter optimaler Zylinderlast unter gewissen Betriebsbedingungen annehmbare NVH-Eigenschaften aufweisen. Es versteht sich, dass es eine Funktion der Motordrehzahl und des Getriebegangs ist, welche Zündungsanteile annehmbare NVH erzeugen, wie in den anhängigen US-Patentanmeldungen Nr. 13/654,244 und 13/963,686 beschrieben wird, auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Wenn einer dieser Zündungsanteile das Solldrehmoment bereitstellen kann, geht das Verfahren zu Schritt 212 über und dieser Zündungsanteil wird der einsatzfähige Zündungsanteil.With reference back to step 203 of 2 determines the ignition proportion calculation device 112 after a torque target height has been reached, whether an available ignition component with acceptable NVH properties is the target torque when operating with an optimal cylinder load, e.g. B. the cylinder load, which maximizes fuel economy. In some embodiments, the firing fraction calculation device stores 112 for example, data indicating a set of such firing proportions that are known to have acceptable NVH characteristics when operating under optimal cylinder load under certain operating conditions. It will be appreciated that it is a function of engine speed and transmission that ignition levels produce acceptable NVH, as in the appended ones U.S. Patent Applications No. 13 / 654,244 and 13 / 963.686 to which reference is made in its entirety. If one of these ignition components can provide the target torque, the method goes to step 212 above and this ignition component becomes the operational ignition component.

Wenn die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 bestimmt, dass es keinen Zündungsanteil mit annehmbaren NVH-Eigenschaften, der das Solldrehmoment bei optimaler Zylinderlast bereitstellen kann, gibt, geht das Verfahren zu Schritt 204 über. Bei Schritt 204 bezieht die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung einen Satz infrage kommender Zündungsanteile. Der Satz von Zündungsanteilen kann zwei Arten von Zündungsanteilen umfassen. Eine Art beinhaltet einen oder mehrere infrage kommende Zündungsanteile mit annehmbaren NVH-Eigenschaften, die das Solldrehmoment bereitstellen, jedoch nur, wenn die Zylinderabgabe auf eine nicht optimale Last eingestellt wird, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 13/654,244 erörtert wird, auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird ein derartiger Zündungsanteil als ein „Niedrig-NVH-Zündungsanteil“ bezeichnet. Die andere Art von Zündungsanteilen beinhaltet einen oder mehrere infrage kommende Zündungsanteile, die das Solldrehmoment mit geringerer oder minimaler Zylinderlasteinstellung bereitstellen können, jedoch können die mit derartigen Zündungsanteilen in Zusammenhang stehenden NVH ohne Abschwächung inakzeptabel sein. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird solch ein Zündungsanteil als ein „Hoch-NVH-Zündungsanteil“ bezeichnet.If the ignition proportion calculator 112 Determining that there is no ignition component with acceptable NVH characteristics that can provide the target torque at optimal cylinder load, the method goes to step 204 about. At step 204 the ignition component calculation device obtains a set of candidate ignition components. The set of ignition components can include two types of ignition components. One type includes one or more candidate firing fractions with acceptable NVH characteristics that provide the target torque, but only when the cylinder output is set to a non-optimal load, as in the U.S. Patent Application No. 13 / 654,244 is discussed, to which reference is made here in its entirety. For the purposes of the present application, such an ignition component is referred to as a “low NVH ignition component”. The other type of ignition components include one or more candidate ignition components that can provide the desired torque with less or minimum cylinder load setting, but the NVH associated with such ignition components can be unacceptable without attenuation. For the purposes of the present application, such an ignition component is referred to as a "high NVH ignition component".

Bei Schritt 206 werden die mit der Abschwächung von NVH für den bzw. die Hoch-NVH-Zündungsanteil(e) in Zusammenhang stehenden Energiekosten bestimmt. Dies kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. Ein beispielhafter Ansatz wird im Folgenden beschrieben.At step 206 the energy costs associated with the attenuation of NVH for the high NVH ignition share (s) are determined. This can be done in a number of ways. An example approach is described below.

In diesem Beispiel erzeugt das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 eine infrage kommende Skip Fire-Zündfolge basierend auf dem infrage kommenden Hoch-NVH-Zündungsanteil. Das durch die Skip Fire-Zündfolge und den Zündungsanteil erzeugte Drehmoment kann als eine periodische Wellenform in einem Modell dargestellt werden. Diese Wellenform kann wiederum als eine Fourier-Reihe dargestellt werden: Tq ( t ) = a 0 + n =1 ( a n cos n 2 π t T + φ n )

Figure DE112018001304T5_0001
wobei Tq(t) das Drehmoment als Funktion der Zeit ist, a0 das durchschnittliche Drehmoment ist (DC-Term), an die der n-ten harmonischen Komponente zugeordnete Amplitude ist, T der Zeitraum der ersten Harmonischen ist (Grundfrequenz) und φn die Phase der n-ten harmonischen Komponente ist.In this example, the ignition timing determination module generates 120 an eligible Skip Fire firing order based on the eligible high NVH firing rate. The torque generated by the Skip Fire firing order and firing fraction can be represented as a periodic waveform in a model. This waveform can again be represented as a Fourier series: Tq ( t ) = a 0 + Σ n = 1 ( a n cos n 2 π t T + φ n )
Figure DE112018001304T5_0001
where Tq (t) is the torque as a function of time, a 0 is the average torque (DC term) to which the amplitude is assigned to the nth harmonic component, T is the period of the first harmonic (fundamental frequency) and φ n is the phase of the nth harmonic component.

Die menschliche Wahrnehmung von NVH variiert mit der Frequenz. In der Regel werden niedrigere Frequenzen, unter ungefähr 8 Hz, als störender empfunden als höhere Frequenzschwingungen. Der relative Beitrag jeder harmonischen Komponente an den NVH kann durch einen Gewichtungsfaktor wn definiert werden. Wenn wn die Gewichtung der n-ten Harmonischen ist, können die Gesamt-NVH durch Ermitteln des quadratischen Mittelwerts des Produkts aus den Gewichtungsfunktionen und der Stärke der verschiedenen harmonischen Frequenzen bestimmt werden: NVH = 1 2 n = 1 w n 2 a n 2

Figure DE112018001304T5_0002
Human perception of NVH varies with frequency. As a rule, lower frequencies, below approximately 8 Hz, are perceived as more disturbing than higher frequency vibrations. The relative contribution of each harmonic component to the NVH can be defined by a weighting factor w n . If w n is the weighting of the nth harmonic, the total NVH can be determined by finding the root mean square of the product of the weighting functions and the strength of the different harmonic frequencies: NVH = 1 2 Σ n = 1 w n 2 a n 2
Figure DE112018001304T5_0002

Wenn eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 in dem Antriebsstrang enthalten ist, muss die Gleichung 2 dahingehend modifiziert werden, dass sie ein durch die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 an den Antriebsstrang angelegtes Ausgleichsdrehmoment umfasst. Das Ausgleichsdrehmoment kann durch eine Fourier-Entwicklung ähnlich Gleichung 1 ausgedrückt werden, wobei die n-te harmonische Komponente eine Stärke en aufweist. Gleichung 3 stellt die NVH einschließlich der Auswirkung des Ausgleichsdrehmoments dar, wobei angenommen wird, dass die Phase jedes harmonischen Terms des Ausgleichsdrehmoments um 180 Grad gegenüber dem Motordrehmoment verschoben ist: NVH = 1 2 n = 1 w n 2 ( a n e n ) 2

Figure DE112018001304T5_0003
If an energy storage / release device 124 is included in the powertrain, equation 2 must be modified to include one by the energy storage / release device 124 compensating torque applied to the drive train. The compensation torque can be expressed by a Fourier expansion similar to equation 1, the nth harmonic component having a strength e n . Equation 3 represents the NVH, including the effect of the balancing torque, assuming that the phase of each harmonic term of the balancing torque is shifted 180 degrees from the engine torque: NVH = 1 2 Σ n = 1 w n 2 ( a n - e n ) 2
Figure DE112018001304T5_0003

Die zum Erzeugen der obigen abschwächenden Wellenform oder des Ausgleichsdrehmoments erforderliche Leistung ergibt sich wie folgt: P = ( 1 η ) 1 2 n = 1 ( e n ) 2

Figure DE112018001304T5_0004
hierbei ist η der Umlaufwirkungsgrad der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung. Anders ausgedrückt gibt Gleichung 4 die Menge an Energie, die von der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 zur Erzeugung des entsprechenden Ausgleichsdrehmoments erforderlich ist, an. Typische Werte für η sind 0,7-0,9 für eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung basierend auf einem Motor/Generator und kapazitiver Energiespeicherung. Andere Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtungen können höhere oder niedrigere Wirkungsgrade aufweisen.The power required to generate the above attenuating waveform or balancing torque is as follows: P = ( 1 - η ) 1 2 Σ n = 1 ( e n ) 2
Figure DE112018001304T5_0004
here η is the circulating efficiency of the energy storage / release device. In other words, equation 4 gives the amount of energy released by the energy storage / release device 124 is required to generate the corresponding compensation torque. Typical values for η are 0.7-0.9 for an energy storage / release device based on a motor / generator and capacitive energy storage. Other energy storage / release devices may have higher or lower efficiencies.

Es versteht sich, dass bei Gleichung 4 angenommen wird, dass der Umlaufwirkungsgrad für alle Harmonischen konstant ist und dass eine einzige Energiequelle/-senke verwendet wird. Im Allgemeinen sind dies gültige Annahmen, da in der Regel ein Verbrennungsmotor die ultimative Quelle aller Energie zum Antrieb des Fahrzeugs ist und es lediglich eine einzige Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung in dem Fahrzeug gibt. Obgleich dies allgemein der Fall ist, gibt es Fahrzeugarchitekturen, wo dies nicht zutreffen kann. Beispielsweise beziehen Plug-in-Hybride Energie vom Stromnetz. Gleichermaßen können Fahrzeuge mit regenerativem Bremsen Energie in einer Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung unabhängig von dem Verbrennungsmotor speichern. In diesen Fällen kann ein Überwachungsmodul auf die relativen Energiekosten von verschiedenen Quellen zugreifen und die optimale Quelle verwenden oder Quellen mixen, um das Ausgleichsdrehmoment anzulegen. Es ist anzumerken, dass der Umlaufwirkungsgrad des Speicherns von Antriebsstrangenergie und Freigeben von Antriebsstrangenergie stets weniger als eins beträgt. Das mit dieser Energieübertragung in Zusammenhang stehende Energiedefizit kann bei der NVH-Abschwächung, dem Management des Energieniveaus eines Kondensators, von einer Batterie usw. berücksichtigt werden.It is understood that Equation 4 assumes that the orbital efficiency is constant for all harmonics and that a single energy source / sink is used. In general, these are valid assumptions because an internal combustion engine is typically the ultimate source of all energy to power the vehicle and there is only a single energy storage / release device in the vehicle. Although this is generally the case, there are vehicle architectures where this cannot be the case. For example, plug-in hybrids draw energy from the power grid. Likewise, vehicles with regenerative braking can store energy in an energy storage / release device independently of the internal combustion engine. In these cases, a monitoring module can access the relative energy costs from different sources and use the optimal source or mix sources to apply the balancing torque. It should be noted that the orbital efficiency of storing and releasing drive train energy is always less than one. The energy deficit associated with this energy transfer can be taken into account in NVH mitigation, management of the energy level of a capacitor, a battery, etc.

Bei Gleichung 3 und 4 ist anzumerken, dass die harmonischen Komponenten en bei dem Ausgleichsdrehmoment nicht dieselbe Stärke wie ihre entsprechenden motorerzeugten harmonischen Komponenten an aufweisen müssen. Das bedeutet, dass das Ausgleichsdrehmoment nicht alle NVH beseitigen muss, sondern sie stattdessen auf ein akzeptables NVH-Zielausmaß bringen kann. Bei dem NVH-Zielausmaß können sich die NVH aus zwei Komponenten zusammensetzen, NVH von Harmonischen, die nicht abgeschwächt werden, d. h. den höheren Harmonischen, und NVH von Harmonischen, die möglicherweise nicht vollständig aufgehoben werden.In Equations 3 and 4, it should be noted that the harmonic components e n at the compensating torque need not have the same strength as their corresponding motor-generated harmonic components. This means that the compensation torque does not have to eliminate all NVH, but instead can bring it to an acceptable NVH target level. At the NVH target level, the NVH can consist of two components, NVH of harmonics that are not attenuated, that is, the higher harmonics, and NVH of harmonics that may not be completely canceled.

Somit besteht die Schwierigkeit darin, das niedrigste Energieverbrauchsniveau, das zum Erreichen von annehmbaren Ziel-NVH erforderlich ist, zu bestimmen. Dieses Optimierungsproblem kann als eine Kostenfunktion ausgedrückt werden, die durch die folgende Gleichung erfasst wird: min e n P = 1 2 n = 1 ( e n ) 2

Figure DE112018001304T5_0005
die der folgenden Auflage unterliegt: NVH target 1 2 n = 1 w n 2 ( a n e n ) 2
Figure DE112018001304T5_0006
Thus, the difficulty is in determining the lowest level of energy consumption required to achieve acceptable target NVH. This optimization problem can be expressed as a cost function, which is captured by the following equation: min e n P = 1 2 Σ n = 1 ( e n ) 2
Figure DE112018001304T5_0005
which is subject to the following requirement: NVH target 1 2 Σ n = 1 w n 2 ( a n - e n ) 2
Figure DE112018001304T5_0006

Dieses Optimierungsproblem kann grafisch dargestellt werden. Zwei vereinfachte Beispiele werden in 4 und 5 dargestellt. 4 stellt einen Satz von Kreisen 402a, 402b und 402c und einen Satz von Ellipsen 404a und 404b dar, die die Energiekostenfunktion, d. h. Gleichung (5), bzw. die Auflagenfunktion, d. h. Gleichung (6), für einen bestimmten infrage kommenden Zündungsanteil darstellen. Dieses beispielhafte Diagramm enthält lediglich die ersten beiden Harmonischen. Die Stärke der Komponente e1 der ersten Harmonischen des Ausgleichsdrehmoments wird entlang der horizontalen Achse präsentiert, und die Stärke der Komponente e2 der zweiten Harmonischen des Ausgleichsdrehmoments wird entlang der vertikalen Achse präsentiert. Die Werte der Komponenten a1 und a2 der motorerzeugten ersten bzw. zweiten Harmonischen sind eingezeichnet. Jede Zylinderlast, jeder Zündungsanteil, jede Motordrehzahl und jeder Getriebegang hat einen zugehörigen Satz von a1 und a2, die durch die Fahrzeugkalibrierung oder irgendwelche anderen Mittel bestimmt werden können.This optimization problem can be represented graphically. Two simplified examples are given in 4 and 5 shown. 4 represents a set of circles 402a . 402b and 402c and a set of ellipses 404a and 404b represents the energy cost function, ie equation (5), or the circulation function, ie equation (6), for a certain ignition component in question. This exemplary diagram only contains the first two harmonics. The strength of component e 1 of the first harmonic of the compensating torque is presented along the horizontal axis, and the strength of component e 2 of the second harmonic of the compensating torque is presented along the vertical axis. The values of components a 1 and a 2 of the motor-generated first and second harmonics are shown. Each cylinder load, ignition component, engine speed, and transmission gear has an associated set of a 1 and a 2 , which can be determined by vehicle calibration or any other means.

In 4 stellt jeder konzentrische Kreis in dem Satz von Kreisen 402a-402c eine konstante Menge an verbrauchter Energie zur Abschwächung von Drehmoment dar, unter der Annahme, dass der Wirkungsgrad der Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 für die Frequenzen der ersten und der zweiten Harmonischen gleich ist. Je kleiner der Kreis, umso weniger verwendete Energie. Der Mittelpunkt des Satzes von Kreisen, der Ursprung, gibt einen Punkt an, an dem keine Energie verwendet wird, d. h. e1=e2=0. Jede konzentrische Ellipse in dem Satz von Ellipsen 404a-404b stellt ein durch die Komponenten der ersten und der zweiten Harmonischen erzeugtes NVH-Zielausmaß dar. Jeder Punkt auf oder in der gewählten Ziel-NVH-Ellipse erzeugt ein annehmbares NVH-Ausmaß. Die Exzentrizität der Ellipsen 404a und 404b wird durch das Verhältnis der Gewichtungsfaktoren w2/w1 bestimmt. Bei gleichen Gewichtungsfaktoren schrumpfen die Ellipsen zu Kreisen. Im Allgemeinen sind Menschen für die niederfrequente erste Harmonische empfindlicher und somit sind die Ellipsen in 4 vertikal verlängert. Bei e1 ist weniger Variation zur Änderung der NVH um ein festgelegtes Ausmaß erforderlich als bei e2. Je kleiner die Ellipse, desto geringer die gestatteten NVH. Der Mittelpunkt 406 der Ellipsen 404a und 404b stellt eine Situation dar, in der alle mit der ersten und der zweiten Harmonischen in Zusammenhang stehenden NVH beseitigt wurden. Bei Punkt 406, a1=e1 und a2=e2, hebt das Ausgleichsdrehmoment die erste und die zweite Harmonische der durch den Motor erzeugten Drehmomentvariation genau auf.In 4 represents each concentric circle in the set of circles 402a - 402c represents a constant amount of energy used to mitigate torque, assuming that the efficiency of the energy storage / release device 124 is the same for the frequencies of the first and second harmonics. The smaller the circle, the less energy used. The center of the set of circles, the origin, indicates a point at which no energy is used, ie e 1 = e 2 = 0. Any concentric ellipse in the set of ellipses 404a - 404b represents an NVH target amount generated by the components of the first and second harmonics. Each point on or in the selected target NVH ellipse creates an acceptable NVH amount. The eccentricity of the ellipses 404a and 404b is determined by the ratio of the weighting factors w 2 / w 1 . With the same weighting factors, the ellipses shrink into circles. Generally people are more sensitive to the low frequency first harmonic and thus the ellipses are in 4 extended vertically. E 1 requires less variation to change the NVH by a fixed amount than e 2 . The smaller the ellipse, the lower the NVH allowed. The middle-point 406 the ellipses 404a and 404b represents a situation in which all NVHs related to the first and second harmonics have been eliminated. At point 406 , a 1 = e 1 and a 2 = e 2 , the compensating torque exactly cancels the first and second harmonics of the torque variation generated by the engine.

Zur Optimierung von Energiekosten ist es wünschenswert, bei der Senkung von NVH auf ein annehmbares Ausmaß so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen. Unter der Annahme, dass das annehmbare NVH-Ausmaß durch die Ellipse 404b definiert wird, wird dieses Ziel bei Punkt A erreicht, wo sich die Ellipse 404b und der Kreis 402c schneiden. Der Punkt A erzielt annehmbare NVH, da er sich auf der Ellipse 404b befindet, und minimiert den Energieverbrauch, da dieser Punkt auf der Ellipse 404b dem Ursprung am nächsten ist, d. h. der Kreis 402c ist konsistent mit der schneidenden Ellipse 404b so klein wie möglich.To optimize energy costs, it is desirable to use as little energy as possible to reduce NVH to an acceptable level. Assuming that the acceptable NVH level is given by the ellipse 404b is defined, this goal is reached at point A, where the ellipse 404b and the circle 402c to cut. Point A achieves acceptable NVH because it is on the ellipse 404b located, and minimizes energy consumption because this point is on the ellipse 404b is closest to the origin, ie the circle 402c is consistent with the intersecting ellipse 404b as small as possible.

Für Vergleichszwecke stellt 5 ein Diagramm dar, das einen anderen Fahrzeugbetriebspunkt, d. h. Zylinderlast, Zündungsanteil, Motordrehzahl und/oder Getriebegang, enthält. Beispielsweise können das Motordrehmoment, die Motordrehzahl und der Getriebegang mit jenen von 4 identisch sein, der Zündungsanteil und die Zylinderlast können jedoch unterschiedlich sein. Dieser Betriebspunkt weist deutlich unterschiedliche NVH-Eigenschaften als der Zündungsanteil und die Zylinderlast entsprechend 4 auf. 5 weist denen von 4 ähnliche Achsen auf und die konzentrischen Kreise 502a, 502b und 502c stellen konstante Energieaufwendungen von der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 dar. Gleichermaßen stellen die Ellipsen 504a und 504b unterschiedliche annehmbare NVH-Ausmaße, die von den Komponenten der ersten und der zweiten Harmonischen erzeugt werden, dar. In 5 sind die vom Motor erzeugte erste und zweite Harmonische a1 bzw. a2. Wenn e1=a1 und e2=a2, befindet sich der Antriebsstrangbetrieb bei Punkt 506 und keine NVH werden durch die erste und die zweite Harmonische erzeugt. Unter der Annahme, dass das annehmbare NVH-Ausmaß durch die Ellipse 504b definiert wird, ist kein Ausgleichsdrehmoment von der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 erforderlich, um dem NVH-Zielwert zu entsprechen, da Punkt B, entsprechend e1=e2=0, innerhalb von Ellipse 504b liegt. Wenn die Ellipse 504a das annehmbare NVH-Ausmaß angeben würde, wäre eine gewisse Abschwächung des Ausgleichsdrehmoments zum Erreichen des Zielwerts erforderlich.Provides for comparison purposes 5 is a diagram that contains another vehicle operating point, ie cylinder load, ignition component, engine speed and / or gear. For example, the engine torque, engine speed, and transmission gear may be those of 4 be identical, but the ignition component and the cylinder load can be different. This operating point has significantly different NVH properties than the ignition component and the cylinder load accordingly 4 on. 5 points those of 4 similar axes on and the concentric circles 502a . 502b and 502c provide constant energy expenditure from the energy storage / release device 124 represent. Similarly, the ellipses 504a and 504b different acceptable levels of NVH generated by the first and second harmonic components 5 are the first and second harmonics a 1 and a 2 generated by the motor. When e 1 = a 1 and e 2 = a 2 , powertrain operation is at point 506 and no NVH are generated by the first and second harmonics. Assuming that the acceptable NVH level is given by the ellipse 504b is defined, there is no compensation torque from the energy storage / release device 124 Required to meet the NVH target because point B, corresponding to e 1 = e 2 = 0, is within Ellipse 504b lies. If the ellipse 504a would indicate the acceptable level of NVH, some weakening of the balancing torque would be required to achieve the target value.

Es versteht sich, dass die grafische Erläuterung, die in 4 und 5 gezeigt wird, in dem Fall angemessen ist, wo die ersten beiden Harmonischen durch die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung abgeschwächt werden können. Wird lediglich die erste Harmonische berücksichtigt, werden die zweidimensionalen Kreise und Ellipsen zu Linien. Gleichermaßen werden, wenn die erste, die zweite und die dritte Harmonische berücksichtigt werden, die Kreise zu Kugeln und die Ellipsen werden zu Ellipsoiden. Allgemein entspricht die Anzahl an Optimierungsvariablen der Anzahl an Harmonischen, die potenziell abgeschwächt werden. Eine beliebige Anzahl an Harmonischen kann abgeschwächt werden, wenn dies gewünscht wird, jedoch ist im Allgemeinen lediglich eine Abschwächung von einer oder zwei Harmonischen zur Erzielung eines annehmbaren NVH-Verhaltens erforderlich, wie oben erläutert wird.It is understood that the graphic explanation given in 4 and 5 is shown is appropriate in the case where the first two harmonics can be attenuated by the energy storage / release device. If only the first harmonic is taken into account, the two-dimensional circles and ellipses become lines. Likewise, if the first, second, and third harmonics are considered, the circles become spheres and the ellipses become ellipsoids. In general, the number of optimization variables corresponds to the number of harmonics that are potentially weakened. Any number of harmonics can be attenuated if desired, but generally only one or two harmonic attenuations are required to achieve acceptable NVH behavior, as discussed above.

Bei dem obigen Ansatz wird angenommen, dass ein annehmbares Ausmaß an NVH festgelegt wurde. Das annehmbare Ausmaß an NVH kann auf eine beliebige geeignete Art und Weise bestimmt werden. Beispielsweise können umfangreiche Anwendertests durchgeführt werden, um das Schwingungsausmaß, das für Insassen eines Fahrzeugs annehmbar ist, zu bestimmen. Es versteht sich, dass das annehmbare NVH-Ausmaß basierend auf verschiedenen Bedingungen dynamisch variieren kann. Bei einigen Ausführungsformen wird das annehmbare NVH-Ausmaß basierend auf Straßenbedingungen, Benutzerauswahl, dem eingelegten Gang, einem Gangwechsel, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Fahrgastraumgeräuschpegel, dem Vorliegen von Motorleerlauf, der Fahrpedalstellung (z. B. der Änderungsrate bei der Fahrpedalstellung) und/oder jedem anderen geeigneten Motorparameter oder Kriterium eingestellt.The above approach assumes that an acceptable level of NVH has been set. The acceptable level of NVH can be determined in any suitable manner. For example, extensive user tests can be performed to determine the level of vibration that is acceptable to vehicle occupants. It is understood that the acceptable level of NVH may vary dynamically based on various conditions. In some embodiments, the acceptable level of NVH is determined based on road conditions, user selection, gear engaged, gear change, vehicle speed, cabin noise level, engine idling, accelerator pedal position (e.g., rate of change in accelerator pedal position) and / or any other suitable engine parameters or criteria.

Unter Rückbezug auf 2 bestimmt das NVH-Reduzierungsmodul 121 unter Verwendung einer beliebigen der obigen Methoden die Energiekosten, die zur Abschwächung der NVH jedes infrage kommenden Hoch-NVH-Zündungsanteils, so dass die zugehörigen NVH auf annehmbare Ausmaße abgesenkt werden, erforderlich sind. Die Energiegesamtkosten, die mit dem infrage kommenden Hoch-NVH-Zündungsanteil in Zusammenhang stehen, sind die Summe aus den Abschwächungskosten und Kosten, die mit dem Betrieb des Motors bei dem infrage kommenden Zündungsanteil und der Zylinderlast in Zusammenhang stehen. Es versteht sich, dass eine beliebige bekannte Methode dazu durchgeführt werden kann und dass der Energiekostenschätzungsprozess nicht auf die Beispiele, Diagramme und Gleichungen beschränkt ist, die oben bereitgestellt werden.With reference back to 2 determines the NVH reduction module 121 using any of the above methods, the energy cost required to mitigate the NVH of each candidate high NVH firing fraction so that the associated NVH is reduced to acceptable levels. The total energy cost associated with the high NVH ignition component in question is the sum of the attenuation costs and costs associated with operating the engine with the ignition component in question and the cylinder load. It is to be understood that any known method can be used and the energy cost estimation process is not limited to the examples, diagrams and equations provided above.

Bei Schritt 208 vergleicht das NVH-Reduzierungsmodul die mit jedem der infrage kommenden Zündungsanteile in Zusammenhang stehenden Energiekosten. Die Art und Weise, auf die dieser Vergleich durchgeführt wird, kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften jedes infrage kommenden Zündungsanteils variieren. Man betrachte ein Beispiel, bei dem angenommen wird, dass jeder Zylinder idealerweise unter optimalen Bedingungen gezündet wird, z. B. bei dem die Drosselklappenstellung, die Luftmassenladung, die Zündzeitpunktverstellung nach früh, die Ventilsteuerzeiten und andere Motorparameter im Wesentlichen auf Kraftstoffeffizienz optimiert sind. Man zieht weiter in Betracht, dass in diesem Beispiel sowohl ein Niedrig-NVH-Zündungsanteil als auch ein Hoch-NVH-Zündungsanteil zur Bereitstellung des Solldrehmoments verwendet werden können. Der Hoch-NVH-Zündungsanteil ist zur Bereitstellung des Solldrehmoments unter nahezu optimalen Zylinderbedingungen in der Lage. Jedoch ist eine Abschwächung erforderlich, um die resultierenden NVH zu reduzieren. Der Niedrig-NVH-Zündungsanteil hingegen weist das entgegengesetzte Problem auf - obgleich er annehmbare NVH-Eigenschaften aufweist, kann er nicht das Solldrehmoment ohne gewisse Einstellungen der Zylinderabgabe, d. h. durch Abweichen von den obigen optimalen Bedingungen, wodurch es zu einem Verlust bei der Kraftstoffeffizienz kommt, bereitstellen. Somit beinhaltet der Vergleich der Energiekosten dieser beiden infrage kommenden Zündungsanteile das Vergleichen der Energiekosten (Verluste) des Einstellens der Zylinderabgabe, das mit dem Niedrig-NVH-Zündungsanteil in Zusammenhang steht, mit den Energiekosten des Abschwächens der NVH, die mit dem Hoch-NVH-Zündungsanteil in Zusammenhang stehen. Derartige Vergleiche können zwischen einer beliebigen Anzahl und beliebigen Arten von infrage kommenden Zündungsanteilen durchgeführt werden.At step 208 the NVH reduction module compares the energy costs associated with each of the ignition components in question. The manner in which this comparison is made may vary depending on the properties of each ignition component in question. Consider an example where it is believed that each cylinder is ideally fired under optimal conditions, e.g. B. in which the throttle valve position, the air mass charge, the ignition timing advance, the valve timing and other engine parameters are essentially optimized for fuel efficiency. It is further contemplated that in this example both a low NVH firing portion and a high NVH firing portion may be used to provide the target torque. The high-NVH ignition component is able to provide the target torque under almost optimal cylinder conditions. However, mitigation is required to reduce the resulting NVH. The low NVH firing fraction, on the other hand, has the opposite problem - although it has acceptable NVH characteristics, it cannot achieve the desired torque without certain adjustments to the cylinder output, that is, by deviating from the above optimal conditions, resulting in a loss in fuel efficiency , provide. Thus, comparing the energy costs of these two candidate firing fractions includes comparing the energy cost (losses) of adjusting the cylinder output associated with the low NVH firing fraction with the energy cost of weakening the NVH associated with the high NVH Ignition share related. Such comparisons can be made between any number and any types of ignition components in question.

Basierend auf den obigen Analysen und/oder Vergleichen wählt das NVH-Reduzierungsmodul und/oder die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung den infrage kommenden Zündungsanteil, der das Solldrehmoment auf die kraftstoffeffizienteste Art und Weise bereitstellt (d. h. mit den niedrigsten Energiekosten). Bei einigen Ausführungsformen werden weitere Faktoren bei dem Auswahlprozess berücksichtigt. Der gewählte infrage kommende Zündungsanteil wird der einsatzfähige Zündungsanteil (Schritt 210).Based on the above analyzes and / or comparisons, the NVH reduction module and / or the firing fraction calculation device selects the candidate firing fraction that provides the target torque in the most fuel efficient manner (ie, with the lowest energy cost). at In some embodiments, other factors are considered in the selection process. The selected ignition component in question becomes the operational ignition component (step 210 ).

Ein beispielhafter Prozess zum Wählen eines einsatzfähigen Zündungsanteils aus multiplen infrage kommenden Zündungsanteilen wird in 6 beschrieben. 6 ist ein Graph, der den Kraftstoffverbrauch, umgekehrt proportional zur Kraftstoffeffizienz, als Funktion des Zündungsanteils darstellt. Bei dem Graphen wird eine Motordrehzahl von 1200 U/min und ein Motordrehmomentanteil (ETF - Engine Torque Fraction) von 0,2 angenommen. (In diesem Beispiel stellt der ETF ein Motorsolldrehmoment dar. Beispielsweise bedeutet ETF=1 Motorvollabgabe.)An exemplary process for choosing an operational ignition component from multiple candidate ignition components is shown in 6 described. 6 FIG. 12 is a graph showing fuel consumption, inversely proportional to fuel efficiency, as a function of the ignition percentage. The graph assumes an engine speed of 1200 rpm and an engine torque fraction (ETF - Engine Torque Fraction) of 0.2. (In this example, the ETF represents a target engine torque. For example, ETF = 1 full engine output.)

Die vertikale Achse des Graphen stellt den Kraftstoffverbrauch (Gramm pro Sekunde) dar. Die horizontale Achse stellt infrage kommende Zündungsanteile dar. In dieser Figur geben durch einen Kreis in einem Quadrat markierte Punkte einen Niedrig-NVH-Zündungsanteil an, bei dem keine NVH-Abschwächung zur Erzielung von annehmbaren NVH erforderlich ist. Datenpunkte mit einem x in dem Kreis geben einen Hoch-NVH-Zündungsanteil an, bei dem die NVH ohne Abschwächung inakzeptabel sind. Direkt über diesen Punkten sind mit einem Quadrat markierte Punkte, die den Kraftstoffgesamtverbrauch, der sowohl mit dem Betreiben des Verbrennungsmotors als auch dem Ausgleichen des Drehmoments unter Verwendung der zuvor erwähnten Methoden, um die NVH auf ein annehmbares Ausmaß zu bringen, in Zusammenhang steht, angeben.The vertical axis of the graph represents fuel consumption (grams per second). The horizontal axis represents eligible ignition fractions. In this figure, dots marked by a circle in a square indicate a low NVH ignition fraction with no NVH weakening is necessary to achieve acceptable NVH. Data points with an x in the circle indicate a high NVH firing fraction where the NVH is unacceptable without attenuation. Immediately above these points are points marked with a square, indicating the total fuel consumption associated with both operating the engine and balancing the torque using the aforementioned methods to bring the NVH to an acceptable level ,

Ohne jegliche NVH-Abschwächung stellt Punkt 604 die Wahl des kraftstoffeffizientesten Zündungsanteils, d. h. einen Zündungsanteil von 0,5, der das Solldrehmoment bereitstellt, annehmbare NVH-Eigenschaften aufweist und eine Kraftstoffverbrauchsrate von ungefähr 0,93 g/s aufweist, dar. Punkt 606 ist jedoch eine bessere Wahl gegenüber Punkt 604, da Punkt 606 weniger Energie erfordert (ungefähr 0,87 g/s) und einen Zündungsanteil von 0,4 verwendet, und gleichzeitig auch das Solldrehmoment bereitstellt. Obgleich der Zündungsanteil von 0,4 bei einer Motordrehzahl von 1200 bekanntermaßen inakzeptable NVH-Ausmaße erzeugt, können die NVH unter Verwendung eines Ausgleichsdrehmoments abgeschwächt werden. Die berechneten Energiekosten von 0,87 g/s berücksichtigen die Energiekosten der Abschwächung und liegen dennoch unter den Punkt 604 zugeordneten Energiekosten. Somit wird in diesem vereinfachten Beispiel der Zündungsanteil 0,4 als der einsatzfähige Zündungsanteil gewählt. Die Kraftstoffersparnisse in diesem Fall ((0,93-0,87)/0,93) betragen etwa 6,5 %, wodurch der Vorteil der Verwendung des hier beschriebenen Steuerverfahrens gezeigt wird.Without any NVH weakening, there is a point 604 the choice of the most fuel efficient ignition component, ie an ignition component of 0.5 that provides the target torque, has acceptable NVH characteristics and has a fuel consumption rate of approximately 0.93 g / s 606 however, is a better choice versus point 604 because point 606 requires less energy (about 0.87 g / s) and uses an ignition ratio of 0.4, while also providing the target torque. Although the firing fraction of 0.4 is known to produce unacceptable NVH levels at 1200 engine speed, the NVH can be mitigated using a compensating torque. The calculated energy costs of 0.87 g / s take into account the energy costs of the weakening and are still below the point 604 associated energy costs. Thus, in this simplified example, the ignition component 0.4 is selected as the operational ignition component. The fuel savings in this case ((0.93-0.87) / 0.93) are about 6.5%, which shows the advantage of using the control method described here.

Es versteht sich, dass die Wahl des einsatzfähigen Zündungsanteils auf anderen Faktoren als der Kraftstoffeffizienz basieren kann. Bei einigen Ausführungsformen spielt beispielsweise der Status der Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 eine Rolle in dem Auswahlprozess. Das bedeutet, man betrachte ein Beispiel, in dem bestimmt wird, dass ein bestimmter Hoch-NVH-Zündungsanteil zur Bereitstellung des Solldrehmoments geeignet ist. Darüber hinaus bestimmt das NVH-Reduzierungsmodul 121, dass die mit dem Zündungsanteil in Zusammenhang stehenden NVH mit einem Ausgleichsdrehmoment, z. B. unter Verwendung der oben beschriebenen Methoden, ausreichend abgeschwächt werden können. Das NVH-Reduzierungsmodul 121 bestimmt des Weiteren die Menge an Energie, die zur Erzeugung eines geeigneten Ausgleichsdrehmoments erforderlich ist. Jedoch können das NVH-Reduzierungsmodul 121 und/oder die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 auch bestimmen, dass der Zündungsanteil nicht als der einsatzfähige Zündungsanteil gewählt werden kann, da die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung derzeit nicht in der Lage ist, das erforderliche Ausgleichsdrehmoment zu erzeugen (z. B. basierend auf Batterieladezustand, fehlender gespeicherter Energie, Unfähigkeit zur Bereitstellung der bestimmten Energiemenge usw.). Umgekehrt können die Kosten der Abschwächung, wenn die Energiespeichervorrichtung nahezu voll ist, möglicherweise aufgrund von regenerativem Bremsen, im Vergleich zur vorigen Berechnung reduziert sein.It goes without saying that the choice of the operational ignition component can be based on factors other than fuel efficiency. For example, in some embodiments, the status of the energy storage / release device plays 124 a role in the selection process. That is, consider an example in which it is determined that a certain high NVH ignition component is suitable for providing the target torque. In addition, the NVH reduction module determines 121 that the NVH related to the ignition component with a compensating torque, e.g. B. can be weakened sufficiently using the methods described above. The NVH reduction module 121 also determines the amount of energy required to generate an appropriate balancing torque. However, the NVH reduction module 121 and / or the ignition component calculation device 112 also determine that the ignition portion cannot be selected as the operational ignition portion because the energy storage / release device is currently unable to generate the required balancing torque (e.g. based on battery charge level, lack of stored energy, inability to provide the determined amount of energy, etc.). Conversely, the cost of the attenuation when the energy storage device is nearly full, possibly due to regenerative braking, may be reduced compared to the previous calculation.

Mit Rückbezug auf 2 überträgt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 bei Schritt 212 den gewählten einsatzfähigen Zündungsanteil zum Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120. Basierend auf dem einsatzfähigen Zündungsanteil erzeugt das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 eine Skip Fire-Zündfolge (Schritt 212). Bei Schritt 214 wird eine Bestimmung darüber durchgeführt, ob der einsatzfähige Zündungsanteil eine NVH-Abschwächung erfordert. Wenn dies nicht der Fall ist (z. B. ist es ein Niedrig-NVH-Zündungsanteil), dann geht das Verfahren zu Schritt 222 über. Bei Schritt 222 wird der Motor auf eine Skip Fire-Weise basierend auf der Zündfolge betrieben.With reference back to 2 transmits the ignition proportion calculator 112 at step 212 the selected operational ignition component to the ignition timing determination module 120 , The ignition timing determination module generates based on the operational ignition component 120 a Skip Fire firing order (step 212 ). At step 214 a determination is made as to whether the operational ignition component requires NVH mitigation. If it is not (e.g., it is a low NVH firing fraction), then the process goes to step 222 about. At step 222 the engine is operated in a skip fire manner based on the firing order.

Wenn bestimmt wird, dass der einsatzfähige Zündungsanteil eine NVH-Abschwächung erfordert, bestimmt das NVH-Reduzierungsmodul 121 ein geeignetes Ausgleichsdrehmoment (Schritt 216). Das Ausgleichsdrehmoment kann ein beliebiges geeignetes Ausgleichsdrehmoment oder eine beliebige geeignete Ausgleichsdrehmomentwellenform, das bzw. die durch die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 an den Antriebsstrang angelegt wird, um die Reduzierung der durch die Zündfolge erzeugten NVH zu unterstützen, umfassen. Das Ausgleichsdrehmoment kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Algorithmus, einer beliebigen geeigneten Methode oder eines beliebigen geeigneten Mechanismus (z. B. eine beliebige der in Verbindung mit 1 beschriebenen Methoden) erzeugt werden.If it is determined that the operational firing fraction requires NVH mitigation, the NVH reduction module determines 121 a suitable compensation torque (step 216 ). The balancing torque may be any suitable balancing torque or waveform that is provided by the energy storage / release device 124 on the powertrain is applied to help reduce the NVH generated by the firing order. The compensation torque may be determined using any suitable algorithm, method, or mechanism (e.g., any of those associated with FIG 1 described methods) are generated.

Ein Ansatz kann wie folgt beschrieben werden. Nachdem die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 einen einsatzfähigen Zündungsanteil gewählt und bestimmt hat, dass ein geeignetes Ausgleichsdrehmoment erzeugt werden muss, überträgt die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 den einsatzfähigen Zündungsanteil zu dem Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120. Das Zündzeitpunktbestimmungsmodul erzeugt dann eine Skip Fire-Zündfolge basierend auf dem einsatzfähigen Zündungsanteil.One approach can be described as follows. After the ignition proportion calculator 112 has selected an operational ignition component and determined that a suitable compensation torque must be generated, transfers the ignition component calculation device 112 the operational ignition component to the ignition timing determination module 120 , The ignition timing determination module then generates a skip fire ignition sequence based on the operational ignition component.

Die Zündfolge wird zu dem NVH-Reduzierungsmodul 121 übertragen. Das NVH-Reduzierungsmodul analysiert die Skip Fire-Zündfolge und identifiziert eine oder mehrere gewählte Variationen beim Motordrehmoment, die durch die Folge erzeugt werden. Dies kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Drehmoment beispielsweise als eine Drehmomentwellenform gekennzeichnet sein, die eine festgelegte Komponente und eine variable Komponente (z. B. aus Variationen/Sinusfunktionen von multiplen Harmonischen) aufweist. Einige Ansätze beinhalten das Auswählen der Sinusfunktion von Harmonischen, deren Frequenz die Grundfrequenz ist. Andere Ansätze beinhalten das Auswählen von Sinusfunktionen von multiplen Harmonischen, deren zugehörige Frequenzen die Grundfrequenz und eine oder mehrere andere Frequenzen (z. B. die zweite Harmonische usw.) umfassen.The firing order becomes the NVH reduction module 121 transfer. The NVH reduction module analyzes the Skip Fire firing order and identifies one or more selected engine torque variations that are generated by the sequence. This can be done in a number of ways. For example, in some embodiments, the torque may be characterized as a torque waveform that has a fixed component and a variable component (e.g., from variations / sine functions of multiple harmonics). Some approaches involve choosing the sine function of harmonics, the frequency of which is the fundamental frequency. Other approaches involve selecting sine functions from multiple harmonics whose associated frequencies include the fundamental frequency and one or more other frequencies (e.g., the second harmonic, etc.).

Das NVH-Reduzierungsmodul 121 erzeugt dann ein Ausgleichsdrehmoment basierend auf den gewählten Variationen/Sinusfunktionen. Wie zuvor erörtert wird, liegt das Ausgleichsdrehmoment bei verschiedenen Ansätzen in Form einer sinusförmigen oder mehrerer sinusförmiger Wellenform(en) bei im Wesentlichen derselben Frequenz wie die Harmonischen, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden, vor. Bei einigen Ansätzen würde die Wellenform des Ausgleichsdrehmoments dieselbe Frequenz wie die gewählten Variationen aufweisen, jedoch phasenverschoben (z. B. um 180° verschoben) sein, um die durch den Motor erzeugten Drehmomentvariationen aufzuheben. Das Ausgleichsdrehmoment wird so bestimmt, dass es die ausgewählte(n) Variation(en), die die Ursache mindestens eines Teils der NVH sind, zumindest teilweise, jedoch nicht notwendigerweise vollständig, aufhebt. Bei verschiedenen Anwendungen wird die Stärke der Wellenform des Ausgleichsdrehmoments so bestimmt, dass sie die durch die Zündfolge erzeugten NVH unter ein vordefiniertes Ausmaß bringt.The NVH reduction module 121 then generates a compensation torque based on the selected variations / sine functions. As previously discussed, in various approaches, the compensation torque is in the form of one or more sinusoidal waveforms at substantially the same frequency as the harmonics generated by the internal combustion engine. In some approaches, the balancing torque waveform would have the same frequency as the selected variations, but would be out of phase (e.g., 180 ° shifted) to cancel out the torque variations generated by the motor. The compensation torque is determined such that it at least partially, but not necessarily completely, cancels the selected variation (s) that are the cause of at least a portion of the NVH. In various applications, the magnitude of the balancing torque waveform is determined to bring the NVH generated by the firing order below a predefined level.

Bei Schritt 218 wird der Motor basierend auf dem bei Schritt 210 gewählten einsatzfähigen Zündungsanteil und seiner entsprechenden Zündfolge Skip Fire-artig betrieben. Bei Schritt 220 wird das bei Schritt 216 bestimmte Ausgleichsdrehmoment durch die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 an den Antriebsstrang angelegt, während die Skip Fire-Zündfolge an dem Motor abgestimmt wird. Somit unterstützt das Ausgleichsdrehmoment die Reduzierung der durch die Skip Fire-Zündfolge erzeugten NVH. Bei verschiedenen Ausführungsformen empfängt das NVH-Reduzierungsmodul 121 beliebige geeignete Eingaben (z. B. die Zündfolge, die Motordrehzahl, den derzeitigen Zylinder usw.), die zur ordnungsgemäßen Koordination des Anlegens des Ausgleichsdrehmoments und der Durchführung der Zündfolge notwendig sind.At step 218 the engine will be based on that at step 210 selected operational ignition component and its corresponding ignition sequence operated Skip Fire-like. At step 220 it will at step 216 certain compensation torque by the energy storage / release device 124 applied to the drivetrain while tuning the Skip Fire firing order on the engine. Thus, the compensation torque helps reduce the NVH generated by the Skip Fire firing order. In various embodiments, the NVH reduction module receives 121 any suitable inputs (e.g., firing order, engine speed, current cylinder, etc.) necessary to properly coordinate the application of the balancing torque and the execution of the firing order.

Die obigen Schritte von Verfahren 200 können von Zündungsgelegenheit zu Zündungsgelegenheit durchgeführt werden. Alternativ dazu kann bzw. können ein, einige oder alle der obigen Schritte etwas weniger häufig durchgeführt werden, wie z. B. ein oder mehrere Male pro Motorzyklus.The above steps of procedure 200 can be done from ignition opportunity to ignition opportunity. Alternatively, one, some, or all of the above steps may be performed a little less frequently, such as: B. one or more times per engine cycle.

Mit Bezug auf 3 wird ein Antriebsstrangsystem 300 gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Antriebsstrangsystem 300 umfasst eine Antriebsstrangsteuerung 100, einen Verbrennungsmotor 304, eine Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124, eine Kurbelwelle 308, ein Getriebe 312 und Räder 314. Der Motor 304 und/oder die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 sind dazu ausgeführt, Drehmoment an die Kurbelwelle 308 anzulegen, die die Räder 314 über das Getriebe 312 antreibt. Die Antriebsstrangsteuerung, die in 1 beschrieben wird, ist dazu ausgeführt, den Betrieb des Motors 304 und der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 zu koordinieren. Das Antriebsstrangsystem kann unter Verwendung einer beliebigen der in Verbindung mit 1, 2, 12, 13, 15 und 17B beschriebenen Methoden betrieben werden. Es versteht sich, dass, obgleich in 3 eine bestimmte Antriebsstrangkonfiguration dargestellt wird, die Komponenten der Figur in einer beliebigen geeigneten Anordnung positioniert sein können.Regarding 3 becomes a powertrain system 300 according to a particular embodiment of the present invention. The powertrain system 300 includes powertrain control 100 , an internal combustion engine 304 , an energy storage / release device 124 , a crankshaft 308 , a gear 312 and wheels 314 , The motor 304 and / or the energy storage / release device 124 are designed to apply torque to the crankshaft 308 to put on the wheels 314 about the transmission 312 drives. The powertrain control, which in 1 is described is designed to operate the engine 304 and the energy storage / release device 124 to coordinate. The powertrain system can be used in conjunction with any of the 1 . 2 . 12 . 13 . 15 and 17B described methods are operated. It is understood that, although in 3 a particular powertrain configuration is presented, the components of the figure can be positioned in any suitable arrangement.

Die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 ist dazu ausgeführt, dem Antriebsstrang Drehmoment zuzugeben oder Drehmoment davon zu subtrahieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen erzeugt die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 eine Wellenform von Impulsen des Ausgleichsdrehmoments. Die Wellenform der Impulse des Ausgleichsdrehmoments, die durch die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 angelegt wird, kann im Wesentlichen die Summe aus einer oder mehreren sinusförmigen Wellenformen, die Drehmoment bei einem Moment anlegen und Drehmoment bei einem anderen Moment subtrahieren, sein. Im Allgemeinen ist die Wellenform der Impulse des Ausgleichsdrehmoments dazu ausgelegt, eine gewählte Drehmomentvariation, die durch den Motor erzeugt wird, aufzuheben (z. B. wie in Verbindung mit dem NVH-Reduzierungsmodul 121 von 1 und Schritt 216 von 2 erörtert wird).The energy storage / release device 124 is designed to add torque to the drive train or to subtract torque from it. In various embodiments, the Energy storage / release device 124 a waveform of pulses of the balancing torque. The waveform of the equalizing torque pulses generated by the energy storage / release device 124 is essentially the sum of one or more sinusoidal waveforms that apply torque at one moment and subtract torque at another moment. In general, the waveform of the compensation torque pulses is designed to cancel out a selected torque variation generated by the engine (e.g., as in conjunction with the NVH reduction module 121 of 1 and step 216 of 2 is discussed).

Die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 kann eine beliebige geeignete Vorrichtung oder beliebige geeignete Vorrichtungen sein, die Drehmoment von dem Antriebsstrang absorbieren oder subtrahieren, die resultierende Energie speichern und/oder die Energie zum Zugeben von Drehmoment zu dem Antriebsstrang verwenden kann bzw. können. Bei verschiedenen Implementierungen umfasst die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 einen Motor/Generator und eine Batterie oder einen Kondensator. Bei weiteren Implementierungen speichert die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 Energie und gibt diese mechanisch (z. B. ein Schwungrad), pneumatisch oder hydraulisch frei.The energy storage / release device 124 may be any suitable device or devices that can absorb or subtract torque from the powertrain, store the resulting energy, and / or use the energy to add torque to the powertrain. In various implementations, the energy storage / release device includes 124 a motor / generator and a battery or a capacitor. In further implementations, the energy storage / release device stores 124 Energy and releases it mechanically (e.g. a flywheel), pneumatically or hydraulically.

Einige Ausführungsformen beinhalten eine Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124, die dazu ausgeführt ist, mehrere Anwendungen, d. h. andere Anwendungen zusätzlich zur Erzeugung eines Ausgleichsdrehmoments, aufzuweisen. Bei einigen Anwendungen subtrahiert die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 beispielsweise des Weiteren auf die gleiche Art und Weise wie ein beliebiges modernes Hybridfahrzeug zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz (z. B. unter Verwendung von regenerativem Bremsen usw.) Drehmoment von dem Antriebsstrang und gibt dem Antriebsstrang Drehmoment zu. Das bedeutet, dass die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung zusätzlich zur Zufuhr eines schwingenden Ausgleichsdrehmoments dem Antriebsstrangdrehmoment eine DC-Komponente zuführt. Diese DC-Komponente kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, der Menge an derzeitig in der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung gespeicherten Energie und anderen Variablen positiv oder negativ sein. Die DC-Komponente kann teilweise zur Kompensation von mit dem Speichern und Freigeben von Energie von der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung in Zusammenhang stehenden Ineffizienzen gewählt werden. Die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 kann des Weiteren ein integrierter Startergenerator sein, der als Teil eines Start-/Stopp-Motorsystems zum Neustarten eines Motors verwendet wird.Some embodiments include an energy storage / release device 124 which is designed to have multiple applications, ie other applications in addition to generating a compensating torque. In some applications, the energy storage / release device subtracts 124 for example, in the same manner as any modern hybrid vehicle to improve fuel efficiency (e.g. using regenerative braking, etc.) torque from the powertrain and add torque to the powertrain. This means that the energy storage / release device supplies a DC component to the drive train torque in addition to supplying an oscillating balancing torque. This DC component can be positive or negative depending on the operating conditions, the amount of energy currently stored in the energy storage / release device and other variables. The DC component can be selected in part to compensate for inefficiencies associated with the storage and release of energy from the energy storage / release device. The energy storage / release device 124 can also be an integrated starter generator that is used as part of a start / stop engine system to restart an engine.

Bei verschiedenen Ansätzen wird die Energiespeicherungs-/- freigabevorrichtung 124 auch zum Glätten von Übergängen zwischen verschiedenen Zündungsanteilen verwendet. Beispielsweise kann es, wenn der Motor Skip Fire-artig betrieben wird und von einem niedrigeren Zündungsanteil zu einem höheren Zündungsanteil gewechselt wird, dauern, bis sich der Einlasskrümmerdruck von einer höheren auf eine niedrigere Höhe angepasst hat. Das bedeutet, dass, wenn der Wechsel unmittelbar durchgeführt wird, das Fahrzeug nach vorne springt, da die Zylinderabgabe zu hoch ist. Bei verschiedenen Anwendungen und unter derartigen Umständen ist die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 dazu ausgeführt, Drehmoment von dem Antriebsstrang zu absorbieren/dem Antriebsstrang Drehmoment zuzuführen, wodurch die Sicherstellung eines gleichmäßigeren Übergangs zwischen den Zündungsanteilen unterstützt wird. Beispielsweise können die Antriebsstrangsteuerung 100 und die Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung 124 unter Verwendung einer bzw. eines beliebigen der Methoden oder Schritte betrieben werden, die in der US-Patentanmeldung Nr. 13/654,244 und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/053,351 beschrieben werden, auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.In various approaches, the energy storage / release device 124 also used to smooth transitions between different ignition components. For example, if the engine is operated as a skip fire and is switched from a lower ignition component to a higher ignition component, it may take the intake manifold pressure to adjust from a higher to a lower level. This means that if the change is made immediately, the vehicle will jump forward because the cylinder output is too high. In various applications and under such circumstances, the energy storage / release device is 124 designed to absorb torque from the drive train / supply torque to the drive train, thereby helping to ensure a smoother transition between the ignition components. For example, the powertrain control 100 and the energy storage / release device 124 using any of the methods or steps described in the U.S. Patent Application No. 13 / 654,244 and the preliminary U.S. Patent Application No. 62 / 053,351 are described, to which reference is made here in their entirety.

Die Erfindung ist hauptsächlich im Kontext der Steuerung der Zündung von Viertakt-Hubkolbenmotoren, die zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen geeignet sind, beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass die beschriebenen Skip Fire-Ansätze zur Verwendung bei einer großen Vielfalt an Verbrennungsmotoren gut geeignet sind. Diese umfassen Motoren für nahezu jede Art von Fahrzeug - darunter Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Boote, Baugeräte, Luftfahrzeuge, Motorräder, Motorroller usw.; und nahezu jede andere Anwendung, die das Zünden von Arbeitskammern beinhaltet und einen Verbrennungsmotor einsetzt. Die verschiedenen beschriebenen Ansätze funktionieren mit Motoren, die unter einer Vielzahl verschiedener thermodynamischer Zyklen betrieben werden - darunter nahezu jede Art von Zweitakt-Hubkolbenmotoren, Dieselmotoren, Ottomotoren, Doppelzyklusmotoren, Millermotoren, Atkinsonmotoren, Wankelmotoren und anderen Arten von Kreiskolbenmotoren, Mischzyklusmotoren (wie Doppel-Otto- und - Dieselmotoren), Sternmotoren usw. Es wird des Weiteren angenommen, dass die beschriebenen Ansätze mit neu entwickelten Verbrennungsmotoren unabhängig davon, ob sie unter Nutzung gegenwärtig bekannter oder später entwickelter thermodynamischer Zyklen betrieben werden, gut funktionieren werden.The invention has been described primarily in the context of controlling the ignition of four-stroke reciprocating engines suitable for use in automotive vehicles. However, it is understood that the described skip fire approaches are well suited for use with a wide variety of internal combustion engines. These include engines for almost any type of vehicle - including passenger cars, trucks, boats, construction equipment, aircraft, motorcycles, scooters, etc .; and almost every other application involving the ignition of working chambers and using an internal combustion engine. The various approaches described work with engines that operate under a variety of different thermodynamic cycles - including almost every type of two-stroke reciprocating piston engine, diesel engine, gasoline engine, double cycle engine, miller engine, Atkinson engine, Wankel engine and other types of rotary piston engine, mixed cycle engine (such as double Otto - and - diesel engines), radial engines, etc. It is further believed that the approaches described will work well with newly developed internal combustion engines regardless of whether they are operated using currently known or later developed thermodynamic cycles.

Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen verwendet das Zündzeitpunktbestimmungsmodul Sigma-Delta-Wandlung. Obgleich angenommen wird, dass sich Sigma-Delta-Wandler gut zur Verwendung bei dieser Anwendung eignen, versteht sich, dass die Wandler eine Vielfalt an Modulationsschemata einsetzen können. Beispielsweise können Pulsbreitenmodulation, Pulshöhenmodulation, CDMA-orientierte Modulation oder andere Modulationsschemata zur Bereitstellung des Steuerimpulssignals verwendet werden. Einige der beschriebenen Ausführungsformen nutzen Wandler erster Ordnung. Jedoch können bei anderen Ausführungsformen Wandler höherer Ordnung oder eine Sammlung vorbestimmter Zündfolgen verwendet werden. In some preferred embodiments, the ignition timing determination module uses sigma-delta conversion. While it is believed that sigma-delta converters are well suited for use in this application, it should be understood that the converters can use a variety of modulation schemes. For example, pulse width modulation, pulse height modulation, CDMA-oriented modulation or other modulation schemes can be used to provide the control pulse signal. Some of the described embodiments use first order transducers. However, higher order converters or a collection of predetermined firing sequences may be used in other embodiments.

Es versteht sich, dass die Antriebsstrangsteuerungsauslegungen, die bei der vorliegenden Anmeldung in Betracht gezogen werden, nicht auf die in 1 und 3 gezeigten speziellen Anordnungen beschränkt sind. Eines oder mehrere der dargestellten Module können miteinander integriert sein. Alternativ dazu können die Merkmale eines bestimmten Moduls stattdessen unter multiplen Modulen aufgeteilt sein. Die Steuerung kann des Weiteren zusätzliche Merkmale, Module oder Schritte basierend auf anderen anhängigen Patentanmeldungen, darunter US-Patente Nr. 7,954,474 ; 7,886,715 ; 7,849,835 ; 7,577,511 ; 8,099,224 ; 8,131,445 ; und 8,131,447 ; US-Patentanmeldungen Nr. 13/774,134 ; 13/963,686 ; 13/953,615 ; 13/886,107 ; 13/963,759 ; 13/963,819 ; 13/961,701 ; 13/963,744 ; 13/843,567 ; 13/794,157 ; 13/842,234 ; 13/004,839 , 13/654,244 ; 13/004,844 ; 14/207,109 ; und 13/681,378 und vorläufige US-Patentanmeldungen Nr. 61/952,737 und 61/879,481 , auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, umfassen. Jegliche Merkmale, Module und Schritte, die in den obigen Patentschriften beschrieben werden, können der Steuerung 100 hinzugefügt werden. Bei verschiedenen alternativen Implementierungen können diese Funktionsblöcke Algorithmen unter Verwendung eines Mikroprozessors, des ECU oder einer anderen Rechenvorrichtung, unter Verwendung analoger oder digitaler Komponenten, unter Verwendung programmierbarer Logik, unter Verwendung von Kombinationen aus dem Vorstehenden und/oder in einer beliebigen anderen geeigneten Weise erzielt werden.It is understood that the powertrain control designs that are contemplated in the present application are not limited to those in FIG 1 and 3 special arrangements shown are limited. One or more of the modules shown can be integrated with one another. Alternatively, the features of a particular module can instead be divided among multiple modules. The controller may further include additional features, modules, or steps based on other pending patent applications, including U.S. Patents No. 7,954,474 ; 7,886,715 ; 7,849,835 ; 7,577,511 ; 8,099,224 ; 8,131,445 ; and 8,131,447 ; U.S. Patent Applications No. 13 / 774,134 ; 13 / 963.686 ; 13 / 953.615 ; 13 / 886.107 ; 13 / 963.759 ; 13 / 963.819 ; 13 / 961.701 ; 13 / 963.744 ; 13 / 843.567 ; 13 / 794.157 ; 13 / 842.234 ; 13 / 004,839 . 13 / 654.244 ; 13 / 004,844 ; 14 / 207.109 ; and 13 / 681.378 and preliminary U.S. Patent Applications No. 61 / 952,737 and 61 / 879.481 , which are referred to here in their entirety. Any of the features, modules, and steps described in the above patents can be used by the controller 100 to be added. In various alternative implementations, these functional blocks of algorithms can be achieved using a microprocessor, ECU, or other computing device, using analog or digital components, using programmable logic, using combinations of the foregoing, and / or in any other suitable manner ,

Eine Methode zur Reduzierung von Vibrationen unter Verwendung einer elektrischen Maschine wird in US-Patent Nr. 8,015,960 beschrieben, obwohl sich die Methode von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einigen Aspekten unterscheidet. Zum einen konzentriert sich das '960-Patent auf ein Steuersystem für einen Motor mit variablem Hubraum, nicht auf ein Steuersystem für einen Skip Fire-Motor. Des Weiteren beschreibt das '960-Patent den folgenden Prozess: 1) Bestimmen des an eine Kurbelwelle angelegten Drehmoments; 2) Extrahieren von Komponenten aus dem Drehmoment, die den ungleichmäßigen Zylinderzündungen bei einem Modus mit variablem Hubraum zuzuschreiben sind; 3) Entfernen einer festgelegten Komponente (ein festgelegtes Zieldrehmoment) aus der extrahierten Komponente, so dass lediglich die variable Komponente in den extrahierten Komponenten verbleibt; 4) Erzeugen eines schwingungsdämpfenden Drehmoments, das der in dem dritten Schritt erzeugten variablen Komponente entgegenwirkt. Anders ausgedrückt ist das schwingungsdämpfende Drehmoment dazu ausgelegt, jeglicher Variation (d. h. nach Entfernen des Zieldrehmoments), die ungleichmäßigen Zylinderzündungen zuzuschreiben ist, entgegenzuwirken. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgleichsdrehmoment erzeugt, das nicht notwendigerweise jeglicher Variation, die ungleichmäßigen Zylinderzündungen zuzuschreiben ist, entgegenwirkt. Stattdessen wirkt das Ausgleichsdrehmoment bei einigen Ausführungsformen lediglich einem Teil der Variation entgegen (z. B. kann das Ausgleichsdrehmoment lediglich einer oder mehreren der Sinusfunktionen der Harmonischen mit bestimmten Frequenzen, wie z. B. der Grundfrequenz, usw. entgegenwirken). Bei verschiedenen Implementierungen wirkt das Ausgleichsdrehmoment bestimmten Arten von Variationen, die ungleichmäßigen Zylinderzündungen zuzuschreiben sind, nicht entgegen, z. B. kann es einer oder mehreren anderen Sinusfunktionen der Harmonischen nicht entgegenwirken. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben des Weiteren einen Regelalgorithmus, der lediglich eine zum Erreichen eines NVH-Zielwerts ausreichende Menge an Ausgleichsdrehmoment anlegt. Der Regelalgorithmus wählt auch einen einsatzfähigen Zündungsanteil, der die Kraftstoffeffizienz unter Berücksichtigung der mit dem Erzeugen des Ausgleichsdrehmoments in Zusammenhang stehenden Energiekosten maximiert. Ein weiterer Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik besteht darin, dass die Frequenz des Ausgleichsdrehmoments nicht der Zündungsfrequenz entsprechen kann. Beispielsweise beträgt die Zündungsfrequenz bei 1500 U/min und einem Zündungsanteil von 40% 40 Hz, jedoch kann das Ausgleichsdrehmoment eine Frequenz von 20 Hz aufweisen.A method for reducing vibrations using an electrical machine is described in U.S. Patent No. 8,015,960 , although the method differs from various embodiments of the present invention in some aspects. First, the '960 patent focuses on a control system for a variable displacement engine, not a control system for a Skip Fire engine. Furthermore, the '960 patent describes the following process: 1) determining the torque applied to a crankshaft; 2) extracting components from the torque attributable to the uneven cylinder firings in a variable displacement mode; 3) removing a specified component (a specified target torque) from the extracted component so that only the variable component remains in the extracted components; 4) Generate a vibration damping torque that counteracts the variable component generated in the third step. In other words, the vibration damping torque is designed to counteract any variation (ie after removal of the target torque) attributable to uneven cylinder firings. In various embodiments of the present invention, compensation torque is generated that does not necessarily counteract any variation attributable to uneven cylinder firings. Instead, in some embodiments, the compensating torque counteracts only part of the variation (e.g., the compensating torque can only counteract one or more of the harmonic sine functions at certain frequencies, such as the fundamental frequency, etc.). In various implementations, the compensation torque does not counter certain types of variations attributable to uneven cylinder firings, e.g. B. it cannot counteract one or more other sine functions of the harmonics. Various embodiments of the present invention further describe a control algorithm that only applies a sufficient amount of compensation torque to achieve an NVH target value. The control algorithm also selects an operational ignition component that maximizes fuel efficiency, taking into account the energy costs associated with generating the balancing torque. Another difference between the present invention and the prior art is that the frequency of the equalizing torque cannot correspond to the firing frequency. For example, the ignition frequency at 1500 rpm and an ignition share of 40% is 40 Hz, but the compensation torque can have a frequency of 20 Hz.

Obgleich die Erfindung allgemein hinsichtlich einer Verwendung eines Zündungsanteils zur Charakterisierung der Zündfolge beschrieben worden ist, ist dies nicht erforderlich. 12 zeigt eine Ausführungsform einer Antriebsstrangsteuerung 1200. Viele der verschiedenen Elemente der Antriebsstrangsteuerung 1200 sind jenen, die in Bezug auf die in 1 gezeigte Antriebsstrangsteuerung 100 gezeigt und beschrieben werden, ähnlich oder mit diesen identisch. Im Gegensatz zur Antriebsstrangsteuerung 100 zeigt 12 die Erzeugung des Steuerimpulssignals 113 direkt aus einem Drehmomentanforderungssignal 111 ohne Bezug auf einen Zündungsanteil. Stattdessen kann ein Zündfolgengenerator 1202 das Steuerimpulssignal 113 erzeugen. Das Steuerimpulssignal 113 kann aus einem Bitstrom bestehen, bei dem jede 0 eine Deaktivierung und jede 1 eine Aktivierung für die gegenwärtige Zylinderzündungsgelegenheit, die die Zündfolge definiert, anzeigt. Die jeder Zündungsgelegenheit zugeordnete Zündungsentscheidung wird vor der Zündungsgelegenheit erzeugt, um eine ausreichende Zeitspanne für die Zündungssteuerungseinheit 140 zur ordnungsgemäßen Konfiguration des Motors, beispielsweise Deaktivieren eines Zylindereinlassventils bei einer ausgelassenen Zündungsgelegenheit, bereitzustellen. Jede Zündungsgelegenheit hat eine bekannte Drehmomentsignatur in Abhängigkeit davon, ob die Zündungsgelegenheit einer Deaktivierung oder einer Aktivierung entspricht, und den Einstellungen der Antriebsstrangparameter, die durch das Antriebsstrangparametereinstellmodul 116 definiert werden.Although the invention has been described generally in terms of using an ignition component to characterize the firing order, this is not necessary. 12 shows an embodiment of a powertrain control 1200 , Many of the different elements of powertrain control 1200 are those who are in relation to the in 1 Powertrain control shown 100 shown and described, similar or identical to these. In contrast to powertrain control 100 shows 12 the generation of the control pulse signal 113 directly from a torque request signal 111 without reference to an ignition component. Instead, a firing order generator 1202 the control pulse signal 113 produce. The control pulse signal 113 may consist of a bit stream where every 0 indicates a deactivation and every 1 an activation for the current cylinder firing opportunity that defines the firing order. The firing decision associated with each firing opportunity is generated prior to the firing opportunity by a sufficient amount of time for the ignition control unit 140 to properly configure the engine, such as deactivating a cylinder intake valve in the event of a missed ignition opportunity. Each ignition opportunity has a known torque signature depending on whether the ignition opportunity corresponds to a deactivation or an activation and the settings of the powertrain parameters by the powertrain parameter setting module 116 To be defined.

Die Zündfolge und das Ausgleichsdrehmoment können unter Verwendung verschiedener Verfahren bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform kann kurzfristige modellprädiktive Regelung, die Abgleichen des angeforderten und des bereitgestellten Drehmoments, der NVH und Energiekosten, die mit der Erzeugung des Ausgleichsdrehmoments als Teil des Optimierungsproblems in Zusammenhang stehen, umfasst, verwendet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die modellprädiktive Regelung ein Verfahren zur optimalen Regelung, das unkompliziert Systeme mit multiplen Leistungskriterien unter Verwendung einer kurzfristigen Berechnung der optimalen Regelung behandelt. Bei verschiedenen Implementierungen dieses Verfahrens wird eine diskrete Optimierung bei jeder Verwendung neuer Systemgrößen zur Berechnung der besten Systemeingaben durchgeführt, um das geregelte System zum gegenwärtigen Zeitpunkt anzuwenden. Das Verfahren löst wiederholend diese Optimierung jedes Mal, wenn eine neue Eingabe gewünscht wird. Eingaben in das Modell können das angeforderte Drehmoment, die mit Deaktivierungen und Aktivierungen in Zusammenhang stehende Drehmomentsignatur, das angemessene NVH-Ausmaß, das akzeptable Emissionsniveau und Energiekosten und Energie-/Leistungsauflagen, die mit der Erzeugung eines Ausgleichsdrehmoments im Zusammenhang stehen, umfassen. Modellvariablen können unter anderem die Motordrehzahl, die Getriebegangstellung, Motor- und Umgebungstemperatur, Straßenbedingungen und Motorparameter, wie z. B. MAP, Ventilsteuerzeiten und Zündzeitpunktsteuerung umfassen.The firing order and the compensation torque can be determined using various methods. In one embodiment, short-term model predictive control that balances requested and provided torque, NVH, and energy costs associated with generating the balancing torque as part of the optimization problem may be used. In various embodiments, model predictive control is an optimal control method that easily treats systems with multiple performance criteria using a short-term calculation of the optimal control. In various implementations of this method, discrete optimization is performed each time new system sizes are used to compute the best system inputs to apply the regulated system at the current time. The process repeats this optimization every time a new input is requested. Inputs to the model may include the requested torque, torque signature associated with deactivations and activations, the appropriate NVH level, the acceptable level of emissions and energy costs, and energy / performance constraints associated with generating a balancing torque. Model variables can include engine speed, gear position, engine and ambient temperature, road conditions, and engine parameters such as: B. MAP, valve timing and ignition timing control include.

Die Anwendung dieses Steuerverfahrens kann Bestimmen und Bewerten verschiedener Kombinationen aus Antriebsstrangparametern, Ausgleichsdrehmomenten und Zündfolgen, die das angeforderte Drehmoment bereitstellen, bei jeder Zündungsgelegenheit in dem Zündfolgengenerator 1202 umfassen. Der Zündfolgengenerator 1202 kann dann in Abhängigkeit von den Systemauflagen eine Zündfolge erzeugen, die optimale/verbesserte Kraftstoffökonomie mit annehmbaren NVH bereitstellt. Dieses Steuerverfahren ist besonders dann nützlich, wenn die Zündfolge nicht periodisch ist, wie z. B. während eines Übergangs zwischen Zündfolgen, der mit wechselnden Drehmomentanforderungen 111 in Zusammenhang steht, trifft aber natürlich auch genauso auf gleichmäßige Drehmomentanforderungen zu. Hier kann sich kurzfristig auf Zündungsentscheidungen beziehen, die getroffen, jedoch noch nicht implementiert wurden. Dies kann im Bereich von 4 bis 8 Zündungsgelegenheiten liegen, da diese Entscheidungen vor ihrer Implementierung bekannt sind, kann das Ausgleichsdrehmoment im Voraus berechnet werden. Auflagen bezüglich des Ausgleichsdrehmoments können maximal zulässige Drehmomentstärken und Frequenzbereitstellungsbeschränkungen umfassen. Energiespeicherungsauflagen können die gegenwärtige Energiespeicherungsausnutzung sowie die maximale Leistungsübertragung von der Energiespeicherungsvorrichtung umfassen.Applying this control method can determine and evaluate various combinations of powertrain parameters, balancing torques, and firing sequences that provide the requested torque on every firing occasion in the firing sequence generator 1202 include. The firing order generator 1202 can then, depending on the system requirements, generate an ignition sequence that provides optimal / improved fuel economy with acceptable NVH. This control method is particularly useful when the firing order is not periodic, e.g. B. during a transition between firing sequences, with changing torque requirements 111 related, but of course also applies to uniform torque requirements. This may refer to ignition decisions that have been made but have not yet been implemented. This can range from 4 to 8 firing opportunities, since these decisions are known prior to their implementation, the compensation torque can be calculated in advance. Compensatory torque requirements may include maximum allowable torque levels and frequency provision restrictions. Energy storage requirements may include current energy storage utilization as well as maximum power transfer from the energy storage device.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Adaptivfilter(AF)-Vorwärtsregelungs(FF - Feed Forward)-System zur Dämpfung unerwünschter Drehmomentschwingungen, die durch Verbrennungsereignisse verursacht werden, verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die AF-FF-Steuerung aus der Tatsache Nutzen ziehen, dass die Zündfolge und die resultierenden Drehmomentstörungen klar definiert werden. 13 zeigt ein schematisches Diagramm einer AF-FF-Steuerung. Die Aufgabe der AF-FF-Steuerung besteht darin eine Störung bei einem System von Interesse zu dämpfen, und die AF-FF-Steuerung löst diese Aufgabe durch Erzeugen eines störungsaufhebenden Signals, das der Störung bei Anwendung auf das System entgegenwirkt. In diesem Fall ist die Störung die Variation des Motordrehmoments 1310 von seinem Mittelwert. Eine störungsaufhebende Signalfilterausgabe 1314 wird durch ein Digitalfilter 1304 basierend auf einem eingegebenen störungskorrelierten Signal 1312 erzeugt. Das störungskorrelierte Signal 1312 kann einen Mittelwert von null aufweisen, um das durchschnittliche Antriebsstranggesamtausgangsdrehmoment nicht zu verändern. Das störungskorrelierte Signal 1312 enthält Informationen bezüglich der erwarteten Störung mit einem gewissen Zeitvorlauf. Dieses Signal 1312 kann auf einer Zündfolge und geschätzten Drehmomentsignaturen, die mit Deaktivierungen und Aktivierungen in Zusammenhang stehen, basieren. Die Zündfolge kann unter Verwendung einer Drehmomentanforderung, eines Zündungsanteils, eines Sigma-Delta-Filters, einer Nachschlagetabelle, einer Zustandsmaschine oder durch irgendein anderes Mittel abgeleitet werden. Die Filterausgabe 1314 kann in ein Ausgleichsdrehmomentmodul 1302 eingegeben werden, das ein Ausgleichsdrehmoment 1316 erzeugt. Das Ausgleichsdrehmomentmodul 1302 stellt die dynamische Reaktion eines Motors/Generators oder eines beliebigen anderen Systems, das ein Ausgleichsdrehmoment zuführt, das jegliche Reaktionsverzögerungen oder Beschränkungen umfasst, zur Erzeugung des gewünschten Ausgleichsdrehmoments 1316 dar. Das Ausgleichsdrehmoment 1316 wird mit dem Motordrehmoment 1310 an einer Summierstelle 1318 kombiniert. Die Summierstelle 1318 gibt ein Lieferdrehmoment 1320 an den Antriebsstrang aus. Die Summierstelle 1318 zeigt die Subtraktion des Ausgleichsdrehmoments 1316 von dem Motordrehmoment 1310. Es versteht sich, dass das Ausgleichsdrehmoment bei weiteren Ausführungsformen die entgegengesetzte Polarität aufweisen kann und das Ausgleichsdrehmoment zu dem Motordrehmoment addiert wird.In another embodiment, an adaptive filter (AF) feed forward (FF) system can be used to dampen undesirable torque vibrations caused by combustion events. In some embodiments, the AF-FF control can take advantage of the fact that the firing order and the resulting torque disturbances are clearly defined. 13 shows a schematic diagram of an AF-FF controller. The task of the AF-FF controller is to mitigate interference in a system of interest, and the AF-FF controller accomplishes this task by generating a noise-canceling signal that counteracts the interference when applied to the system. In this case, the disturbance is the variation of the engine torque 1310 from its mean. A noise filter signal output 1314 is through a digital filter 1304 based on an input interference-correlated signal 1312 generated. The interference correlated signal 1312 may have an average of zero so as not to change the average total powertrain output torque. The interference correlated signal 1312 contains information regarding the expected disturbance with a certain lead time. This signal 1312 can be based on firing order and estimated torque signatures associated with deactivations and activations. The firing order can be derived using a torque request, a firing fraction, a sigma-delta filter, a lookup table, a state machine, or by any other means. The filter output 1314 can be in a balancing torque module 1302 can be entered, which is a compensation torque 1316 generated. The compensation torque module 1302 represents the dynamic reaction of a motor / generator or one any other system that applies a compensation torque that includes any response delays or restrictions to produce the desired compensation torque 1316 The compensation torque 1316 becomes with the engine torque 1310 at a summing point 1318 combined. The summing point 1318 gives a delivery torque 1320 to the drive train. The summing point 1318 shows the subtraction of the compensation torque 1316 from the engine torque 1310 , It is understood that the compensation torque may have the opposite polarity in further embodiments and the compensation torque is added to the motor torque.

Gewichtungen genannte Adaptivfilterparameter können durch ein Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 aktualisiert werden, das einen adaptiven Algorithmus zur Reduzierung der Unterschiede zwischen dem Ausgleichsdrehmoment 1316 und der Störung auf ein Minimum verwendet, wobei das Motordrehmoment 1310 weniger als der Mittelwert beträgt, um das Lieferdrehmoment 1320 auszugleichen. Das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 verwendet ein Modell eines Ausgleichsdrehmomentmoduls 1302 und Eingaben von sowohl des Lieferdrehmoments 1320 als auch des störungskorrelierten Signals 1312 zur Bestimmung der angemessenen Gewichtungen. Die Reduzierung auf ein Minimum kann Reduzieren einer mittleren quadratischen Differenz zwischen den Signalen auf ein Minimum umfassen, obwohl andere Kriterien zur Reduzierung auf ein Minimum verwendet werden können.Adaptive filter parameters called weights can be adjusted by a weight update module 1306 be updated using an adaptive algorithm to reduce the differences between the balancing torque 1316 and the disturbance to a minimum, with the engine torque 1310 is less than the mean to the delivery torque 1320 compensate. The weight update module 1306 uses a model of a balancing torque module 1302 and inputs of both the delivery torque 1320 as well as the interference-correlated signal 1312 to determine the appropriate weights. Reducing to a minimum may include reducing an average squared difference between the signals to a minimum, although other minimizing criteria can be used.

Graphen, die das Zeitverhalten der verschiedenen Signale in 13 darstellen, werden zum besseren Verständnis und zur besseren Erläuterung des Betriebs der beispielhaften Antriebsstrangsteuerung 1300 gezeigt. Der Graph 1311 des Motordrehmoments stellt Schwingungen bei der Motordrehmomentabgabe ähnlich jenen, die zuvor in 8 gezeigt wurden, dar. Die störungskorrelierte Signalkurve 1313 zeigt ein geschätztes Signal der Störung beim Motordrehmoment, das zur Reduzierung von Variationen bei dem bereitgestellten Drehmoment 1320 auf ein Minimum nötig wird. Diese Schätzung reflektiert die Skip Fire-Beschaffenheit der Zündungen, so dass es dem Digitalfilter 1304 die notwendigen Frequenzkomponenteninformationen bereitstellt, was dazu führt, dass die Filterausgabe 1314 die ordnungsgemäßen Frequenzkomponenten aufweist. Basierend auf den verschiedenen Gewichtungen, die mit der Größe und der Phasenantwort des Filters in Zusammenhang stehen, steuert das Digitalfilter 1304 adaptiv die Filterausgabe 1314 dahingehend, Störungen bei dem bereitgestellten Drehmoment 1320 auf ein Minimum zu reduzieren. Der Graph 1315 der Filterausgabe stellt dar, wie das störungskorrelierte Signal 1312 durch das Digitalfilter 1304 modifiziert wird. Die Filterausgabe 1314 wird in das Ausgleichsdrehmomentmodul 1302, das einen Motor/Generator oder ein ähnliches System, das Drehmoment erzeugen oder absorbieren kann, umfasst, eingegeben. Das Ausgleichsdrehmomentmodul 1302 gibt ein Ausgleichsdrehmoment 1316 aus, das in dem Graphen 1317 dargestellt ist. Der Graph 1317 stellt dar, wie das Ausgleichsdrehmoment 1316 mit den Variationen beim Motordrehmoment 1310 übereinstimmt und diese aufhebt. Wenn das Ausgleichsdrehmoment und das Motordrehmoment in der Summierstelle 1318 kombiniert werden, weist das resultierende Lieferdrehmoment 1320 relativ geringe Drehmomentvariationen auf, wie in Graph 1321 dargestellt ist.Graphs showing the time behavior of the different signals in 13 represent, for better understanding and better explanation of the operation of the exemplary powertrain control 1300 shown. The graph 1311 of engine torque represents vibrations in engine torque output similar to those previously described in 8th were shown. The interference-correlated signal curve 1313 shows an estimated signal of the disturbance in engine torque, which is used to reduce variations in the torque provided 1320 to a minimum. This estimate reflects the skip fire nature of the ignitions, making it the digital filter 1304 provides the necessary frequency component information, which results in the filter output 1314 has the proper frequency components. The digital filter controls based on the various weightings that are related to the size and phase response of the filter 1304 adaptive the filter output 1314 in that, disturbances in the torque provided 1320 to a minimum. The graph 1315 the filter output represents how the noise correlated signal 1312 through the digital filter 1304 is modified. The filter output 1314 is in the compensation torque module 1302 that includes a motor / generator or similar system that can generate or absorb torque. The compensation torque module 1302 gives a compensation torque 1316 from that in the graph 1317 is shown. The graph 1317 represents how the compensation torque 1316 with the variations in engine torque 1310 matches and cancels them. If the compensation torque and the motor torque in the summing point 1318 be combined, the resulting delivery torque 1320 relatively small torque variations, as in graph 1321 is shown.

Ein Vorteil verschiedener Implementierungen der AF-FF-Regelung besteht darin, dass sie, da es sich um eine Vorwärtsregelung handelt, jegliche Störung bei dem Antriebsstrangdrehmoment innerhalb der Bandbreite des Moduls für das Ausgleichsdrehmoment beseitigen oder zumindest auf ein Minimum reduzieren kann, vorausgesetzt, dass der zeitliche Vorlauf des störungskorrelierten Signals 1312 bezogen auf die Störung größer als die Verzögerung ist, die durch das Ausgleichsdrehmomentmodul 1302 und Filterberechnungen in dem Digitalfilter 1304 verursacht wird. Einstellung der Gewichtungen, die in dem Digitalfilter 1304 verwendet werden, erfolgt vergleichsweise langsamer als die Änderung der Störung, jedoch wird dadurch die Fähigkeit des Reglers 1300 zur Dämpfung der Störung nicht eingeschränkt. Der adaptive Algorithmus bestimmt die Antriebsstrangcharakteristiken bezüglich des störungskorrelierten Signals 1312 und der tatsächlichen Störung (Variation beim Motordrehmoment 1310) sowie der Sekundärpfaddynamik, die mit dem Ausgleichsdrehmomentmodul 1302 assoziiert ist, die festgelegt sind oder deren Änderungsrate viel langsamer als die der Störung ist.An advantage of various implementations of the AF-FF control is that, since it is a feedforward control, it can eliminate or at least minimize any disturbance in the powertrain torque within the bandwidth of the compensation torque module, provided that the Advance in time of the interference-correlated signal 1312 related to the disturbance is greater than the delay caused by the balancing torque module 1302 and filter calculations in the digital filter 1304 is caused. Setting the weights in the digital filter 1304 are used is comparatively slower than the change in the disturbance, however, this will affect the ability of the controller 1300 not limited to dampening the interference. The adaptive algorithm determines the powertrain characteristics with respect to the disturbance-correlated signal 1312 and the actual disturbance (variation in engine torque 1310 ) as well as the secondary path dynamics with the compensation torque module 1302 associated, which are fixed or whose rate of change is much slower than that of the disturbance.

Eine Eingabe in sowohl die Adaptivfiltervorwärtsregelung als auch die kurzfristige modellprädiktive Regelung kann die Drehmomentsignatur, die mit Zylinderdeaktivierungen und -aktivierungen in Zusammenhang steht, sein. 14 zeigt beispielhafte Drehmomentsignaturen, die mit der Kurve 1410 für Aktivierungen und der Kurve 1420 für keine Aktivierungen (Deaktivierungen) in Zusammenhang stehen. Diese beispielhaften Kurven stellen die einem Zylinder zugeordnete normierte Drehmomentabgabe über einen Arbeitszyklus von 720 Grad Kurbelwellendrehung dar. Diese beispielhaften Drehmomentsignaturen können skaliert und basierend auf den Motorparametern eingestellt werden. Das Gesamtmotordrehmoment ergibt sich aus der Summe des durch alle Zylinder erzeugten Drehmoments. Das geschätzte Gesamtmotordrehmoment kann dann als Teil einer kurzfristigen modellprädiktiven Regelung oder eines Adaptivfiltervorwärtsregelungssystems verwendet werden.An input to both the adaptive filter feed forward control and the short term model predictive control can be the torque signature associated with cylinder deactivations and activations. 14 shows exemplary torque signatures with the curve 1410 for activations and the curve 1420 for no activations (deactivations) related. These exemplary curves represent the normalized torque output assigned to a cylinder over a working cycle of 720 degrees crankshaft rotation. These exemplary torque signatures can be scaled and set based on the engine parameters. The total engine torque results from the sum of the torque generated by all cylinders. The estimated total engine torque can then be used as part of a short term model predictive control or an adaptive filter feed forward system.

Adaptivregelung adaptive control

Die mit Bezug auf 4-11 beschriebenen Steuerungs-/Regelungsverfahren funktionieren bei stabilem Betrieb recht gut; allerdings hängen sie von der Genauigkeit des zugrundeliegenden Modells für Motordrehmoment und Hilfsdrehmoment ab, um eine optimale Kraftstoffeffizienz mit akzeptablem NVH bereitzustellen. Ein adaptives Regelungsverfahren überwindet diese Beschränkungen. Bei adaptiver Regelung adaptiert oder modifiziert ein Regler seine Regelcharakteristik auf der Grundlage der beobachteten Charakteristik der Regelungsaufgabe, die variiert oder anfangs unsicher ist. Bei der vorliegenden Erfindung verwendet die adaptive Regelung ein NVH-Niveau zum Modifizieren der Regelsignale an die Hilfsdrehmomentquelle/-senke, um NVH auf ein akzeptables Niveau zu bringen, während kraftstoffeffizienter Betrieb geboten wird.The related to 4-11 The control methods described work quite well with stable operation; however, they depend on the accuracy of the underlying engine torque and auxiliary torque model to provide optimal fuel efficiency with acceptable NVH. An adaptive control procedure overcomes these restrictions. With adaptive control, a controller adapts or modifies its control characteristic based on the observed characteristic of the control task, which varies or is initially uncertain. In the present invention, adaptive control uses an NVH level to modify the control signals to the auxiliary torque source / sink to bring NVH to an acceptable level while offering fuel efficient operation.

Eine Art einer adaptiven Regelung ist eine Adaptivfiltervorwärtsregelung bzw. AF-FF-Regelung. Bei AF-FF wird ein Filter, das die Regelsystemantwort beeinflusst, modifiziert, d. h. adaptiert, auf der Grundlage einer erfassten Ausgabe. Die Systemcharakteristika variieren auf der Grundlage der erfassten Ausgabe, d. h. des adaptiven Filters. Typische Änderungen an den Filtercharakteristika sind im Vergleich mit Variationen der erfassten Ausgabe relativ langsam.One type of adaptive control is an adaptive filter feedforward control or AF-FF control. In AF-FF, a filter that influences the control system response is modified, i. H. adapted based on a captured output. The system characteristics vary based on the detected output, i.e. H. of the adaptive filter. Typical changes to the filter characteristics are relatively slow compared to variations in the captured output.

Bei einer Ausführungsform wird AF-FF-Regelung in einem Mikro-Hybridfahrzeug verwendet, das einen Verbrennungsmotor und einen Motor/Generator aufweist, die mit einem gemeinsamen Antriebsstrang verbunden sind. Der Motor/Generator kann Drehmomentschwingungen entgegenwirken, die durch Verbrennungsereignisse in gezündeten Arbeitskammern verursacht werden, und kann somit die Drehmomentschwingungen im Antriebsstrang bedämpfen. Der Motor/Generator kann auch anderen Schwingungen als Antriebsstrangbelastungen entgegenwirken, wie jenen von ausgelassenen Arbeitskammern, einem Nockenwellenantrieb, etc; allerdings sind diese Schwingungen in ihrer Stärke tendentiell kleiner als jene, die von einer aktivierten Arbeitskammer herrühren. Bei einer Ausführungsform kann das Ausgleichsdrehmoment beispielsweise durch einen Elektromotor/Generator erzeugt werden, der einen Kondensator aufweist, der als eine Energiespeicherungs-/-auffang-/-freigabevorrichtung dient. Ein Vorteil einer AF-FF-Regelung besteht darin, dass sie irgendeine Ungenauigkeit der Dynamik von einem Abschwächbefehl bis zu dem tatsächlich an die Kurbelwelle angelegten Ausgleichsdrehmoment kompensieren kann. Sie kann auch beim Kompensieren von Änderungen der Antriebsstrangleistungsfähigkeit aufgrund von Verschleiß oder anderer Faktoren helfen. AF-FF-Regelung arbeitet auch nahtlos bei sowohl stabilen als auch transienten Bedingungen, wie etwa während eines Zündungsanteilübergangs.In one embodiment, AF-FF control is used in a micro-hybrid vehicle that has an internal combustion engine and a motor / generator that are connected to a common drive train. The motor / generator can counteract torque vibrations that are caused by combustion events in ignited working chambers and can therefore dampen the torque vibrations in the drive train. The motor / generator can also counteract vibrations other than driveline loads, such as those from skipped working chambers, a camshaft drive, etc; however, these vibrations tend to be smaller in strength than those resulting from an activated work chamber. In one embodiment, the compensation torque can be generated, for example, by an electric motor / generator that has a capacitor that serves as an energy storage / collection / release device. An advantage of an AF-FF control is that it can compensate for any inaccuracy in dynamics from a weakening command to the compensation torque actually applied to the crankshaft. It can also help compensate for changes in powertrain performance due to wear or other factors. AF-FF control also works seamlessly in both stable and transient conditions, such as during a spark transition.

Bei einem Beispiel für ein solches Mikro-Hybrid-System kann ein Verbrennungsmotor ein Vierzylinder-Viertaktmotor sein, der fähig dazu ist, eine maximale Leistungsabgabe von 200 PS (≈150 kW) zu liefern. Hilfsleistung kann von einem Elektromotor/Generator zugeliefert/abgezogen werden, kann eine maximale stabile Abgabe von 10% oder weniger als dieser Wert, d. h. ≤ 15kW, aufweisen. Der Elektromotor/Generator kann elektrisch mit einem Kondensator zur Energiespeicherung verbunden sein. Die Kondensator-Energiespeicherungs-/Freigabekapazität kann unter Normalbetrieb nur ausreichend sein zum Abschwächen der Variation des Drehmoments, die durch eine Zündfolge erzeugt wird. Ein mit 1000 U/min laufender Motor weist alle 30 ms eine Zündgelegenheit auf. Die Maximalenergie, die ein 15 kW-Motor in diesem Zeitraum liefern kann, beträgt 450 J. Um Drehmomentschwingungen zu reduzieren, würde der Motor/Generator in der Praxis nicht für den größten Teil dieses Zeitraums mit seiner Maximalausgabe arbeiten, so dass die tatsächlich gelieferte oder gespeicherte Energie kleiner als dieser Wert sein kann, beispielsweise 1/3 oder 150 J. Um diese Energie in einem Kondensator zu speichern, gibt es eine Abwägung zwischen der Kondensatorspannung, der zulässigen Energieabzugsmenge und der Kondensatorkapazität. Beispielsweise kann der Kondensator eine Kapazität von 0,3 F aufweisen und bei einer Spitzenspannung von 125 V betrieben werden. Während Normalbetriebs kann die Kondensatorspannung zwischen 120 V und 125 V fluktuieren, wenn Energie in dem Kondensator gespeichert und von diesem freigegeben wird, eine Nettoänderung von ungefähr 184 J, geringfügig mehr als die 150 J Schätzung aus der früheren Berechnung. Betrieb mit einer relativ kleinen Absenkung der Kondensatorspannung von ihrem Spitzenwert ist vorteilhaft, da diese im Allgemeinen den Wirkungsgrad des Motor/Generators verbessert. Beispielsweise kann die Kondensatorspannung um nicht mehr als 2%, 4% oder 10% von dessen Maximalwert variieren, da dieser Energie speichert und freigibt, um Motordrehmomentschwingungen zu bedämpfen. Es versteht sich, dass die hier angegebenen Werte nur beispielhaft sind und die aktuelle Erfindung mit sowohl größeren als auch kleineren Verbrennungsmotoren, Motor/Generatoren und Speicherungskondensatoren verwendet werden kann. Die Kondensatorspitzenspannung kann höher oder niedriger als 125 V sein, wie etwa 300 V, 48 V oder irgendeine andere Spannung.In one example of such a micro-hybrid system, an internal combustion engine may be a four-cylinder, four-stroke engine capable of delivering a maximum output of 200 horsepower (≈150 kW). Aid can be supplied / subtracted from an electric motor / generator, a maximum stable output of 10% or less than this value, i. H. ≤ 15kW. The electric motor / generator can be electrically connected to a capacitor for energy storage. Under normal operation, the capacitor energy storage / release capacity can only be sufficient to attenuate the variation in torque that is generated by an ignition sequence. An engine running at 1000 rpm has an ignition opportunity every 30 ms. The maximum energy that a 15 kW motor can deliver during this period is 450 J. In order to reduce torque fluctuations, the motor / generator would in practice not work with its maximum output for most of this period, so that the actually delivered or stored energy can be less than this value, for example 1/3 or 150 J. In order to store this energy in a capacitor, there is a trade-off between the capacitor voltage, the permissible amount of energy drawn off and the capacitor capacity. For example, the capacitor may have a capacitance of 0.3 F and be operated at a peak voltage of 125 V. During normal operation, the capacitor voltage may fluctuate between 120 V and 125 V when energy is stored in and released from the capacitor, a net change of approximately 184 J, slightly more than the 150 J estimate from the previous calculation. Operation with a relatively small drop in capacitor voltage from its peak value is advantageous since it generally improves the efficiency of the motor / generator. For example, the capacitor voltage cannot vary by more than 2%, 4%, or 10% from its maximum value because it stores and releases energy to dampen motor torque vibrations. It is understood that the values given here are only exemplary and the current invention can be used with both larger and smaller internal combustion engines, motor / generators and storage capacitors. The capacitor peak voltage can be higher or lower than 125 V, such as 300 V, 48 V, or any other voltage.

Zusätzlich kann eine Batterie zu dem Kondensator parallel geschaltet werden, um ein größere Energiespeicherung zu ermöglichen. Die Batterie kann zum Speichern von Energie von einem regenerativen Bremssystems verwendet werden und/oder kann Teil eines Stopp-/Startsystems sein, das den Motor abschaltet, wenn keine Drehmomentanforderung besteht. Bei manchen Ausführungsformen kann ein elektrisches System verwendet werden, das mit Spitzenspannungen von weniger als 60 V arbeitet. Diese Niederspannungssysteme sind vorteilhaft, da mit Isolation der elektrischen Systemelemente verbundene Kosten aufgrund der niedrigeren Spannung niedriger sind. Insbesondere kann eine Batterie, die mit einer Nennspannung von 48 V arbeitet, verwendet werden. Solche eine Batterie kann eine Batteriechemie aufweisen, die schnelles und effizientes Laden und Entladen erlaubt. Beispielhafte Arten von Batteriechemie beinhalten unter anderem Lithiumtitanat, Lithiumeisenphosphat, Lithiumeisenmanganphosphat, Nickelmangankobalt oder irgendeine andere Art von schnellladender/-entladender Batteriechemie. Die Batteriebestandteile können als kleine Teilchen, beispielsweise Nanoteilchen angeordnet sein, um das für chemische Reaktionen verfügbare Oberflächengebiet zu vergrößern, um die Lade-/Entladerate zu erhöhen. Eine beispielhafte Batterie, die verwendet werden kann, ist eine 8 Ah UltraPhosphate-Batterie, die von A123-Systems aus Livonia, Michigan erhältlich ist. Solch eine Batterie weist eine Gesamtenergiespeicherungskapazität von ungefähr 1,3 MJ auf, so dass sie sowohl zum Starten einer Verbrennung, für regeneratives Bremsen als auch als die Energiequelle/-senke beim Zuführen eines Ausgleichsdrehmoments verwendet werden kann.In addition, a battery can be connected in parallel to the capacitor in order to enable greater energy storage. The battery can be used to store energy from a regenerative Brake system are used and / or can be part of a stop / start system that switches off the engine when there is no torque request. In some embodiments, an electrical system that operates with peak voltages less than 60 V can be used. These low voltage systems are advantageous because the costs associated with isolating the electrical system elements are lower due to the lower voltage. In particular, a battery that works with a nominal voltage of 48 V can be used. Such a battery can have a battery chemistry that allows quick and efficient charging and discharging. Exemplary types of battery chemistry include, among others, lithium titanate, lithium iron phosphate, lithium iron manganese phosphate, nickel manganese cobalt, or any other type of fast-charging / discharging battery chemistry. The battery components can be arranged as small particles, for example nanoparticles, in order to enlarge the surface area available for chemical reactions in order to increase the charge / discharge rate. An exemplary battery that can be used is an 8 Ah UltraPhosphate battery available from A123-Systems of Livonia, Michigan. Such a battery has a total energy storage capacity of approximately 1.3 MJ, so that it can be used both to start combustion, for regenerative braking, and as the energy source / sink when balancing torque is applied.

Obgleich ein elektrisches System, das nur eine Batterie als das Energiespeicherungselement verwendet, verwendet werden kann, besteht ein Vorteil beim Verwenden eines Kondensators zur Energiespeicherung darin, dass der Umlaufwirkungsgrad der Energiespeicherung in einen und Freigeben von Energie aus einem Kondensator typischerweise höher ist als in einer Batterie, beispielsweise 80% gegenüber 50%. Somit kann die Batterie verwendet werden, wenn die Energiespeicherungsbedürfnisse größer sind, und der Kondensator verwendet werden kann, wenn die Energiespeicherungsbedürfnisse moderat sind, wie etwa beim Bedämpfen der Drehmomentschwingungen eines Verbrennungsmotors.Although an electrical system using only a battery as the energy storage element can be used, an advantage of using a capacitor for energy storage is that the circulating efficiency of storing and releasing energy from a capacitor is typically higher than in a battery , for example 80% versus 50%. Thus, the battery can be used when the energy storage needs are greater, and the capacitor can be used when the energy storage needs are moderate, such as damping the torque vibrations of an internal combustion engine.

Die exakte Anordnung des Motor/Generators und deren Beziehung mit dem Antriebsstrang kann weithin variieren. Beispielsweise kann der Motor/Generator entweder zwischen den Motor und die Räder oder motorseitig gegenüber den Rädern mechanisch in den Antriebsstrang eingekoppelt sein. Der Motor/Generator kann über ein Riemen-Scheibe-System, ein Ketten-Ritzel-System, ein Zahnradsystem gekoppelt sein oder kann direkt in den Antriebsstrang geschaltet sein. Systeme mit einem durch einen Nebenaggregateantriebsriemen an die Kurbelwelle gekoppelten Motor/Generator, allgemein als ein Frontend-Nebenaggregateantriebsriemen (FEAD-Riemen) bezeichnet, können kostengünstig sein, wenn sie mit einem 48 V Batteriesystem in einem Mikro- oder Mild-Hybrid-System kombiniert werden.The exact arrangement of the motor / generator and its relationship with the drive train can vary widely. For example, the motor / generator can either be mechanically coupled into the drive train between the motor and the wheels or on the motor side opposite the wheels. The motor / generator can be coupled via a belt-pulley system, a chain-pinion system, a gearwheel system or can be connected directly to the drive train. Systems with a motor / generator coupled to the crankshaft by an accessory drive belt, commonly referred to as a front end accessory drive belt (FEAD belt), can be inexpensive when combined with a 48 V battery system in a micro or mild hybrid system ,

Der Motor/Generator kann ein Wechselstrom-Induktions-Elektromotor/Generator sein, der vorteilhafterweise ein hohes Drehmoment erzeugen kann und symmetrisch als ein Motor oder ein Generator arbeiten kann. Andere Arten von Elektromotor/Generatoren können verwendet werden; beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor/-generator mit vergrabenen Permanentmagneten, ein bürstenloser Gleichstrommotor/-generator mit Oberflächenpermanentmagneten, ein geschalteter Reluktanzmotor/-generator oder irgendeine andere Art eines Motor/Generators. Alle diese Motor/Generator-Arten sind beim Umwandeln mechanischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt sehr effizient. Umwandlungswirkungsgrade liegen allgemein höher als 80%. Vorteilhafterweise liefert ein bürstenloser Gleichstrommotor/-generator mit vergrabenen Permanentmagneten einen Betrieb mit sehr hohem Wirkungsgrad, typischerweise im Bereich von 92-95%. Eine weitere Überlegung bei Auswahl eines Elektromotor/Generators ist dessen Betriebsdrehzahlbereich. Vorteilhafterweise kann ein geschalteter Reluktanzmotor/-generator über einen breiteren Drehzahlbereich betrieben werden als einige der anderen Motor/Generator-Arten. Die ist insbesondere in einer PO-Hybrid-Architektur von Vorteil, bei der der Verbrennungsmotor und der Motor/Generator mittels eines Riemens in einem Frontend-Nebenaggregateantrieb (FEAD) verbunden sind und mit derselben Drehzahl drehen.The motor / generator can be an AC induction electric motor / generator that can advantageously generate high torque and can work symmetrically as a motor or a generator. Other types of electric motor / generators can be used; for example, a brushless DC motor / generator with buried permanent magnets, a brushless DC motor / generator with surface permanent magnets, a switched reluctance motor / generator, or any other type of motor / generator. All of these motor / generator types are very efficient in converting mechanical energy into electrical energy and vice versa. Conversion efficiencies are generally higher than 80%. Advantageously, a brushless DC motor / generator with buried permanent magnets provides very high efficiency operation, typically in the range of 92-95%. Another consideration when choosing an electric motor / generator is its operating speed range. A switched reluctance motor / generator can advantageously be operated over a wider speed range than some of the other motor / generator types. This is particularly advantageous in a PO hybrid architecture, in which the internal combustion engine and the motor / generator are connected by means of a belt in a front-end accessory drive (FEAD) and rotate at the same speed.

Viel der bisherigen Erörterung konzentrierte sich auf Optimieren der Kraftstoffeffizienz während stabiler oder nominal stabiler Betriebsbedingungen. Ein akzeptables Niveau von NVH oder irgendeinem anderen Parameter kann ausgewählt werden und ein Algorithmus, der Energieeffizienz maximierte durch Aufsummieren der Beiträge des Verbrennungsmotors und des Elektromotor/Generators, wurde implementiert. Allerdings variiert in einem normalen Fahrzyklus das angeforderte Drehmoment zum Betreiben des Fahrzeugs nahezu kontinuierlich mit wechselnden Fahrbedingungen. In einem herkömmlich gesteuerten Verbrennungsmotor mit Otto-Zyklus ist die Drosselklappensteuerung der Primärmechanismus zum Kontrollieren des Motorausgabedrehmoments. In einem Otto-Motor mit Skip-Fire-Steuerung ist Steuern des Zündungsanteils oder der Zünddichte der Primärmechanismus zur Kontrolle des Motorausgabedrehmoments. Um den spezifischen Kraftstoffverbrauch (brake specific fuel consumption - BSFC) zu minimieren und somit die Kraftstoffeffizienz zu optimieren, ist es allgemein wünschenswert, den Motor bei oder nahe bei weitoffener Drosselklappe zu betreiben, um Pumpverluste zu minimieren. Wie oben beschrieben wurde, wird während Skip Fire-Betriebs Betrieb bei gewissen Zündungsanteilen, die gewünschte NHV-Charakteristika liefern, bevorzugt. Diese wünschenswerten Zündungsanteile sind tendenziell einfache Brüche, die einen kleinen Nenner aufweisen, wie etwa ½, 1/3, 2/3, ¼, ¾, 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 1/6 usw. Viel von der bisherigen Erörterung konzentrierte sich auf Optimieren der Kraftstoffeffizienz durch Auswählen der Zündungsanteil- und Ausgleichsdrehmomentkombination, die das angeforderte Drehmoment unter Verwendung eines dieser Zündungsanteilniveaus liefert. Um sich allerdings an Änderungen des erforderlichen Motorausgangsdrehmoments anzupassen, muss der Motor zwischen diesen verschiedenen Zündungsanteilniveaus umschalten oder übergehen. Während eines normalen Fahrzyklus, wie etwa eines FTP(Federal Test Protocol)-Kraftstoffeffizienz-Testzyklus kann der Motor ungefähr 20% seiner Zeit mit Übergehen zwischen verschiedenen Zündungsanteilniveaus verbringen. Es ist somit wichtig, die Kraftstoffeffizienz während dieser Übergänge zu optimieren, während gleichzeitig eine akzeptable NVH-Leistungsfähigkeit bereitgestellt wird.Much of the discussion so far has focused on optimizing fuel efficiency during stable or nominally stable operating conditions. An acceptable level of NVH or any other parameter can be selected and an algorithm that maximizes energy efficiency by summing up the contributions of the engine and the electric motor / generator has been implemented. However, in a normal driving cycle, the torque required to operate the vehicle varies almost continuously with changing driving conditions. In a conventionally controlled Otto cycle internal combustion engine, throttle control is the primary mechanism for controlling engine output torque. In a gasoline engine with skip fire control, controlling the amount of ignition or the ignition density is the primary mechanism for controlling the engine output torque. In order to minimize brake specific fuel consumption (BSFC) and thus optimize fuel efficiency, it is generally desirable to operate the engine at or near a wide open throttle to minimize pumping loss. As described above, during Skip Fire operation, operation becomes active certain ignition components that provide desired NHV characteristics preferred. These desirable firing fractions tend to be simple fractions with a small denominator, such as ½, 1/3, 2/3, ¼, ¾, 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 1/6, etc Much of the discussion so far has focused on optimizing fuel efficiency by selecting the spark and balance torque combinations that provide the requested torque using one of these spark levels. However, in order to adapt to changes in the required engine output torque, the engine has to switch or transition between these different ignition component levels. During a normal driving cycle, such as an FTP (Federal Test Protocol) fuel efficiency test cycle, the engine may spend approximately 20% of its time transitioning between different levels of ignition. It is therefore important to optimize fuel efficiency during these transitions while providing acceptable NVH performance.

In früheren US-Patenten und Patenanmeldungen hat der Anmelder verschiedene Strategien zum Bereitstellen akzeptabler NVHs während Zündungsanteilniveauübergängen in Nicht-Hybridfahrzeugen beschrieben. Diese Strategien beinhalten Verlangsamen des Übergangs des Zündungsanteils, um die Luftansaugrohrdynamik abzugleichen, Abgleichen von Zündmustern durch einen Übergang, Verwenden einer linearen Anstiegszeit für den Zündungsanteil in einem Übergang, Verwenden von Zündungen mit verschiedenen Ausgangspegeln, Koordinieren der Zündungsanteiländerung mit Bewegung verschiedener Aktoren, Einsetzen von Zusatzzündungen in die Zündfolge und Verwenden von Vorwärts- und Rückkopplungsregelung auf der Grundlage von zündfolgeninduzierten Drehmomentvariationen während des Übergangs. Die vorliegende Erfindung erweitert diese Ideen auf die Verwendung in einem Hybridfahrzeug, bei dem eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke zum Bedämpfen von Antriebsstrangschwingungen verwendet wird.In previous U.S. patents and patent applications, the applicant has described various strategies for providing acceptable NVHs during ignition share level transitions in non-hybrid vehicles. These strategies include slowing the ignition fraction transition to match the air intake manifold dynamics, matching ignition patterns through a transition, using a linear rise time for the ignition fraction in a transition, using firings with different output levels, coordinating the ignition fraction change with movement of different actuators, using additional firings into the firing order and using forward and feedback control based on firing order induced torque variations during the transition. The present invention extends these ideas to use in a hybrid vehicle that uses an auxiliary torque source / sink to dampen driveline vibrations.

Bei einer Ausführungsform kann das Rückkopplungssignal einer erfassten Ausgabe des Motors entsprechen, wie etwa einem Motordrehmoment. Allerdings kann das Rückkopplungssignal ein beliebiges erfasstes Signal sein, das mit dem tatsächlich auf die Kurbelwelle ausgeübten Drehmoment korreliert, wie etwa Kurbelwellenbeschleunigung, die aus einer Kurbelwellendrehzahlmessung erhalten werden kann. Die Drehzahl wird häufig in U/min, Umdrehungen pro Minute gemessen. Die Kurbelwellenwinkelbeschleunigung ist einfach die zeitliche Ableitung der Drehzahl. Somit kann die Kurbelwellenwinkelbeschleunigungsmessung dazu verwendet werden, das durch den Motor und die Hilfsleistungsquelle/-senke an den Antriebsstrang angelegte Drehmoment abzuleiten. Das Kurbelwellenbeschleunigungssignal kann gefiltert werden, um Störungen, Niederfrequenzkomponenten des Motordrehmoments und Variationen des Lastdrehmoments zu reduzieren. Obgleich Lastdrehmoment und andere auf die Räder (die üblicherweise unbekannt sind) ausgeübte Drehmomente die Beschleunigung beeinflussen, sind die Frequenzen dieser Drehmomente häufig gering im Vergleich zu denen der Motordrehmomentschwingungen (2 bis 50 Hz), für deren Bekämpfung ein Mikro-Hybrid-System designt ist. Der Abschwächungsfrequenzbereich von 2 bis 50 Hz ist nur beispielhaft und größere und kleinere Frequenzbereiche können verwendet werden. Die Abschwächungsfrequenzen sollten im Allgemeinen über den Frequenzen liegen, die Fahrerdrehmomentanforderungen oder Lastdrehmomentvariationen betreffen. Daher kann Kurbelwellenbeschleunigung anstelle einer direkten Drehmomentmessung für den Zweck des Bedämpfens einer Drehmomentschwingung verwendet werden, da sie die mit Zünden und Auslassen von Arbeitskammern verknüpften Motordrehmomentpulse wiedergibt. Durch Erweitern dieser Idee werden, in einer Ausführungsform, direkt auf eine NVH-Metrik bezogene Messungen anstelle von oder zusätzlich zu Kurbelwellenbeschleunigung verwendet, wie etwa eine Beschleunigungsmessung einer Sitzschiene oder eine Schallmessung nahe einem Ohr des Fahrers, wie etwa einer Sitzkopfstütze. Die NVH-Metrik beinhaltet variierende menschliche Wahrnehmung von verschiedenen Schwingungs- und Geräuschfrequenzen. Bei manchen Ausführungsformen kann die NVH-Metrik auf einem Kurbelwellendrehsignal oder einer zeitlichen Ableitung davon basieren.In one embodiment, the feedback signal may correspond to a sensed output of the engine, such as an engine torque. However, the feedback signal can be any detected signal that correlates with the torque actually applied to the crankshaft, such as crankshaft acceleration, that can be obtained from a crankshaft speed measurement. The speed is often measured in rpm, revolutions per minute. The crankshaft angle acceleration is simply the time derivative of the speed. Thus, the crankshaft angle acceleration measurement can be used to derive the torque applied to the drive train by the engine and the auxiliary power source / sink. The crankshaft acceleration signal can be filtered to reduce noise, low frequency components of engine torque, and variations in load torque. Although load torque and other torques exerted on the wheels (which are usually unknown) affect acceleration, the frequencies of these torques are often low compared to those of the engine torque vibrations (2 to 50 Hz) which a micro-hybrid system is designed to combat , The attenuation frequency range from 2 to 50 Hz is only an example and larger and smaller frequency ranges can be used. The attenuation frequencies should generally be above the frequencies that affect driver torque requests or load torque variations. Therefore, crankshaft acceleration can be used instead of direct torque measurement for the purpose of damping torque vibration since it reflects the engine torque pulses associated with firing and exhausting working chambers. By extending this idea, in one embodiment, measurements directly related to NVH metrics are used instead of or in addition to crankshaft acceleration, such as an acceleration measurement of a seat rail or a sound measurement near an ear of the driver, such as a seat headrest. The NVH metric includes varying human perceptions of different vibration and noise frequencies. In some embodiments, the NVH metric may be based on a crankshaft rotation signal or a time derivative thereof.

15 zeigt die Verwandtschaft zwischen 1 und 13 gemäß einer Ausführungsform. Die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung 112 und das Zündzeitpunktbestimmungsmodul 120 erzeugen jeweils einen Zündungsanteil 119 und eine Zündfolge 113 auf der Grundlage der Drehmomentanforderung 111. Die Zündfolge, oder alternativ das Steuerimpulssignal, 113 ist vor den eigentlichen Verbrennungsereignissen des Zylinders bekannt, so dass eine geplante Zündfolge als die Grundlage für das störungskorrelierte Signal 1312 verwendet werden kann. Im Allgemeinen ist das störungskorrelierte Signal eine Eingabe in ein Regelungssystem hinsichtlich einer voraussichtlichen unerwünschten Fluktuation auf der Ausgabe, die zumindest teilweise durch das Regelungssystem aufgehoben wird. Das störungskorrelierte Signal wird dem Regelungssystem vor der Fluktuation zugeführt, so dass das Regelungssystem die Fluktuation unter Verwendung von Vorwärtsregelung minimieren oder reduzieren kann. Das störungskorrelierte Signal wird in dem Störungskorreliertes-Signal-Erzeugungsmodul 1590 erzeugt. Das Modul 1590 kann als Eingaben die Zündfolge 113 und die Antriebsstrangeinstellparameter 109 aufweisen, die Schätzen des mit gezündeten und ausgelassenen Arbeitskammern verbundenen Drehmomentprofils erlauben. Diese Signale können optional durch ein Verzögerungskompensationsmodul 1596 geleitet werden, um dabei zu helfen, das störungskorrelierte Signal mit der Störung zu synchronisieren, da die Zünden-/Auslassenentscheidung im Allgemeinen einige Zündgelegenheiten vor ihrer Ausführung bekannt ist. Verwendung des Verzögerungskompensationsmoduls 1596 kann die Anzahl der erforderlichen Gewichte in dem Digitalfilter 1304 reduzieren, wodurch Berechnungszeit und -komplexität reduziert werden. Das Störungskorreliertes-Signal-Erzeugungsmodul 1590 kann ein Drehmomentmodell 1592 oder das Filter 1594 verwenden, um beim Erzeugen des störungskorrelierten Signals 1312 zu helfen. Das Drehmomentmodell 1592 kann das mit gezündeten und ausgelassenen Arbeitskammern verbundene Drehmomentprofil, wie in 14 mit den Antriebsstrangeinstellparametern 109 skaliert gezeigt ist, beinhalten. Das Drehmomentmodell 1592 kann die Zündfolge und andere Motorbetriebsparameter, wie etwa MAC, Zündzeitpunkt und Luft/Kraftstoffgemisch beinhalten. Basieren des störungskorrelierten Signals 1312 auf dem Drehmomentskalierungsmodell kann transiente Leistungsfähigkeit verbessern, da die Gewichte im Digitalfilter 1304 durch einen beliebigen Übergang weniger variieren werden. Das Bias-Drehmoment kann entfernt werden, so dass nur die Schwingungsanteile des Drehmomentprofils in das störungskorrelierte Signal 1312 aufgenommen werden. Das heißt, dass das störungskorrelierte Signal bei manchen Ausführungsformen mit einem Mittelwert von im Wesentlichen null im Wesentlichen bias-frei ist. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass die Gleichkomponente des störungskorrelierten Signals im Vergleich zu den Wechselkomponenten klein ist, beispielsweise ist die Gleichkomponente des störungskorrelierten Signals kleiner als 10% des quadratischen Mittelwerts (rms) der Wechselkomponenten. Ein Motordrehmomentgesamtmodell ist ausführlicher in der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nr. 62/379,357 beschrieben, welche hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. 15 shows the relationship between 1 and 13 according to one embodiment. The ignition share calculation device 112 and the ignition timing determination module 120 each generate an ignition component 119 and a firing order 113 based on the torque request 111 , The firing order, or alternatively the control pulse signal, 113 is known before the actual combustion events of the cylinder, so that a planned firing order as the basis for the fault-correlated signal 1312 can be used. In general, the disturbance-correlated signal is an input to a control system with regard to a likely undesirable fluctuation on the output that is at least partially canceled by the control system. The disturbance correlated signal is fed to the control system prior to the fluctuation so that the control system can minimize or reduce the fluctuation using feedforward control. The noise correlated signal is in the noise correlated signal generation module 1590 generated. The module 1590 can be the ignition sequence as inputs 113 and the powertrain adjustment parameters 109 which allow estimates of the torque profile associated with ignited and skipped work chambers. These signals can optionally be through a Delay compensation module 1596 be directed to help synchronize the fault correlated signal with the fault, since the firing / skip decision is generally known some firing opportunities before it is executed. Using the delay compensation module 1596 can be the number of weights required in the digital filter 1304 reduce, which reduces calculation time and complexity. The interference correlated signal generation module 1590 can be a torque model 1592 or the filter 1594 use to generate the noise-correlated signal 1312 to help. The torque model 1592 can the torque profile associated with ignited and skipped work chambers, as in 14 with the powertrain setting parameters 109 is shown scaled. The torque model 1592 may include firing order and other engine operating parameters such as MAC, spark timing and air / fuel mixture. Based the interference correlated signal 1312 on the torque scaling model can improve transient performance because of the weights in the digital filter 1304 will vary less by any transition. The bias torque can be removed so that only the vibration components of the torque profile in the interference-correlated signal 1312 be included. That is, in some embodiments, the interference correlated signal is substantially bias free with a mean of substantially zero. Essentially here means that the DC component of the interference-correlated signal is small compared to the AC components, for example the DC component of the interference-correlated signal is less than 10% of the root mean square (rms) of the AC components. An overall engine torque model is described in greater detail in U.S. Provisional Patent Application No. 62 / 379,357, which is hereby incorporated by reference.

Das störungskorrelierte Signal 1312 wird in das Filtermodul 1340 geleitet. Das Filtermodul kann zwei Elemente aufweisen, das Digitalfilter 1304 und das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306, das wie zuvor beschrieben arbeitet. Es versteht sich, dass das Filtermodul 1340 eine breite Vielfalt von Formen annehmen kann, von denen nachfolgend einige ausführlicher beschrieben werden. Das Filtermodul 1340 kann auch ein NVH-Signal 1309 aufweisen, das von dem NVH-Reduzierungsmodul 121 kommt. Das NVH-Signal 1309 hilft beim Optimieren der Abwägung zwischen NVH und Kraftstoffeffizienz.The interference correlated signal 1312 is in the filter module 1340 directed. The filter module can have two elements, the digital filter 1304 and the weight update module 1306 that works as previously described. It is understood that the filter module 1340 can take a wide variety of forms, some of which are described in more detail below. The filter module 1340 can also have an NVH signal 1309 from the NVH reduction module 121 comes. The NVH signal 1309 helps optimize the trade-off between NVH and fuel efficiency.

Die zeitliche Vorverlegung des störungskorrelierten Signals 1312 in Bezug auf die Störung 1310 ist größer als die durch die Sekundärpfaddynamik des Drehmomentausgleichsmoduls 1302 und jegliche Filterberechnungen des Digitalfilters 1304 verursachte Verzögerung. Hier bezieht sich Sekundärpfaddynamik auf die Frequenzantwort des Drehmomentausgleichsmoduls 1302. Die Sekundärpfaddynamik beinhaltet die Dynamik des Motor/Generators und dessen mechanische Ankopplung an die Kurbelwelle, welche Unterschiede zwischen befohlenem Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment, das durch den Motor/Generator geliefert/absorbiert wird, einführen kann. Die zeitliche Vorverlegung des störungskorrelierten Signals in Bezug auf die Störung kann zum Verbessern der Antwort und der Stabilität des Regelungssystems verwendet werden.The advance of the interference-correlated signal 1312 in terms of the disorder 1310 is greater than that due to the secondary path dynamics of the torque compensation module 1302 and any filter calculations of the digital filter 1304 caused delay. Here, secondary path dynamics relate to the frequency response of the torque compensation module 1302 , The secondary path dynamics include the dynamics of the motor / generator and its mechanical coupling to the crankshaft, which can introduce differences between the commanded torque and the actual torque delivered / absorbed by the motor / generator. Advancing the disturbance-correlated signal with respect to the disturbance can be used to improve the response and the stability of the control system.

Eine Aufgabe der AF-FF-Regelung besteht darin, eine Störung an einem System von Interesse zu dämpfen, und die AF-FF-Regelung löst diese Aufgabe durch Erzeugen eines störungsaufhebenden Signals, das der Störung bei Anwendung auf das System entgegenwirkt, wie in 13 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Störung die Variation des Motordrehmoments 1310 von seinem Mittelwert. Eine Filterausgabe 1314 wird durch ein adaptives Digitalfilter 1304 basierend auf einem eingegebenen störungskorrelierten Signal 1312 erzeugt. Die Filterausgabe kann einen Mittelwert von null oder im Wesentlichen null aufweisen, um das durchschnittliche Antriebsstranggesamtausgangsdrehmoment nicht zu verändern. Bei manchen Ausführungsformen kann die Filterausgabe 1314 einen kleinen Versatz aufweisen, um Ineffizienzen in dem Motor/Generator-System zu kompensieren. Alternativ kann die Drehmomentanforderung leicht erhöht sein, um diese Ineffizienzen zu kompensieren.One task of the AF-FF control is to attenuate interference in a system of interest, and the AF-FF control solves this problem by generating a noise-canceling signal that counteracts the interference when applied to the system, as in FIG 13 is shown. In this case, the disturbance is the variation of the engine torque 1310 from its mean. A filter output 1314 is through an adaptive digital filter 1304 based on an input interference-correlated signal 1312 generated. The filter output may have an average of zero or substantially zero so as not to change the average total powertrain output torque. In some embodiments, filter output 1314 have a small offset to compensate for inefficiencies in the motor / generator system. Alternatively, the torque requirement may be increased slightly to compensate for these inefficiencies.

Das störungskorrelierte Signal 1312 enthält Informationen bezüglich der erwarteten Störung mit einem gewissen Zeitvorlauf. Das Signal 1312 kann auf einer Zündfolge basieren. Die Zündfolge kann unter Verwendung einer Drehmomentanforderung, eines Zündungsanteils, eines Sigma-Delta-Filters, einer Nachschlagetabelle, einer Zustandsmaschine oder durch irgendein anderes Mittel abgeleitet werden. Das störungskorrelierte Signal 1312 kann auch geschätzte Drehmomentsignaturen einschließen, die, wie zuvor beschrieben wurde, mit dem Zünden und Auslassen der Arbeitskammern in der Zündfolge in Verbindung stehen. Einschließen dieser Informationen wird die Konvergenzzeiten der Gewichtungen in dem adaptiven Digitalfilter 1304 reduzieren, ist aber keine Erfordernis.The interference correlated signal 1312 contains information regarding the expected disturbance with a certain lead time. The signal 1312 can be based on a firing order. The firing order can be derived using a torque request, a firing fraction, a sigma-delta filter, a lookup table, a state machine, or by any other means. The interference correlated signal 1312 may also include estimated torque signatures related to the firing and skipping of the working chambers in the firing order, as previously described. Including this information will be the convergence times of the weights in the adaptive digital filter 1304 reduce, but is not a requirement.

Die Filterausgabe 1314 kann in ein Drehmomentausgleichsmodul 1302 eingegeben werden, das ein Ausgleichsdrehmoment 1316 erzeugt. Das Drehmomentausgleichsmodul 1302 kann ein Motor/Generator sein, der mit einem Kondensator, einer Batterie oder einer beliebigen anderen Energiespeicherungsvorrichtung gekoppelt ist. Das Drehmomentausgleichsmodul 1302 kann Antwortverzögerungen oder andere Einschränkungen aufweisen, die verursachen, dass das erzeugte Ausgleichsdrehmoment 1316 von der Filterausgabe 1314 abweicht. Das Ausgleichsdrehmoment 1316 wird mit dem Motordrehmoment 1310 an einer Summierstelle 1318 kombiniert. Die Summierstelle 1318 gibt ein Lieferdrehmoment 1320 an den Antriebsstrang aus. Die Summierstelle 1318 zeigt die Subtraktion des Ausgleichsdrehmoments 1316 von dem Motordrehmoment 1310. Es versteht sich, dass das Ausgleichsdrehmoment bei weiteren Ausführungsformen die entgegengesetzte Polarität aufweisen kann und das Ausgleichsdrehmoment zu dem Motordrehmoment addiert wird. Das Lieferdrehmoment 1320 wird zur Leistungsversorgung des Fahrzeugs verwendet und wird zu dem Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 als Teil einer Rückkopplungsschleife rückgekoppelt. Die Schwingungen des Lieferdrehmoments 1320 können zumindest teilweise dazu verwendet werden, die in dem Digitalfilter 1304 verwendeten Gewichtungen zu modifizieren.The filter output 1314 can be in a torque compensation module 1302 can be entered, which is a compensation torque 1316 generated. The torque compensation module 1302 may be a motor / generator coupled to a capacitor, a battery, or any other energy storage device. The torque compensation module 1302 may have response delays or others Have restrictions that cause the generated compensation torque 1316 from the filter output 1314 differs. The compensation torque 1316 becomes with the engine torque 1310 at a summing point 1318 combined. The summing point 1318 gives a delivery torque 1320 to the drive train. The summing point 1318 shows the subtraction of the compensation torque 1316 from the engine torque 1310 , It is understood that the compensation torque may have the opposite polarity in further embodiments and the compensation torque is added to the motor torque. The delivery torque 1320 is used to power the vehicle and becomes the weight update module 1306 fed back as part of a feedback loop. The vibrations of the delivery torque 1320 can at least partially be used in the digital filter 1304 modify weights used.

Gewichtungen genannte Adaptivfilterparameter können durch ein Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 aktualisiert werden, das einen adaptiven Algorithmus zur Reduzierung der Unterschiede zwischen dem Ausgleichsdrehmoment 1316 und der Störung auf ein Minimum verwendet, wobei das Motordrehmoment 1310 weniger als der Mittelwert beträgt, um das Lieferdrehmoment 1320 auszugleichen. Das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 bestimmt die angemessenen Gewichtungen gemäß den nachfolgend ausführlicher beschriebenen Verfahren. Bei manchen Ausführungsformen kann der Unterschied minimiert werden; dies kann allerdings unnötig Energie verbrauchen. Bei manchen Ausführungsformen werden die Schwingungen des Lieferdrehmoments 1320 nur auf ein Niveau reduziert, das akzeptable NVH liefert, was optimale Kraftstoffeffizienz ergibt.Adaptive filter parameters called weights can be adjusted by a weight update module 1306 be updated using an adaptive algorithm to reduce the differences between the balancing torque 1316 and the disturbance to a minimum, with the engine torque 1310 is less than the mean to the delivery torque 1320 compensate. The weight update module 1306 determines the appropriate weights according to the procedures described in more detail below. In some embodiments, the difference can be minimized; however, this can consume energy unnecessarily. In some embodiments, the vibrations of the delivery torque 1320 only reduced to a level that delivers acceptable NVH, resulting in optimal fuel efficiency.

Graphen, die das Zeitverhalten der verschiedenen Signale in 13 darstellen, werden zum besseren Verständnis und zur besseren Erläuterung des Betriebs der beispielhaften Antriebsstrangsteuerung 1300 gezeigt. Der Graph 1311 des Motordrehmoments stellt Schwingungen bei der Motordrehmomentabgabe ähnlich jenen, die zuvor in 8 gezeigt wurden, dar. Die störungskorrelierte Signalkurve 1313 zeigt ein geschätztes Signal der Störung beim Motordrehmoment, das zum Minimieren von Variationen des Lieferdrehmoments 1320 verwendet wird. Diese Schätzung gibt die Skip Fire-Natur der Zündungen wieder, somit werden dem Digitalfilter 1304 die notwendigen Frequenzkomponenteninformationen zugeführt, was dazu führt, dass die Filterausgabe 1314 die richtigen Frequenzkomponenten aufweist. Schätzen der Störung ist in dem störungskorrelierten Signal 1312 nicht notwendig, da das Signal nur dieselben Frequenzkomponenten wie die Störung aufweisen muss, um Konvergenz zu ermöglichen; allerdings ist eine Schätzung der Störung häufig wünschenswert, da sie die Konvergenzzeit reduzieren wird.Graphs showing the time behavior of the different signals in 13 represent, for better understanding and better explanation of the operation of the exemplary powertrain control 1300 shown. The graph 1311 of engine torque represents vibrations in engine torque output similar to those previously described in 8th were shown. The interference-correlated signal curve 1313 shows an estimated signal of the engine torque disturbance, which is used to minimize variations in delivery torque 1320 is used. This estimate reflects the skip fire nature of the ignitions, hence the digital filter 1304 the necessary frequency component information is supplied, which leads to the filter output 1314 has the correct frequency components. Estimating the disturbance is in the disturbance-correlated signal 1312 not necessary since the signal only has to have the same frequency components as the interference in order to enable convergence; however, an estimate of the perturbation is often desirable as it will reduce the convergence time.

Durch Einstellen der Gewichtungen in dem Digitalfilter 1304 wird das Regelungssystem 1300 die Filterausgabe 1314 adaptiv steuern, um somit Störungen im Lieferdrehmoment 1320 zu reduzieren oder zu minimieren. Die Filterausgabekurve 1315 stellt dar, wie das störungskorrelierte Signal 1312 durch das Digitalfilter 1304 modifiziert wird. Die Filterausgabe 1314 wird in das Drehmomentausgleichsmodul 1302, das einen Motor/Generator oder irgendein ähnliches System, das Drehmoment erzeugen und/oder absorbieren kann, umfasst, eingegeben. Das Drehmomentausgleichsmodul 1302 gibt ein Ausgleichsdrehmoment 1316 aus, das in Graph 1317 dargestellt ist. Wenn das Ausgleichsdrehmoment und das Motordrehmoment in der Summierstelle 1318 kombiniert werden, weist das resultierende Lieferdrehmoment 1320 relativ geringe Drehmomentvariationen auf, wie in Graph 1321 dargestellt ist.By setting the weights in the digital filter 1304 becomes the regulatory system 1300 the filter output 1314 adaptively control to avoid disturbances in the delivery torque 1320 to reduce or minimize. The filter output curve 1315 represents how the noise correlated signal 1312 through the digital filter 1304 is modified. The filter output 1314 is in the torque compensation module 1302 , which includes a motor / generator or any similar system that can generate and / or absorb torque. The torque compensation module 1302 gives a compensation torque 1316 from that in graph 1317 is shown. If the compensation torque and the motor torque in the summing point 1318 be combined, the resulting delivery torque 1320 relatively small torque variations, as in graph 1321 is shown.

Bei einer Ausführungsform verbessern ein oder mehrere Aspekte des AF-FF-Regelungsdesigns die Regelungsstabilität und/oder verbessern die Konvergenz der Adaptivfiltergewichtungen. Beispielsweise ist die AF-FF-Regelung bei einer Ausführungsform dahingehend modifiziert, die Tatsache auszunutzen, dass das Zündmuster durch ein Sigma-Delta-Filter erzeugt werden kann. Insbesondere repräsentiert die Eingabe in das Sigma-Delta-Filter das angeforderte Durchschnittsmotordrehmoment ohne jede Verzögerung (in der Tat ist es relativ zu der Drehmomentlieferung vorverlegt). Das Signal wird durch die Drehmomentanforderung 111 repräsentiert, die optional in das Störungskorreliertes-Signal-Erzeugungsmodul 1592 eingegeben werden kann, wie in 15 gezeigt ist. Da das Durchschnittsdrehmoment bekannt ist, kann es entfernt werden, was ein mittelwertfreies störungskorreliertes Signal ergibt. Dies erleichtert das Erzeugen eines Ausgleichs- oder Abschwächungsdrehmoments, das die durch den Motor produzierte Drehmomentstörung genauer neutralisiert. Auch wird Einschließen von Informationen hinsichtlich der Drehmomentsignaturen von gezündeten und ausgelassenen Arbeitskammern und der Motorbetriebsparameter, d. h. Nockenphase, MAC, MAP, Zündzeitpunkt usw., in das störungskorrelierte Signal im Allgemeinen die Konvergenz verbessern. Die in 13 gezeigte Beispielkurve 1313 stellt Einschluss dieser Informationen in das störungskorrelierte Signal 1312 dar.In one embodiment, one or more aspects of the AF-FF control design improve control stability and / or improve the convergence of the adaptive filter weights. For example, the AF-FF control is modified in one embodiment to take advantage of the fact that the firing pattern can be generated by a sigma-delta filter. In particular, the input to the sigma-delta filter represents the requested average engine torque without any delay (in fact, it is advanced relative to the torque delivery). The signal is determined by the torque request 111 represents, optionally in the interference correlated signal generation module 1592 can be entered as in 15 is shown. Since the average torque is known, it can be removed, resulting in an averaged, noise-correlated signal. This facilitates the generation of a balancing or weakening torque that more precisely neutralizes the torque disturbance produced by the engine. Also, including information regarding the torque signatures of ignited and skipped work chambers and engine operating parameters, ie, cam phase, MAC, MAP, ignition timing, etc., will generally improve convergence in the noise-correlated signal. In the 13 shown example curve 1313 provides inclusion of this information in the interference-correlated signal 1312 represents.

Ein alternatives Verfahren zum Entfernen des Bias von einem Drehmomentschwingungssignal besteht darin, ein Filter zu verwenden, das eine Tiefpassnatur aufweist, das Bias herauszuziehen und es von dem Ursprungssignal zu subtrahieren, wodurch effektiv ein Hochpassfilter gebildet wird. Ein einfaches herkömmliches Filter kann verwendet werden, führt allerdings eine Verzögerung in das gefilterte Signal ein. Allerdings können manche Filter verwendet werden, die minimale Verzögerungen aufweisen. Die Schwingungskomponenten des Motordrehmoments liegen primär bei der Grundfrequenz und den Harmonischen der Zündfrequenz. Ein Kammfilter, wie etwa ein adaptives Mittelungsfilter kann zum Entfernen aller Harmonischen mit reduzierter Verzögerung verwendet werden.An alternative method of removing the bias from a torque oscillation signal is to use a filter that has a low pass nature, pull the bias out, and remove it from that Subtract original signal, effectively forming a high pass filter. A simple conventional filter can be used, but introduces a delay in the filtered signal. However, some filters can be used that have minimal delays. The vibration components of the engine torque are primarily at the fundamental frequency and the harmonics of the ignition frequency. A comb filter, such as an adaptive averaging filter, can be used to remove all harmonics with reduced delay.

Bei einer Ausführungsform wird Skalieren des störungskorrelierten Signals verwendet, um die Konvergenzzeit des adaptiven Filters während eines Motorübergangs zu reduzieren. Skalieren des störungskorrelierten Signals ist willkürlich, da das adaptive Filter die Amplitude anpasst. Um die Konvergenzzeit zu reduzieren, kann allerdings das störungskorrelierte Signal auf das tatsächliche Drehmoment für einen vorgegebenen Betriebszustand skaliert werden, der aus Schätzung der Motorparameter erhalten wird, die die Arbeitskammerabgabe beeinflussen, wie etwa MAC, MAP, Nockenphase, Zündzeitpunkt usw. Diese Schätzung kann in dem Drehmomentmodellmodul 1592 durchgeführt werden.In one embodiment, scaling the noise correlated signal is used to reduce the convergence time of the adaptive filter during an engine transition. Scaling the noise correlated signal is arbitrary because the adaptive filter adjusts the amplitude. In order to reduce the convergence time, however, the interference-correlated signal can be scaled to the actual torque for a given operating state, which is obtained from an estimate of the engine parameters that influence the working chamber delivery, such as MAC, MAP, cam phase, ignition timing, etc. This estimate can be done in the torque model module 1592 be performed.

16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens für die Adaptivfiltervorwärtsregelung veranschaulicht. Die Zündfolge wird durch das Störungskorreliertes-Signal-Erzeugungsmodul 1590 empfangen 1702. Die Skip Firing-Abfolge wird verwendet zum Erzeugen des störungskorrelierten Signals 1704. Das störungskorrelierte Signal wird über AF-FF verwendet zum Bestimmen des Ausgleichsdrehmoments 1706. 16 10 is a flowchart illustrating one embodiment of a method for adaptive filter feed forward control. The firing order is through the fault correlated signal generation module 1590 receive 1702 , The skip firing sequence is used to generate the interference correlated signal 1704 , The interference-correlated signal is used via AF-FF to determine the compensation torque 1706 ,

Zusätzliche Beispiele für adaptive FIR-Filter, die in 13 und 15 als adaptive Digitalfilter verwendet werden, werden nun beschrieben, gemäß einer Ausführungsform. Der Zweck eines adaptiven FIR-Filters besteht darin, das störungskorrelierte Signal zu filtern, um die Phase und die Stärke einzustellen, um einen Störungsneutralisierungsbefehl für den Motor/Generator zu erzeugen, der die Störung neutralisiert oder reduziert. Das adaptive FIR-Filter hilft dabei, eine Sekundärpfaddynamik, die mit Unterschieden zwischen dem Motor/Generator-Befehl und dem tatsächlich an die Kurbelwelle angelegten Drehmoment zusammenhängt, zu kompensieren. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine zusätzliche Methode zum Abtrennen des Bias von dem Störungsneutralisierungsbefehl verwendet werden, die als Bias-Schätzung bezeichnet wird. Das Folgende ist eine beispielhafte Formulierung des FIR-Filters mit Bias-Schätzung. u ( k ) = [ w c ( k )   w 1 ( k )     w N ( k ) ] [ 1 x 1 ( k ) x N ( k ) ]

Figure DE112018001304T5_0007
= w c ( k ) + [ w 1 ( k )   w 2 ( k )     w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0008
u ' ( k ) = u ( k ) w c ( k ) = [ w 1 ( k )   w 2 ( k )     w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0009
Additional examples of adaptive FIR filters that are described in 13 and 15 used as adaptive digital filters will now be described, according to one embodiment. The purpose of an adaptive FIR filter is to filter the noise correlated signal to adjust the phase and strength to generate a noise neutralization command for the motor / generator that neutralizes or reduces the noise. The adaptive FIR filter helps compensate for secondary path dynamics associated with differences between the motor / generator command and the torque actually applied to the crankshaft. In one embodiment of the present invention, an additional method for separating the bias from the noise neutralization command, called a bias estimate, can be used. The following is an example formulation of the FIR filter with bias estimation. u ( k ) = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] [ 1 x 1 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0007
= w c ( k ) + [ w 1 ( k ) w 2 ( k ) w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0008
u ' ( k ) = u ( k ) - w c ( k ) = [ w 1 ( k ) w 2 ( k ) w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0009

Die Komponenten des Spaltenvektors sind die N letzten Abtastungen (x(k)) des störungskorrelierten Signals 1312 und die Komponenten des Zeilenvektors (wc(k) und wi(k)) sind die N Gewichtungen des FIR-Filters. Hierbei ist k der Abtastungsindex. Das Abtasten kann in der Kurbelwinkeldomäne oder der Zeitdomäne erfolgen, wobei die beiden Domänen durch die bekannte Motordrehzahl in Beziehung stehen. Die Anzahl von Gewichtungen in dem FIR-Filter können gewählt werden zum Liefern einer akzeptablen Abwägung zwischen Filterleistungsfähigkeit und Berechnungsgeschwindigkeit. In der Praxis kann die Anzahl von Gewichtungen zwischen 5 und 100 liegen, wobei 10 ein für viele Motoren geeigneter Wert ist. In manchen Fällen kann Runterabtasten verwendet werden, um die Berechnungsbelastung zu reduzieren. Mehr Gewichtungen werden im Allgemeinen benötigt, wenn Bedämpfung von Niederfrequenzen, ~2 Hz, erforderlich ist. Die erste Komponente des Spaltenvektors, 1, ist die für Bias-Schätzung eingeführte Konstante und wc ist die Gewichtung für das Bias. Das Signal u(k) ist der Störungsneutralisierungsbefehl vor Subtrahieren des Bias-Terms wc(k). Das Signal u'(k) ist der Störungsneutralisierungsbefehl nach Subtrahieren des Bias-Terms wc(k). Dies kann das Filterausgabesignal 1314 sein, das in das Drehmomentausgleichsmodul 1302 in 13 und 15 geleitet wird.The components of the column vector are the last N samples (x (k)) of the noise-correlated signal 1312 and the components of the row vector (w c (k) and w i (k)) are the N weights of the FIR filter. Here k is the sampling index. The scanning can be done in the crank angle domain or the time domain, the two domains being related by the known engine speed. The number of weights in the FIR filter can be chosen to provide an acceptable trade-off between filter performance and calculation speed. In practice, the number of weights can range from 5 to 100, with 10 being a value suitable for many motors. In some cases, downsampling can be used to reduce the computational load. More weightings are generally required when damping low frequencies, ~ 2 Hz, is required. The first component of the column vector, 1, is the constant introduced for bias estimation and w c is the weight for the bias. The signal u (k) is the noise neutralization command before subtracting the bias term w c (k). The signal u '(k) is the noise neutralization command after subtracting the bias term w c (k). This can be the filter output signal 1314 be in the torque compensation module 1302 in 13 and 15 is directed.

Bei einer Ausführungsform wird die Filterausgabe 1314 wie in dem vorherigen Abschnitt durch Entfernen von wc(k) aus u(k) erstellt, was das Bias entfernt. Die Bias-Komponente der Filterausgabe ist auf die Bias-Gewichtung eingeengt, die leicht von dem Rest der Filterkomponenten abgetrennt werden kann. Für Mikro-Hybrid-Anwendungen, bei denen die verfügbare gespeicherte Gesamtenergie klein ist, kann die Bias-Komponente von der Filterausgabe entfernt werden, so dass die Energiespeicherungs-/Freigabefähigkeiten des Systems nicht überschritten werden. Alternativ kann ein leichtes Bias enthalten sein, um Ineffizienzen des Energieauffang-/-speicherungs-/freigabesystems zu kompensieren. Bei anderen Ausführungsformen kann der Bias-Term einfach zurückgepackt werden, um den Bias-Fehler zu bedämpfen, wenn die Hilfsenergiequelle/-senke ausreichend Kapazität aufweist, um den Bias-Fehler des Lieferdrehmoments anzugehen. Allerdings muss das Drehmoment in diesem Fall genau geschätzt werden und die Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment muss bestimmt werden.In one embodiment, the filter output 1314 as in the previous section, by removing w c (k) from u (k), which removes the bias. The bias component of the filter output is constrained to the bias weight, which can be easily separated from the rest of the filter components. For micro-hybrid applications where the total stored energy available is small, the bias component can be removed from the filter output so that the system's energy storage / release capabilities are not exceeded. Alternatively, a slight bias may be included to compensate for inefficiencies in the energy collection / storage / release system. In other embodiments, the bias term may simply be repacked to mitigate the bias error if the auxiliary power source / sink has sufficient capacity to address the delivery torque bias error. However, in this case the torque must be estimated accurately and the difference between the requested torque and the estimated torque must be determined.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Bias aus der Filterausgabe entfernt und nur das Signal u'(k) von Gl. 7c wird an den Motor/Generator angelegt, um die Frequenzen hinsichtlich der Motordrehmomentschwingungen zu bedämpfen. Obgleich es möglich ist, die Bias-Abweichung von dem angeforderten Drehmoment unter Verwendung des Motor/Generators zu korrigieren, ist es bei manchen Ausführungsformen praktikabler, die korrektive Aktion durch den Motor/Generator auf die schwingende Drehmomentpulskomponente zu beschränken, aufgrund der begrenzten Energiespeicherungskapazität der Energiespeicherungs-/-freigabevorrichtung. Ein weiterer Grund für diese Beschränkung ist die Genauigkeit der Drehmomentschätzung. Es ist häufig schwer, aufgrund der Variabilität der Verbrennungsdynamik und von Schätzfehlern der verschiedenen Motorparameter, wie etwa MAC, die Bias-Komponente genau zu schätzen. Die Unsicherheit des Lastdrehmoments verkompliziert ebenfalls das Schätzen des Motordrehmoments aus der Antrieb s strangdrehbeschleunigung.In one embodiment of the present invention, the bias is removed from the filter output and only the signal u '(k) from Eq. 7c is applied to the motor / generator to dampen the frequencies related to the motor torque vibrations. Although it is possible to correct the bias deviation from the requested torque using the motor / generator, in some embodiments it is more practical to limit the corrective action by the motor / generator to the oscillating torque pulse component due to the limited energy storage capacity of the energy storage - / - release device. Another reason for this limitation is the accuracy of the torque estimate. It is often difficult to accurately estimate the bias component due to the variability of combustion dynamics and estimation errors of the various engine parameters, such as MAC. The uncertainty of the load torque also complicates the estimation of the engine torque from the drive train acceleration.

In manchen Fällen kann es wegen Hardwarebegrenzungen wünschenswert sein, die Stärke oder die Frequenz der Filterausgabe 1314 zu begrenzen, die in den Motor/Generator eingegeben wird. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines Schleifenformfilters, wie etwa eines Kerbfilters, erfolgen, um gewisse harmonische Komponenten aus der Filterausgabe 1314 zu entfernen oder zu dämpfen. Dieselbe, wie für das Bias-Entfernen verwendete Methode, wie nachfolgend unter Bezug auf Gl. 10 beschrieben, kann für diese entfernten oder bedämpften Harmonischen angewandt werden, um Stabilität zu gewährleisten. Die Flexibilität ist ein weiterer Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.In some cases, it may be desirable due to hardware limitations, the strength or frequency of the filter output 1314 limit that is entered into the motor / generator. This can be done, for example, using a loop shape filter, such as a notch filter, for certain harmonic components from the filter output 1314 to remove or dampen. The same method used for bias removal as described below with reference to Eq. 10 can be applied to these distant or damped harmonics to ensure stability. Flexibility is another advantage of embodiments of the present invention.

Es gibt viele Optimierungsverfahren zum Minimieren des Kraftstoffverbrauchs, während das erforderliche Drehmoment mit akzeptablem NVH geliefert wird. Ein Verfahren besteht darin, eine Funktion J derart zu minimieren, dass J ( k ) = A ( k ) 2 + R * u ( k ) 2

Figure DE112018001304T5_0010
wobei A(k) das gemessene oder abgeleitete Motordrehmoment ist, R ein Strafgewichtungsterm ist und u(k) das gefilterte Ausgabebefehlssignal in das Drehmomentausgleichsmodul 1302 ist. Der Term R * u(k)^2 repräsentiert den mit der zum Produzieren des Ausgleichsdrehmoments erforderlichen Energie verknüpften Strafterm. R kann in Abhängigkeit von den in der Motordrehmomentabweichung vorhandenen Frequenzkomponenten und dem akzeptablen Niveau des NVH variieren. Bei manchen Ausführungsformen kann R unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden, die als Indices Motordrehzahl, Zündungsanteil und Getriebegang beinhaltet. Minimieren von J(k) maximiert die Kraftstoffeffizienz, während gleichzeitig ein akzeptables NVH-Niveau geliefert wird.There are many optimization methods to minimize fuel consumption while delivering the required torque with acceptable NVH. One method is to minimize a function J such that J ( k ) = A ( k ) 2 + R * u ( k ) 2
Figure DE112018001304T5_0010
where A (k) is the measured or derived engine torque, R is a penalty weight term and u (k) is the filtered output command signal into the torque balancer 1302 is. The term R * u (k) ^ 2 represents the penalty term associated with the energy required to produce the balancing torque. R can vary depending on the frequency components present in the engine torque deviation and the acceptable level of NVH. In some embodiments, R can be determined using a look-up table that includes engine speed, ignition percentage, and transmission gear as indices. Minimizing J (k) maximizes fuel efficiency while delivering an acceptable NVH level.

Eines der einfachsten und üblichsten Verfahren zum Minimieren von J ist ein Kleinstquadrate-Algorithmus bzw. LMS-Algorithmus (Least Mean Squares - LMS), dessen Differenzgleichung unten angegeben ist. [ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ 1 2 J ( k ) w ( k )

Figure DE112018001304T5_0011
[ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ ( A ( k ) R u ( k ) ) [ 1 x 1 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0012
One of the simplest and most common methods for minimizing J is a Least Mean Squares (LMS) algorithm, the difference equation of which is given below. [ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ 1 2 J ( k ) w ( k )
Figure DE112018001304T5_0011
[ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ ( A ( k ) - R u ( k ) ) [ 1 x 1 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0012

Das LMS-Verfahren minimiert J(k), welches eine Annäherung an die statistische Erwartung von J ist. Die Adaptationsverstärkung λ bestimmt die Stabilität und die Konvergenzrate. Für das LMS-Verfahren gibt es eine Abwägung beim Auswählen des Werts von λ. Für große λ können die Gewichtungen mit einer großen Amplitude schwingen, wenn konvergiert, und für kleine λ kann die Konvergenzrate langsam sein. Andere Algorithmen, wie etwa ein rekursives Kleinstquadrate-Verfahren bzw. RLS-Verfahren kann schnellere Konvergenz und einen kleineren Stabilzustandsfehler liefern, aber mehr Berechnung benötigen.The LMS method minimizes J (k), which is an approximation to the statistical expectation of J. The adaptation gain λ determines the stability and the convergence rate. For the LMS method, there is a trade-off when choosing the value of λ. For large λ, the weights can vibrate with a large amplitude when converged, and for small λ the convergence rate can be slow. Other algorithms, such as a recursive least squares method or RLS method, can deliver faster convergence and a smaller stable state error, but require more calculation.

Wie zuvor bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, kann das Bias von dem Störungsneutralisierungsbefehl entfernt werden. Um Stabilität dieser Ausführungsform zu verbessern, kann es nötig sein, die folgende Modifikation an dem gemessenen Fehler vorzunehmen. A ( k ) = A m ( k ) P { w c ( k ) x c ( k ) }

Figure DE112018001304T5_0013
Hier ist Am (k) der gemessene Drehmomentfehler (oder Antriebsstrangbeschleunigung mit angemessener Skalierung) und P{} repräsentiert das Filtern des Signals mit einem anhand des Sekundärpfadmodells geschätzten Filters. Die Schätzung der Sekundärpfadantwort auf den Bias-Term,wc (k)xc(k), wird von dem Messfehler entfernt, um A(k) zu erhalten, welcher der Gewichtungenaktualisierung zugeführt wird. Das Sekundärpfadmodell muss nicht sehr genau sei, da es nur verwendet wird zum Entfernen der Auswirkung des Bias-Terms von dem gemessenen Fehler und irgendein Modellierfehler P{} von dem tatsächlichen Sekundärpfad wird durch die adaptive Gewichtung wc kompensiert. Der Zweck dieser Modifikation besteht darin, eine virtuelle Rückkopplungsschleife für den Bias-Term zu bilden, um die Systemstabilität zu verbessern. Ansonsten weist die Bias-Schätzung eine Möglichkeit auf, unbegrenzt anzuwachsen, und hat eine negative Auswirkung auf die Konvergenz anderer Gewichtungen.As previously described in one embodiment of the present invention, the bias can be removed from the noise neutralization command. To improve stability of this embodiment, it may be necessary to make the following modification to the measured error. A ( k ) = A m ( k ) - P { w c ( k ) x c ( k ) }
Figure DE112018001304T5_0013
Here A m (k) is the measured torque error (or powertrain acceleration with appropriate scaling) and P {} represents filtering the signal with a filter estimated from the secondary path model. The estimate of the secondary path response to the bias term, w c (k) x c (k), is removed from the measurement error to obtain A (k) which is applied to the weighting update. The secondary path model need not be very accurate since it is only used to remove the effect of the bias term from the measured error and any modeling error P {} from the actual secondary path is compensated for by the adaptive weighting w c . The purpose of this modification is to create a virtual feedback loop for the bias term to improve system stability. Otherwise, the bias estimate has an opportunity to grow indefinitely and has a negative impact on the convergence of other weights.

Bei anderen Ausführungsformen kann das für Gewichtungenaktualisierungen verwendete störungskorrelierte Signal durch ein Modell gefiltert werden, das die Sekundärpfaddynamik repräsentiert, um die Stabilität zu verbessern. Dies kann als eine Gefiltertes-X-Implementation bezeichnet werden. Hier weist das Gewichtungenaktualisierungsalgorithmusmodul 1306 eine Eingabe des störungskorrelierten Signals 1312 auf, das durch die Sekundärpfaddynamik gefiltert wird.In other embodiments, the noise correlated signal used for weighting updates can be filtered by a model that represents the secondary path dynamics to improve stability. This can be referred to as a Filtered-X implementation. Here the weighting update algorithm module points 1306 an input of the interference-correlated signal 1312 that is filtered by the secondary path dynamics.

Für xc=1, wie in Gl. 9, wird die Änderung des Bias durch wc(k) repräsentiert. Für einen Stabilzustand ist das Durchschnittsdrehmoment stationär und wc(k) konvergiert gegen eine Konstante. Im transienten Betrieb folgt es den Bias-Änderungen. Für eine große Drehmomentänderung, wie etwa eine Zündungsanteiländerung, wird es Zeit brauchen, damit wc(k) auf den korrekten Wert konvergiert. Obgleich der Bias-Term nicht in dem Störungsneutralisierungssignal verwendet werden wird, beeinflusst die Konvergenz von wc(k) die Konvergenz anderer Gewichtungen.For x c = 1, as in Eq. 9, the change in bias is represented by w c (k). For a steady state, the average torque is stationary and w c (k) converges to a constant. In transient operation, it follows the bias changes. For a large torque change, such as a change in the ignition component, it will take time for w c (k) to converge to the correct value. Although the bias term will not be used in the noise neutralization signal, the convergence of w c (k) affects the convergence of other weights.

Um die Konvergenz zu verbessern, passt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Wert von xc(k) auf der Grundlage des geschätzten Durchschnittsmotordrehmoments anstelle der Verwendung eines konstanten Werts für xc(k) an. Angenommen, dass xc(k) ungefähr zu der Änderung des Bias-Terms während eines Transienten proportional ist, reduziert Verwendung von xc(k) die Konvergenzzeit. Die modifizierten FIR-Filter- und Gewichtungsaktualisierungsformeln sind nachfolgend angegeben. u ( k ) = w c ( k ) x c ( k ) + [ w 1 ( k )   w 2 ( k )     w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]

Figure DE112018001304T5_0014
[ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ ( A ( k ) R u ( k ) ) [ x c ( k ) x 1 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0015
To improve convergence, one embodiment of the present invention adjusts the value of x c (k) based on the estimated average engine torque instead of using a constant value for x c (k). Assuming that x c (k) is approximately proportional to the change in the bias term during a transient, using x c (k) reduces the convergence time. The modified FIR filter and weight update formulas are given below. u ( k ) = w c ( k ) x c ( k ) + [ w 1 ( k ) w 2 ( k ) w N ( k ) ] [ x 1 ( k ) x 2 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0014
[ w c ( k + 1 ) w 1 ( k + 1 ) w N ( k + 1 ) ] = [ w c ( k ) w 1 ( k ) w N ( k ) ] + λ ( A ( k ) - R u ( k ) ) [ x c ( k ) x 1 ( k ) x N ( k ) ]
Figure DE112018001304T5_0015

Der Bias-Term ist von dem störungskorrelierten Signal entfernt, wird allerdings als xc(k) hier in Gleichung 12 hinzuaddiert. Dies ist notwendig, um das langsame Bias explizit von den Verbrennungspulsen bei höherer Frequenz abzutrennen, was zum Managen der angegangenen Frequenzkomponenten wichtig ist.The bias term is removed from the interference-correlated signal, but is added as x c (k) here in Equation 12. This is necessary in order to explicitly separate the slow bias from the combustion pulses at a higher frequency, which is important for managing the frequency components concerned.

17A ist ein schematisches Diagramm eines Regelungssystems unter Verwendung einer Gefiltertes-X-Implementation, mit der in Gl. 10 beschriebenen Modifikation an dem Rückkopplungsterm, gemäß einer Ausführungsform der aktuellen Erfindung. Eingaben in das Filtermodul 1340 können das störungskorrelierte Signal 1312, das Lieferdrehmoment 1320 und das geschätzte Durchschnittsmotordrehmoment 1344 beinhalten. Wie zuvor erörtert wurde, können andere Störungsparameter, wie etwa Kurbelwellenbeschleunigung, anstelle des Lieferdrehmoments verwendet werden. Das störungskorrelierte Signal 1312 wird in ein Sekundärpfaddynamikmodul 1334a eingegeben. Das Sekundärpfaddynamikmodul 1334a filtert das störungskorrelierte Signal 1312, um ein gefiltertes störungskorreliertes Signal 1342 zu ergeben, das in das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 eingegeben wird. Das geschätzte Durchschnittsmotordrehmoment 1344 wird auch in das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 eingegeben, das das angeforderte Drehmoment 111 sein kann oder anhand des angeforderten Motordrehmoments und irgendeines Drehmomentmodells abgeleitet sein kann. Ein weiteres in das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 eingegebenes Signal kann das modifizierte Lieferdrehmomentsignal 1338 sein, das das Lieferdrehmoment repräsentiert, das durch Entfernen von einer oder mehreren ausgewählten Komponenten durch die virtuelle Rückkopplung modifiziert wurde. Das modifizierte Lieferdrehmomentsignal 1338 kann bestimmt werden, indem die Differenz zwischen dem Lieferdrehmoment 1320 und dem Korrekturterm 1336 genommen wird, was die Auswirkung entfernter Komponenten durch das Schleifenformfilter 1324 auf das Lieferdrehmoment repräsentiert. Das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 kann einen Kleinste-Quadrate-Algorithmus, einen rekursiven Kleinste-Quadrate-Algorithmus oder irgendeinen anderen Algorithmus zum Bestimmen angemessener Gewichtungen verwenden. Das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 kann aktualisierte Gewichtungen 1326 ausgeben, die durch das Digitalfilter 1304 verwendet werden. Das Digitalfilter filtert das störungskorrelierte Signal 1312, um einen Störungsneutralisierungsbefehl ohne Bias-Signal 1330 zu erzeugen. Der Störungsneutralisierungsbefehl ohne Bias 1330 kann durch das Digitalfilter 1304 ausgegeben werden und an ein Schleifenformfilter 1324 geleitet werden. Der Ausgang des Schleifenformfilters 1324 kann einen gefilterten Störungsneutralisierungsbefehl 1314 ausgeben, der an das Drehmomentausgleichsmodul geleitet wird. Das Gewichtungenaktualisierungsmodul kann auch eine Bias-Schätzung 1328 ausgeben, die den geschätzten Durchschnittsdrehmomentwert repräsentiert. Die Bias-Schätzung 1328 kann zu dem ausgegebenen Störungsneutralisierungsbefehl ohne Bias-Signal 1330 hinzuaddiert werden, um einen Störungsneutralisierungsbefehl mit Bias-Signal 1332 zu erhalten. Die Differenz zwischen dem Störungsneutralisierungsbefehl mit Bias 1332 und dem gefilterten Störungsneutralisierungsbefehl 1314 kann in dem Summierknoten 1346 bestimmt werden. Die Ausgabe des Summierknotens 1346 ist 1348, die von dem gefilterten Störungsneutralisierungsbefehl 1314 entfernte Komponente, die in ein Sekundärpfaddynamikmodul 1334b eingegeben werden kann. Das Sekundärpfaddynamikmodul 1334b gibt einen Korrekturterm 1336 aus, welcher das Signal 1348 auf der Grundlage des Sekundärpfaddynamikmodells filtert. Die Ausgabe des Sekundärpfaddynamikmoduls 1334b ist der Korrekturterm 1336, der den durch die Sekundärpfaddynamik und das Schleifenformfilter modifizierte Störungsneutralisierungsbefehl wiedergibt. Das Korrektursignal 1336 kann von dem Lieferdrehmoment 1320 an dem Summierknoten 1350, der die Differenz der zwei Signale 1338 ausgibt, subtrahiert werden. Das Signal 1338 kann in das Gewichtungenaktualisierungsmodul 1306 eingegeben werden, wo es auf der Grundlage des Lieferdrehmoments 1320 eine modifizierte Rückkopplung bereitstellt, um dabei zu helfen, NVH auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren. 17A is a schematic diagram of a control system using a Filtered-X implementation with which in Eq. 10 described modification to the feedback term, according to an embodiment of the current invention. Entries in the filter module 1340 can use the interference-correlated signal 1312 , the delivery torque 1320 and the estimated average engine torque 1344 include. As discussed previously, other perturbation parameters, such as crankshaft acceleration, can be used in place of the delivery torque. The interference correlated signal 1312 becomes a secondary path dynamics module 1334a entered. The secondary path dynamics module 1334a filters the interference-correlated signal 1312 to get a filtered noise-correlated signal 1342 to result in the weight update module 1306 is entered. The estimated average engine torque 1344 is also in the weight update module 1306 entered that the requested torque 111 may be or may be derived from the requested engine torque and any torque model. Another in the weight update module 1306 input signal can be the modified delivery torque signal 1338 that represents the delivery torque modified by removing one or more selected components through the virtual feedback. The modified delivery torque signal 1338 can be determined by the difference between the delivery torque 1320 and the correction term 1336 is taken what the impact of removed components through the loop shape filter 1324 represented on the delivery torque. The weight update module 1306 may use a least squares algorithm, a recursive least squares algorithm, or any other algorithm to determine appropriate weights. The weight update module 1306 can updated weights 1326 output that through the digital filter 1304 be used. The digital filter filters the interference-correlated signal 1312 to a fault neutralization command without a bias signal 1330 to create. The fault neutralization command without bias 1330 can through the digital filter 1304 are output and to a loop shape filter 1324 be directed. The output of the loop shape filter 1324 can use a filtered fault neutralization command 1314 output that is sent to the torque compensation module. The weight update module can also do a bias estimate 1328 output that represents the estimated average torque value. The bias estimate 1328 can output the fault neutralization command without a bias signal 1330 can be added to a fault neutralization command with a bias signal 1332 to obtain. The difference between the bias neutralization command 1332 and the filtered fault neutralization command 1314 can in the summing node 1346 be determined. The output of the summing node 1346 is 1348 by the filtered fault neutralization command 1314 removed component into a secondary path dynamics module 1334b can be entered. The secondary path dynamics module 1334b gives a correction term 1336 from which the signal 1348 filters based on the secondary path dynamics model. The output of the secondary path dynamics module 1334b is the correction term 1336 which represents the noise neutralization command modified by the secondary path dynamics and the loop shape filter. The correction signal 1336 can from the delivery torque 1320 at the summing node 1350 which is the difference of the two signals 1338 returns to be subtracted. The signal 1338 can be in the weight update module 1306 can be entered where it is based on the delivery torque 1320 provides a modified feedback to help reduce NVH to an acceptable level.

Es versteht sich, dass das Filtermodul 1340 auf eine Reihe von Wegen implementiert werden kann. Das in 17A gezeigte Filtermodul 1340 arbeitet in der Zeitdomäne. Filter mit ähnlicher Filtercharakteristik können ebenso in der Frequenzdomäne implementiert werden. Das Filter 1340 weist ein Eingangssignal 1320 auf, das das Lieferdrehmoment repräsentiert. Es ist möglich, dass das Filter kein Rückkopplungssignal aufweist und nur das störungskorrelierte Signal 1312 zum Erzeugen des Ausgleichsdrehmoments verwendet. In diesem Fall sollte das störungskorrelierte Signal 1312 zumindest teilweise auf dem Drehmomentmodel 1592 basieren, da es keine Rückkopplung gibt, die beim Reduzieren von Drehmomentstörungen hilft.It is understood that the filter module 1340 can be implemented in a number of ways. This in 17A shown filter module 1340 works in the time domain. Filters with similar filter characteristics can also be implemented in the frequency domain. The filter 1340 has an input signal 1320 that represents the delivery torque. It is possible that the filter has no feedback signal and only the interference-correlated signal 1312 used to generate the balancing torque. In this case, the interference-correlated signal 1312 at least partially on the torque model 1592 because there is no feedback to help reduce torque disturbances.

Bei einer Ausführungsform kann eine Steuerung zwischen einer Online- und einer Offline-Adaptation umgeschaltet werden. Die Gewichtungen können beispielsweise adaptiv online aktualisiert werden, d. h. wie in Gl. 9 beschrieben, in Echtzeit rekursiv berechnet werden. Alternativ können vorausberechnete Werte offline in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden, die durch die Steuerung an verschiedenen Arbeitspunkten verwendet wird, wenn der Regelalgorithmus laufengelassen wird.In one embodiment, a controller can be switched between online and offline adaptation. For example, the weights can be updated adaptively online, i. H. as in Eq. 9, can be calculated recursively in real time. Alternatively, pre-calculated values can be stored offline in a look-up table that is used by the controller at various operating points when the control algorithm is run.

Angepasste-Basisfunktion-RegelungAdjusted basis function control

Eine andere Art einer adaptiven Regelung, die in einer Hybrid-Antriebsstrangsteuerung verwendet werden kann, ist eine Angepasste-Basisfunktion-Regelung. Bei Angepasste-Basisfunktion-Regelung wird ein Regelungssignal als eine oder mehrere Funktionen der Zeit ausgedrückt, beispielsweise trigonometrische Funktionen, wie etwa Sinus- und Kosinusfunktionen. Argumente der trigonometrischen Funktionen werden gewählt, mit einer oder mehreren Frequenzen übereinzustimmen, die in der Störung erwartet werden, d. h. die trigonometrischen Funktionen sind an die Störung angepasst. Verwendung von Angepasste-Basisfunktion-Regelung ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Motor bei einem festen Zündungsanteil arbeitet, da in diesem Fall die Periodizität der Zündfolge fest ist und die Frequenzkomponenten von Interesse wohldefiniert sind.Another type of adaptive control that can be used in a hybrid powertrain control is a custom basis function control. With adjusted basic function control, a control signal is expressed as one or more functions of time, for example trigonometric functions, such as sine and cosine functions. Arguments of the trigonometric functions are chosen to match one or more frequencies expected in the perturbation, i. H. the trigonometric functions are adapted to the disturbance. The use of adapted basic function control is particularly advantageous if an engine is operating with a fixed ignition component, since in this case the periodicity of the ignition sequence is fixed and the frequency components of interest are well-defined.

17B zeigt einen Teil eines Hybrid-Antriebsstrangs 1700, der eine Angepasste-Basisfunktion-Regelung verwendet. Dieses Verfahren ist denjenigen zuvor beschriebenen ähnlich, aber anstelle von Verwendung eines störungskorrelierten Signals zum Steuern des Motor/Generators, wird eine angepasste Basisfunktion verwendet, um das Motor/Generator-Steuersignal zu bestimmen. Die angepasste Basisfunktion kann eine beliebige Funktion der Zeit sein und das Abschwächungs- oder das Ausgleichsdrehmoment kann aus den Basisfunktionen erstellt werden. Bei einer Ausführungsform wird die Basisfunktion aus Kosinus- und Sinusfunktionenpaaren von einer oder mehreren ausgewählten Frequenzen zusammengesetzt. Im Allgemeinen werden die Frequenzen einer Grundfrequenz, die mit der Periodizität der Zündfolge übereinstimmt, und Harmonischen dieser Frequenz entsprechen. Die Phase und Stärke der angepassten Basisfunktion kann adaptiv durch einen wohlbekannten Algorithmus angepasst werden, wie etwa einen rekursiven Kleinste-Quadrate(RLS)-Algorithmus, einen Mittlere-Quadratische-Abweichung(LMS)-Algorithmus oder irgendeinen anderen Algorithmus zum Minimieren einer einer Zwangsbedingung unterliegenden Zielfunktion. Die Zielfunktion kann Kraftstoffeffizienz sein und die Zwangsbedingung kann eine NVH-Metrik sein, wie etwa das quadratische Mittel der geschätzten Fahrersitzschienenbeschleunigung oder die Kurbelwellenbeschleunigung. Die Stärke der Abschwächung wird über einen Gewichtungsfaktor eingestellt, der das Verhältnis der Steueraktion und der NVH-Metrik in einer Zielfunktion bestimmt, was gewährleistet, dass der Regelaufwand minimiert wird, während die NVH-Zwangsbedingung erfüllt wird. 17B shows part of a hybrid powertrain 1700 that uses a custom basis function control. This method is similar to that previously described, but instead of using a fault correlated signal to control the motor / generator, an adapted base function is used to determine the motor / generator control signal. The adjusted base function can be any function of time and the weakening or balancing torque can be created from the base functions. In one embodiment, the base function is composed of cosine and sine function pairs from one or more selected frequencies. In general, the frequencies of a fundamental frequency that matches the periodicity of the firing order and harmonics will correspond to that frequency. The phase and strength of the adjusted basis function can be adaptively adjusted by a well-known algorithm, such as a recursive least squares (RLS) algorithm, an average square deviation (LMS) algorithm or any other algorithm to minimize a constraint objective function. The target function may be fuel efficiency and the constraint may be an NVH metric, such as the root mean square of the estimated driver seat rail acceleration or crankshaft acceleration. The strength of the mitigation is adjusted through a weighting factor that determines the relationship of the control action and the NVH metric in a target function, which ensures that the control effort is minimized while the NVH constraint is met.

Verschiedene Aspekte von 17B sind denen in 15 ähnlich. Wie zuvor beschrieben werden die Steuerimpulse 113 durch ein Zündzeitpunktmodul auf der Grundlage eines Zündungsanteils 119 bestimmt. Diese zwei Signale, Steuerpulssignal 113 und der Zündungsanteil 119, können in ein Winkelerzeugungsmodul 1780 eingegeben werden, das Teil eines Basisfunktion-Generatormoduls 1740 ist. Der Zündungsanteil gibt die Länge der sich wiederholenden Zündfolgenlänge bei Stabilzustandsbetrieb an. Die Steuerimpulse 113 geben an, ob eine Zündgelegenheit gezündet oder ausgelassen werden sollte. Die Steuerimpulse 113 geben die Phase der sich wiederholenden Zündfolge an. Die Steuerimpulse 113 werden auch in eine Zündungssteuerungseinheit 140 eingegeben, die Betrieb des Motors 150 orchestriert. Der Motor 150 gibt ein Kurbelwinkelsignal 1710 aus, das die Kurbelwinkelorientierung angibt, die auch in das Winkelerzeugungsmodul 1780 eingegeben wird. Der Betrieb des Winkelerzeugungsmoduls 1780 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.Different aspects of 17B are those in 15 similar. As previously described, the control pulses 113 by an ignition timing module based on an ignition percentage 119 certainly. These two signals, control pulse signal 113 and the ignition component 119 , can be in an angle generation module 1780 be entered, the part of a basic function generator module 1740 is. The ignition component indicates the length of the repetitive firing sequence length in steady-state operation. The control impulses 113 indicate whether an ignition opportunity should be ignited or missed. The control impulses 113 indicate the phase of the repeating firing order. The control impulses 113 also become an ignition control unit 140 entered the operation of the engine 150 orchestrated. The motor 150 gives a crank angle signal 1710 that specifies the crank angle orientation, which is also in the angle generation module 1780 is entered. Operation of the angle generation module 1780 is described in detail below.

Das Basispaarmodul 1740 erzeugt ein Paar von Sinus- und Kosinusfunktionen bei einer oder mehreren in den Steuerimpulsen 113 vorhandenen Frequenzen. Die Ausgaben des Sinus-und-Kosinuspaar-Erzeugungsmoduls 1740 sind eine Eingabebasisfunktion 1355 und eine Ausgabebasisfunktion 1357. Die Eingabebasisfunktion 1355 und die Ausgabebasisfunktion 1357 können Vektoren sein, die aus einem oder mehreren Paaren von Sinus- und Kosinusfunktionen zusammengesetzt sind. Die Eingabebasisfunktion 1355 und die Ausgabebasisfunktion 1357 weisen ähnliche Abhängigkeiten auf, können sich aber um einen Phasenwinkel und/oder die relative Stärke der Sinus- und Kosinusfunktionen unterscheiden. Diese Unterschiede entstehen aus der Sekundärdynamik. Die Eingabebasisfunktion 1355 wird in einen Multiplizierer 1360 eingegeben. Die Ausgabebasisfunktion 1357 wird in ein Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul 1750 eingegeben.The base pair module 1740 generates a pair of sine and cosine functions on one or more in the control pulses 113 existing frequencies. The outputs of the sine and cosine pair generation module 1740 are an input basis function 1355 and an output basis function 1357 , The input basis function 1355 and the output basis function 1357 can be vectors composed of one or more pairs of sine and cosine functions. The input basis function 1355 and the output basis function 1357 have similar dependencies, but can differ by a phase angle and / or the relative strength of the sine and cosine functions. These differences arise from the secondary dynamics. The input basis function 1355 becomes a multiplier 1360 entered. The output base function 1357 is converted into a matched basis function coefficient module 1750 entered.

Auf der Grundlage der Eingabe von der Zündungssteuerungseinheit 140 erzeugt der Motor 150 ein Motordrehmoment 1310. Das Motordrehmoment 1310 wird mechanisch in einem Addierer 1318 mit der Ausgabe 1316 des Drehmomentausgleichsmoduls 1302 kombiniert. Das resultierende Lieferdrehmoment 1320 kann zur Leistungsversorgung des Fahrzeugs verwendet werden und jegliche Fahrzeugnebenaggregate antreiben. Das Lieferdrehmoment 1320 oder ein auf dieses bezogenes Signal wird in ein Fahrzeugantwort-Filtermodul 1722 und ein NVH-Schätzmodul 1720 rückgekoppelt, die auf der Grundlage der Fahrzeugantwort und der Fahrzeuginsassenempfindlichkeit auf NVH eine NVH-Metrik bestimmen. Das NVH-Metriksignal 1380 wird in das Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul 1750 eingegeben. Das Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul 1750 bestimmt Koeffizienten 1390, die mit der entsprechenden Sinus- oder Kosinusfunktion in der Eingabebasisfunktion 1355 in dem Multiplizierer 1360 multipliziert werden. Die Ausgabe ist ein Motor/Generator-Steuersignal 1301, das in das Drehmomentausgleichsmodul 1302 eingegeben wird, um das Ausgleichsdrehmoment 1316 zu liefern. Das Sinus-und-Kosinuspaar-Erzeugungsmodul 1740, der Multiplizierer 1360 und das Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul 1750 können alle in einem Angepasste-Basisfunktion-Steuerungsmodul 1730 eingebaut sein. Based on the input from the ignition control unit 140 the engine generates 150 an engine torque 1310 , The engine torque 1310 is mechanically in an adder 1318 with the issue 1316 of the torque compensation module 1302 combined. The resulting delivery torque 1320 can be used to supply the vehicle with power and can drive any vehicle auxiliary units. The delivery torque 1320 or a signal related to this is placed in a vehicle response filter module 1722 and an NVH estimation module 1720 feedback that determine an NVH metric based on vehicle response and vehicle occupant sensitivity to NVH. The NVH metric signal 1380 is in the adjusted basis function coefficient module 1750 entered. The adjusted basis function coefficient module 1750 determines coefficients 1390 with the corresponding sine or cosine function in the input basis function 1355 in the multiplier 1360 be multiplied. The output is a motor / generator control signal 1301 that in the torque compensation module 1302 is entered to the compensation torque 1316 to deliver. The sine and cosine pair generation module 1740 , the multiplier 1360 and the matched basis function coefficient module 1750 can all be in a customized basic function control module 1730 be installed.

Bode-Diagramme, die die beispielhaften Filterantworten für die Stärke und Phase des Fahrzeugantwort-Filtermoduls 1722 und des NVH-Filtermoduls 1720 darstellen, sind in 17C und 17D gezeigt. 17C zeigt einen Graphen 1760, der eine beispielhafte Stärke der Fahrzeugantwort 1762 und der NVH-Antwort 1764 darstellt. Die Fahrzeugantwort kann am Fahrersitz oder an irgendeinem anderen Ort im Fahrzeuginnenraum gemessen werden. Die Fahrzeugantwortstärke 1762 kann einen oder mehrere Resonanzspitzen 1766 aufweisen, die Antriebsstrangresonanzfrequenzen oder irgendwelchen anderen Fahrzeugresonanzen entsprechen. Die NVH-Filterantwort 1764 wird durch menschliche Wahrnehmung von Schlag und Vibration beherrscht. Es gab eine Reihe von Studien, die die Auswirkungen von Vibrationen auf Fahrzeuginsassen involvieren. ISO 2631 liefert beispielsweise eine Wegleitung hinsichtlich des Einflusses von Vibration auf Fahrzeuginsassen. Im Allgemeinen werden, wie in 17C gezeigt ist, Vibrationen, aus der Perspektive des Passagierkomforts, bei Frequenzen zwischen 0,2 und 8 Hz als unter den schlimmsten Vibrationsarten befindlich angesehen (natürlich gibt es eine Reihe von konkurrierenden Theorien hinsichtlich der relevantesten Grenzen). Daher werden diese Frequenzkomponenten bevorzugt durch das NVH-Filter 1720 durchgelassen, so dass sie durch Anwendung eines Ausgleichsdrehmoments bedämpft werden können.Bode diagrams showing the sample filter responses for the strength and phase of the vehicle response filter module 1722 and the NVH filter module 1720 represent are in 17C and 17D shown. 17C shows a graph 1760 , which is an exemplary strength of the vehicle response 1762 and the NVH response 1764 represents. The vehicle response can be measured in the driver's seat or anywhere else in the vehicle interior. The vehicle response strength 1762 can have one or more resonance peaks 1766 have powertrain resonance frequencies or any other vehicle resonance. The NVH filter response 1764 is controlled by human perception of shock and vibration. There have been a number of studies involving the effects of vibration on vehicle occupants. ISO 2631, for example, provides guidance on the influence of vibration on vehicle occupants. Generally, as in 17C vibration, from the perspective of passenger comfort, at frequencies between 0.2 and 8 Hz is considered to be among the worst types of vibration (of course there are a number of competing theories on the most relevant limits). Therefore, these frequency components are preferred by the NVH filter 1720 let through so that they can be dampened by applying a compensating torque.

17D zeigt einen Graphen 1770, der eine beispielhafte Phase der Fahrzeugantwort 1772 und der NVH-Antwort 1774 darstellt. Die Charakteristik des Fahrzeugantwort-Filtermoduls 1722 kann auf der Grundlage des Getriebegangs oder des effektiven Übersetzungsverhältnisses für ein kontinuierlich variables Getriebe variieren. Andere Faktoren, wie etwa Umgebungstemperatur, können auch die Charakteristika des Fahrzeugantwortfilters modifizieren. Das heißt, dass die jeweils in 17C und 17D gezeigten Graphen der Fahrzeugantwortstärke 1762 und -phase 1772 in Abhängigkeit von dem Getriebegang und möglicherweise anderen Faktoren variieren. 17D shows a graph 1770 which is an exemplary phase of vehicle response 1772 and the NVH response 1774 represents. The characteristics of the vehicle response filter module 1722 may vary based on the gearbox or the effective gear ratio for a continuously variable transmission. Other factors, such as ambient temperature, can also modify the characteristics of the vehicle response filter. That means that each in 17C and 17D shown graphs of vehicle response strength 1762 and phase 1772 vary depending on the transmission gear and possibly other factors.

17E ist ein Blockdiagramm, das ein Winkelerzeugungsmodul 1780 darstellt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Zweck des Winkelerzeugungsmoduls 1780 besteht darin, das Kurbelwinkelsignal 1710 zu entfalten und eine periodische Funktion zu erzeugen, die eine Periodizität aufweist, die mit der Zündfolge übereinstimmt. Das Kurbelwinkelsignal 1710 kann zwischen 0 und 720 Grad variieren. Es kann in 6-Grad-Inkrementen vorliegen, wobei dies allerdings keine Anforderung ist. Das Kurbelwinkelsignal 1710 wird aufgeteilt und ein Teil des Signals geht durch ein Verzögerungselement 1781. Die Differenz zwischen dem Kurbelwinkelsignal 1710 und dem verzögerten Signal 1782 wird durch den Addierer 1783 bestimmt, der ein Vergleichssignal 1784 produziert. Das Vergleichssignal 1784 ist im Allgemeinen ein kleiner positiver Wert, da der Kurbelwinkel mit der Zeit zunimmt. Eine Ausnahme tritt auf, wenn das Kurbelwinkelsignal 1710 720 kreuzt und auf null zurückgesetzt wird, wobei dann das Vergleichssignal ungefähr gleich einem negativen 720 Grad wird. 17E Figure 3 is a block diagram showing an angle generation module 1780 represents, according to an embodiment of the present invention. The purpose of the angle generation module 1780 is the crank angle signal 1710 to unfold and generate a periodic function that has a periodicity that matches the firing order. The crank angle signal 1710 can vary between 0 and 720 degrees. It can be in 6-degree increments, but this is not a requirement. The crank angle signal 1710 is split and part of the signal goes through a delay element 1781 , The difference between the crank angle signal 1710 and the delayed signal 1782 is through the adder 1783 determined which is a comparison signal 1784 produced. The comparison signal 1784 is generally a small positive value because the crank angle increases over time. An exception occurs when the crank angle signal 1710 720 crosses and is reset to zero, in which case the comparison signal becomes approximately equal to a negative 720 degrees.

Das Kurbelwinkelsignal 1710 wird ebenfalls in den Komparator 1785 eingegeben. Der Komparator 1785 vergleicht die aktuelle Version des Kurbelwinkelsignals 1710 mit dessen früherem Wert. Falls das aktuelle Kurbelwinkelsignal größer ist, ist das Komparatorausgangssignal 1797 null. Falls es kleiner ist, dann ist das Komparatorausgangssignal eins. Das Komparatorausgangssignal 1797 wird in den Multiplizierer 1787 eingegeben. Der Multiplizierer 1787 multipliziert die eingegebenen Signale 1786 und 1797. Da das Komparatorsignal 1797 normalerweise null ist, ist die Ausgabe des Multiplizierers 1787 normalerweise null. Wenn das Kurbelwinkelsignal 1710 auf null, oder nahe null, zurückgefaltet wird, wird das Komparatorausgangssignal 1797 zu eins und die Ausgabe des Multiplizierers 1787 wird zu 720. Die Ausgabe des Multiplizierers 1787 wird in dem Addierer 1788 mit dem Vergleichssignal 1784 summiert. Diese Ausgabe wird zur Kurbelwinkeldifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Messungen, beispielsweise 6 Grad. Die Ausgabe des Addierers 1788 wird in das Verstärkungselement 1789 eingegeben. Die Größe der Verstärkung im Verstärkungselement 1789 wird durch die Anzahl der Zündgelegenheiten pro Kurbelwellenumdrehung bestimmt. Ein Vierzylinder-Viertaktmotor würde eine Verstärkung von 2 aufweisen. Die Ausgabe des Verstärkungselements 1789 ist ein eingestelltes Kurbelwinkelinkrement 1790, das in den Multiplizierer 1791 eingegeben wird.The crank angle signal 1710 is also in the comparator 1785 entered. The comparator 1785 compares the current version of the crank angle signal 1710 with its previous value. If the current crank angle signal is larger, the comparator output is 1797 zero. If it is smaller, then the comparator output is one. The comparator output signal 1797 gets into the multiplier 1787 entered. The multiplier 1787 multiplies the input signals 1786 and 1797 , Because the comparator signal 1797 is usually zero, is the output of the multiplier 1787 usually zero. If the crank angle signal 1710 being folded back to zero, or near zero, the comparator output signal 1797 to one and the output of the multiplier 1787 becomes 720 , The output of the multiplier 1787 is in the adder 1788 with the comparison signal 1784 summed. This output becomes the crank angle difference between successive measurements, for example 6 degrees. The output of the adder 1788 is in the reinforcing element 1789 entered. The size of the reinforcement in the reinforcement element 1789 is determined by the number of ignition opportunities per crankshaft revolution. A four-cylinder four-stroke engine would have a gain of 2. The output of the reinforcement element 1789 is a set crank angle increment 1790 that in the multiplier 1791 is entered.

Die andere Eingabe in den Multiplizierer 1791 ist der Zündungsanteil 119. Für Skip Fire-gesteuerte Motoren bei Betrieb in einem Stabilzustand ist der Nenner des Zündungsanteils die Länge der periodischen Zündfolge. Multiplizieren des Kurbelwinkelinkrements 1790 im Multiplizierer 1791 ist dem Dividieren desselben durch die Länge der sich wiederholenden Zündfolge äquivalent. Die Ausgabe des Multiplizierers 1791 wird in den Addierer 1792 eingegeben. Der Addierer 1792 summiert die Ausgabe 1779 mit einem Signal 1778. Das Signal 1778 wird von dem Verzögerungsblock 1795 ausgegeben, der als eine Eingabe die Ausgabe 1796 einer Modulo-Einheit 1794 aufweist. Die Eingaben in die Modulo-Einheit 1794 sind die Addiererausgabe 1793 und 360, welches das Modulo-Argument ist. Die kollektiven Elemente in Block 1793 dienen zum Integrieren des Dividiererausgabesignals 1779 und geben einen Wert zwischen 0 und 360 zurück. Die Ausgabe 1796 kann als das Argument in den trigonometrischen Funktionen verwendet werden, die die angepasste Basisfunktion definieren. Die Funktionen sind periodisch mit einer Periodenlänge, die mit der Länge der sich wiederholenden Zündfolgenlänge übereinstimmt.The other input into the multiplier 1791 is the ignition component 119 , For Skip Fire controlled engines operating in a steady state, the denominator of the ignition portion is the length of the periodic firing order. Multiply the crank angle increment 1790 in the multiplier 1791 is equivalent to dividing it by the length of the repeating firing order. The output of the multiplier 1791 is in the adder 1792 entered. The adder 1792 sums up the output 1779 with a signal 1778 , The signal 1778 is from the delay block 1795 output the output as an input 1796 a modulo unit 1794 having. The entries in the modulo unit 1794 are the adder output 1793 and 360 which is the modulo argument. The collective elements in block 1793 are used to integrate the divider output signal 1779 and return a value between 0 and 360. The edition 1796 can be used as the argument in the trigonometric functions that define the fitted base function. The functions are periodic with a period length that matches the length of the repeating firing order length.

Um die Stabilität des Algorithmus zu gewährleisten, können einige Informationen über den Sekundärpfad nötig sein, wie etwa Riemengetriebe- und Motor/Generator-Dynamik. Ein genaues Modell des Sekundärpfads ist nicht erforderlich, da die tatsächliche Phasennachführung unter Verwendung des gemessenen Rückkopplungssignals adaptiv vorgenommen wird, um den definierten Fehler zu minimieren, der jegliche Unsicherheit des Sekundärpfadmodells kom pensi ert.To ensure the stability of the algorithm, some information about the secondary path may be necessary, such as belt transmission and motor / generator dynamics. An accurate model of the secondary path is not required because the actual phase tracking is adaptively performed using the measured feedback signal to minimize the defined error that compensates for any uncertainty in the secondary path model.

Im Gegensatz zu einigen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geht Angepasste-Basisfunktion-Regelung eine endliche Anzahl von dominierenden Harmonischen in dem Motordrehmomentprofil an, statt alle Frequenzen innerhalb einer gewissen Bandbreite anzugehen. Ähnlich den zuvor beschriebenen Verfahren verwendet es eine Rückkopplung zum adaptiven Modifizieren von Parametern in dem Regelungssystem zum Reduzieren von NVH auf ein akzeptables Niveau, während maximale Kraftstoffeffizienz geliefert wird. Angepasste-Basisfunktion-Regelung kann ein Paar von Sinus- und Kosinussignalen oder andere orthogonale Funktionen verwenden, die durch DSF-Betrieb erzeugte Motordrehmomentimpulse repräsentieren können. Vorteilhafterweise kann die trigonometrische Funktion direkt anhand einer Kurbelwinkelmessung erzeugt werden, um jegliche mit Filterung verbundene Verzögerung zu vermeiden.In contrast to some of the previously described embodiments, matched basis function control addresses a finite number of dominant harmonics in the engine torque profile, rather than addressing all frequencies within a certain bandwidth. Similar to the previously described methods, it uses feedback to adaptively modify parameters in the control system to reduce NVH to an acceptable level while delivering maximum fuel efficiency. Custom basis function control may use a pair of sine and cosine signals or other orthogonal functions that may represent engine torque pulses generated by DSF operation. The trigonometric function can advantageously be generated directly on the basis of a crank angle measurement in order to avoid any delay associated with filtering.

Die Beziehung zwischen der Motorkonfiguration und der Zündfrequenz eines Viertaktmotors wird durch die folgende Formel angegeben. f = N r p m 60 N c y l 2 1 N D e n o m ( H z )

Figure DE112018001304T5_0016
Hierbei ist Nrpm die in Upm ausgedrückte Motordrehzahl, ist Ncyl die Anzahl der Zylinder in dem Motor, ist NDenom der Nenner eines einfachen Bruchs und ist f die Grundfrequenz des Motordrehmomentimpulses. Alle Werte sind ganze Zahlen und die Grundfrequenz ist für Zünddichten, die denselben Nenner aufweisen, dieselbe. Harmonische der Grundfrequenz sind ganzzahlige Vielfache der Frequenz f.The relationship between the engine configuration and the ignition frequency of a four-stroke engine is given by the following formula. f = N r p m 60 N c y l 2 1 N D e n O m ( H z )
Figure DE112018001304T5_0016
Here, N rpm is the engine speed expressed in rpm, N cyl is the number of cylinders in the engine, N denom is the denominator of a simple fraction, and f is the fundamental frequency of the engine torque pulse . All values are integers and the fundamental frequency is the same for ignition densities that have the same denominator. Harmonics of the fundamental frequency are integer multiples of the frequency f.

Um solche Harmonische abzuschwächen, ist es nötig, sinusförmiges Drehmoment der entsprechenden Frequenzen zu erzeugen, und dies kann unter Verwendung von trigonometrischen Funktionen vorgenommen werden, die mit dieser Winkelgeschwindigkeit 2πf (Rad) schwingen. Allerdings ist eine gemessene Motordrehzahl sehr verrauscht und irgendeine Art eines Filters wird benötigt, um Hochfrequenzrauschen aus den Motordrehzahlmessungen zu entfernen. Der Nachteil bei diesem Ansatz besteht darin, dass ein Filter eine Verzögerung in die geschätzte Winkelgeschwindigkeitstrajektorie einführt, was zu einem Abschwächungsfehler führt.To attenuate such harmonics, it is necessary to generate sinusoidal torque of the corresponding frequencies, and this can be done using trigonometric functions that oscillate at this angular velocity 2πf (rad). However, a measured engine speed is very noisy and some type of filter is needed to remove high frequency noise from the engine speed measurements. The disadvantage of this approach is that a filter introduces a delay into the estimated angular velocity trajectory, which leads to an attenuation error.

Da das, was wirklich benötigt wird, nicht die Frequenz ist, sondern das Argument der trigonometrischen Funktionen, d. h. ein Integral der Winkelgeschwindigkeit, kann stattdessen eine Kurbelwinkelmessung verwendet werden, da das benötigte Integral ein ganzzahliges Vielfaches des Kurbelwinkels ist. Eine Kurbelwinkelmessung ist im Allgemeinen weniger verrauscht und es wird keine Verzögerung eingeführt, da sie keine Filterung benötigt. Die folgende Formel, Gl. 14, zeigt die äquivalente Sinusfunktion, deren Argumente aus der Winkelgeschwindigkeit (linke Seite der Gleichung) und dem Kurbelwinkel (rechte Seite der Gleichung) erhalten werden. s i n ( r = 0 t ω ( τ ) d τ ) = sin ( N c y l 2 1 N D e n o m φ ( t ) ) ,   φ ( t ) :   K u r b e l w i n k e l

Figure DE112018001304T5_0017
Üblicherweise wird der Kurbelwinkel in 0 - 720 Grad gefaltet und muss vor Anwenden der obigen Formel entfaltet werden. Ein beispielhaftes Modul zum Durchführen dieses Entfaltens wurde in Verbindung mit 17E und dem Winkelerzeugungsmodul 1780 beschrieben.Since what is really needed is not the frequency, but the argument of the trigonometric functions, ie an integral of the angular velocity, a crank angle measurement can be used instead, since the integral required is an integer multiple of the crank angle. A crank angle measurement is generally less noisy and no delay is introduced because it does not require filtering. The following formula, Eq. 14 shows the equivalent sine function, the arguments of which are obtained from the angular velocity (left side of the equation) and the crank angle (right side of the equation). s i n ( r = 0 t ω ( τ ) d τ ) = sin ( N c y l 2 1 N D e n O m φ ( t ) ) . φ ( t ) : K u r b e l w i n k e l
Figure DE112018001304T5_0017
Usually the crank angle is folded in 0 - 720 degrees and has to be unfolded before applying the above formula. An exemplary module for performing this deployment was in connection with 17E and the angle generation module 1780 described.

Bei einer Ausführungsform der Angepasste-Basisfunktion-Regelung wird ein Paar von Sinus- und Kosinusfunktionen als die Basisfunktion verwendet, deren Frequenz der angegangenen Frequenz entspricht. Eine Ausgabebasisfunktion, H(k), kann folgendermaßen definiert sein. H ( k ) = [ cos ( ω k T )  sin ( ω k T ) ] T

Figure DE112018001304T5_0018
In Gl. 15 und in anderen Gleichungen bezieht sich der Exponent T auf die Transponierte der Ausgabebasisfunktion, H(k), und wird dazu verwendet, den Ausdruck von H(k) kompakter zu machen. In Gl. 15 weist die Basisfunktion nur eine Frequenz auf, die Grundschwingungsfrequenz; allerdings können andere Terme zu der Basisfunktion für andere Frequenzen von Interesse, wie etwa unter anderem 2ω und 3ω, hinzugefügt werden. Die Ausgabebasisfunktion entspricht dem Signal 1357 in 17E.In one embodiment of the matched basis function control, a pair of sine and cosine functions are used as the basis function, the frequency of which corresponds to the started frequency. An output basis function, H (k), can be defined as follows. H ( k ) = [ cos ( ω k T ) sin ( ω k T ) ] T
Figure DE112018001304T5_0018
In Eq. 15 and in other equations, the exponent T refers to the transpose of the output basis function, H (k), and is used to make the expression of H (k) more compact. In Eq. 15, the basic function has only one frequency, the fundamental frequency; however, other terms may be added to the base function for other frequencies of interest, such as 2ω and 3ω, among others. The output base function corresponds to the signal 1357 in 17E ,

Eine Eingabebasisfunktion, G(k), die Kompensation für Sekundärpfaddynamik einschließt, kann folgermaßen definiert sein: G ( k ) = [ 1 ρ ( ω ) cos ( ω k T θ ( ω ) )   1 ρ ( ω ) sin ( w k T θ ( ω ) ) ] T

Figure DE112018001304T5_0019
hierbei sind θ und ρ die Phase und die Stärke der Frequenzantwort einer Übertragungsfunktion F, welche jegliche Dynamik zwischen dem Drehmomentabschwächungsbefehl und der gemessenen NVH-Metrik repräsentiert, was eine Zwangsbedingung liefert. Die Eingabebasisfunktion entspricht dem Signal 1355 in 17E.An input basis function, G (k), which includes compensation for secondary path dynamics, can be defined as follows: G ( k ) = [ 1 ρ ( ω ) cos ( ω k T - θ ( ω ) ) 1 ρ ( ω ) sin ( w k T - θ ( ω ) ) ] T
Figure DE112018001304T5_0019
where θ and ρ are the phase and strength of the frequency response of a transfer function F, which represents any dynamics between the torque weakening command and the measured NVH metric, which provides a constraint. The input base function corresponds to the signal 1355 in 17E ,

Bei manchen Ausführungsformen kann die Eingabebasisfunktion durch Filtern der Basisfunktion mit einer Übertragungsfunktion F erhalten werden. Ein Nachteil bei diesem Ansatz besteht darin, dass er zu einiger Verzögerung der Phase und der Stärke führt. Stattdessen kann die Eingabebasisfunktion in Gl. 16 durch die Phase und Stärke der Frequenzantwort von F bei der angegangenen Frequenz erhalten werden, die als eine Tabelle oder als eine Formel bereitgestellt werden kann. Die Übertragungsfunktion F kann in mehreren Formen ausgedrückt werden, wie in nachstehender Gl. 17 gezeigt ist. [ ρ ( ω ) cos ( ω k T + θ ( ω ) ) ρ ( ω ) sin ( ω k T + θ ( ω ) ) ] = F { [ cos ( ω k t ) sin ( w k t ) ] } = ρ ( ω ) [ cos ( θ ( ω ) ) sin ( θ ( ω ) ) sin ( θ ( ω ) ) cos ( θ ( ω ) ) ] [ cos ( w k T ) sin ( ω k T ) ]

Figure DE112018001304T5_0020
In some embodiments, the input basis function can be obtained by filtering the basis function with a transfer function F. A disadvantage of this approach is that it results in some phase and power lag. Instead, the input basis function in Eq. 16 are obtained by the phase and strength of the frequency response of F at the frequency being approached, which can be provided as a table or as a formula. The transfer function F can be expressed in several forms, as in Eq. 17 is shown. [ ρ ( ω ) cos ( ω k T + θ ( ω ) ) ρ ( ω ) sin ( ω k T + θ ( ω ) ) ] = F { [ cos ( ω k t ) sin ( w k t ) ] } = ρ ( ω ) [ cos ( θ ( ω ) ) - sin ( θ ( ω ) ) sin ( θ ( ω ) ) - cos ( θ ( ω ) ) ] [ cos ( w k T ) sin ( ω k T ) ]
Figure DE112018001304T5_0020

Die Übertragungsfunktion F beinhaltet die Sekundärpfaddynamik und filtert hinsichtlich NVH-Metrik und Fahrzeugantwort. Da die Wirkung der Übertragungsfunktion F implizit durch einen adaptiven Algorithmus identifiziert und kompensiert werden wird, muss die Kenntnis der Übertragungsfunktion nicht sehr genau sein, solange sie genau genug dafür ist, das System stabil zu machen. Die Toleranzen für die Übertragungsfunktion F sind sehr lax.The transfer function F contains the secondary path dynamics and filters with regard to NVH metrics and vehicle response. Since the effect of the transfer function F will be identified and compensated for implicitly by an adaptive algorithm, the knowledge of the transfer function need not be very precise as long as it is accurate enough to make the system stable. The tolerances for the transfer function F are very lax.

In manchen Fällen kann die Eingabebasisfunktion auf die nachstehend gezeigte Weise erhalten werden. 1 ρ [ cos ( ω k T θ ) sin ( ω k T θ ) ] = 1 ρ [ cos ( θ )  sin ( θ ) sin ( θ )  cos ( θ ) ] [ cos ( ω k T ) sin ( ω k T ) ]

Figure DE112018001304T5_0021
In some cases, the input basis function can be obtained in the manner shown below. 1 ρ [ cos ( ω k T - θ ) sin ( ω k T - θ ) ] = 1 ρ [ cos ( θ ) sin ( θ ) - sin ( θ ) cos ( θ ) ] [ cos ( ω k T ) sin ( ω k T ) ]
Figure DE112018001304T5_0021

Die oben gezeigte Ableitung weist den Vorteil auf, keine Verzögerung einzuführen, da sie den gemessenen Kurbelwinkel direkt verwendet.The derivative shown above has the advantage of not introducing deceleration because it uses the measured crank angle directly.

Bei Betrieb des Angepasste-Basisfunktion-Regelungsalgorithmus wird die Eingabebasisfunktion G(k) aus der Ausgabebasisfunktion H(k) durch die Stärken- und Phasenschätzung der Übertragungsfunktion F für die gegebene Frequenz transformiert. Die Differenz der wahren Stärke und Phase der Übertragungsfunktion F wird durch den Regelalgorithmus adaptiv kompensiert. In operation of the adjusted basis function control algorithm, the input basis function G (k) is transformed from the output basis function H (k) by the strength and phase estimation of the transfer function F for the given frequency. The difference between the true strength and phase of the transfer function F is adaptively compensated by the control algorithm.

Die Eingabebasisfunktionen G(k) können mit einem Eingabebasisfunktion-Koeffizientenvektor α(n) multipliziert werden, um einen Abschwächungsbefehl u(k) zu erzeugen, wie in Gl. 19 gezeigt ist. u ( k ) = G T ( k ) a ( k )

Figure DE112018001304T5_0022
Die Koeffizienten α(n) können durch einen adaptiven Algorithmus bestimmt werden, wie etwa ein rekursives Kleinste-Quadrate(RLS)-Verfahren oder Quadratischer Mittelwert (LMS oder Gradientenalgorithmus), welcher eine Zielfunktion J minimiert. Die Zielfunktion J für RLS kann ausgedrückt werden als J = 1 2 e N V H T e N V H + 1 2 u c T R u c = 1 2 ( y N V H T ' α ) T ( y N V H T ' α ) + 1 2 α T T T R T α u c = [ h ( n ) T α   h ( n 1 ) T α     h ( n N + 1 ) T α ] T y N V H = [ h ' ( n ) T w 0   h ( n 1 ) T w 0     h ( n N + 1 ) T w 0 ] T h ( n ) = [ cos ( n ω T )  sin ( n ω T )  cos ( 2 n ω T )   ] T ,   T = [ h ( n )   h ( n 1 )     h ( n N + 1 ) ] T h ' ( n ) = [ q 1 c g 1 c cos ( n ω T )   q 1 s g 1 s  sin ( n ω T )   q 2 c g 2 c cos ( 2 n ω T )   ] T , T ' = [ h ' ( n )   h ' ( n 1 )     h ' ( n N + 1 ) ] T R = r 2 I
Figure DE112018001304T5_0023
wobei eNVH und uc die Vorgeschichte der NVH-Metrik und des Steuerbefehls ist, w0 und α die entsprechenden Basisfunktionskoeffizienten sind, I die Einheitsmatrix ist und r2 eine Gewichtung ist zum Anpassen hinsichtlich der Strafe für eine Regelaktion, in diesem Falle derKraftstoffverbrauch. g m c ,   g m s , q m c   u n d   q m s
Figure DE112018001304T5_0024
sind jeweils die Projektion der Frequenzantwort der Sekundärpfad-Übertragungsfunktion und der NVH-Metrik/Fahrzeugantwort-Übertragungsfunktion bei der mth Harmonischen auf die Basisfunktion.The input basis functions G (k) can be multiplied by an input basis coefficient vector α (n) to produce an attenuation command u (k), as in Eq. 19 is shown. u ( k ) = G T ( k ) a ( k )
Figure DE112018001304T5_0022
The coefficients α (n) can be determined by an adaptive algorithm, such as a recursive least squares (RLS) method or quadratic mean (LMS or gradient algorithm), which minimizes an objective function J. The objective function J for RLS can be expressed as J = 1 2 e N V H T e N V H + 1 2 u c T R u c = 1 2 ( y N V H - T ' α ) T ( y N V H - T ' α ) + 1 2 α T T T R T α u c = [ H ( n ) T α H ( n - 1 ) T α H ( n - N + 1 ) T α ] T y N V H = [ H ' ( n ) T w 0 H ( n - 1 ) T w 0 H ( n - N + 1 ) T w 0 ] T H ( n ) = [ cos ( n ω T ) sin ( n ω T ) cos ( 2 n ω T ) ... ] T . T = [ H ( n ) H ( n - 1 ) ... H ( n - N + 1 ) ] T H ' ( n ) = [ q 1 c G 1 c cos ( n ω T ) q 1 s G 1 s sin ( n ω T ) q 2 c G 2 c cos ( 2 n ω T ) ... ] T . T ' = [ H ' ( n ) H ' ( n - 1 ) ... H ' ( n - N + 1 ) ] T R = r 2 I
Figure DE112018001304T5_0023
where e NVH and u c is the history of the NVH metric and control command, w 0 and α are the corresponding basic function coefficients, I is the unit matrix and r 2 is a weight to adjust for the penalty for a control action, in this case the fuel consumption. G m c . G m s . q m c u n d q m s
Figure DE112018001304T5_0024
are the projections of the frequency response of the secondary path transfer function and the NVH metric / vehicle response transfer function at the m th harmonic onto the base function.

Die RLS-Aktualisierungsformel für den Koeffizientenvektor α[n] kann folgendermaßen angegeben werden: α [ n ] = α [ n 1 ] + P [ n ] ( h ' [ n ] e [ n ] r 2 h [ n ] h [ n ] T α [ n 1 ] ) P [ 0 ] = ( T ' [ 0 ] T T ' [ 0 ] + r 2 T [ 0 ] T T [ 0 ] ) 1 P [ n ] = ( λ P [ n 1 ] 1 + r 2 h ' [ n ] h ' [ n ] T + r 2 h [ n ] h [ n ] T )

Figure DE112018001304T5_0025
e N V H [ n ] = F N V H { y [ n ] u [ n ] }
Figure DE112018001304T5_0026
wobei y[n] das Motordrehmoment ist, u[n] das Abschwächungslieferdrehmoment mit irgendeinem Fehler aufgrund von Unsicherheit im Sekundärpfad ist, λ ein Vergessenfaktor ist, r2 wie zuvor der Gewichtungsfaktor ist, FNVH die Übertragungsfunktion vom Motordrehmoment zur NVH-Metrik ist und eNVH [n] die gemessene NVH-Metrik ist.The RLS update formula for the coefficient vector α [n] can be given as follows: α [ n ] = α [ n - 1 ] + P [ n ] ( H ' [ n ] e [ n ] - r 2 H [ n ] H [ n ] T α [ n - 1 ] ) P [ 0 ] = ( T ' [ 0 ] T T ' [ 0 ] + r 2 T [ 0 ] T T [ 0 ] ) - 1 P [ n ] = ( λ P [ n - 1 ] - 1 + r 2 H ' [ n ] H ' [ n ] T + r 2 H [ n ] H [ n ] T )
Figure DE112018001304T5_0025
e N V H [ n ] = F N V H { y [ n ] - u [ n ] }
Figure DE112018001304T5_0026
where y [n] is the engine torque, u [n] is the attenuation delivery torque with some error due to uncertainty in the secondary path, λ is a forgetting factor, r 2 is the weighting factor as before, F NVH is the transfer function from the engine torque to the NVH metric and e NVH [n] is the measured NVH metric.

Durch Einschließen der Strafe für Regelungsaktion in die Zielfunktion, kann die Stärke des Regelungaufwands kontrolliert werden. Der Wert für die Gewichtung kann durch Auflösen der untenstehenden Gleichung nach r bestimmt werden, wobei die gewünschte NVH-Metrik als σNVH ausgedrückt ist. w m c   u n d   w m s

Figure DE112018001304T5_0027
sind die Projektion des Motordrehmomentimpulses auf die Kosinus- und Sinusbasisfunktion der mth angegangenen Frequenz und der Komponente des Vektors w0. 1 2 m = 1 M w m c 2 q m c 2 ( r 2 g m c 2 q m c 2 + r 2 ) 2 + w m s 2 q m s 2 ( r 2 g m s 2 q m s 2 + r 2 ) 2 = σ N V H 2
Figure DE112018001304T5_0028
By including the penalty for regulatory action in the objective function, the strength of the regulatory effort can be controlled. The weighting value can be determined by solving the equation below for r, with the desired NVH metric expressed as σ NVH . w m c u n d w m s
Figure DE112018001304T5_0027
are the Projection of the engine torque pulse onto the cosine and sine basis function of the m th started frequency and the component of the vector w 0 . 1 2 Σ m = 1 M w m c 2 q m c 2 ( r 2 G m c 2 q m c 2 + r 2 ) 2 + w m s 2 q m s 2 ( r 2 G m s 2 q m s 2 + r 2 ) 2 = σ N V H 2
Figure DE112018001304T5_0028

Bei manchen Ausführungsformen kann die Antriebsstrangsteuerung zwischen einem Adaptivfiltervorwärtsalgorithmus und einem Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus umschalten, abhängig davon, ob das Fahrzeug mit einer festen Zündfolge arbeitet oder ob sich das Fahrzeug in einem Übergang zwischen zwei Zündfolgeniveaus befindet. Bei Zündungsanteilübergängen besteht das Zündmuster nicht mehr aus einer sich wiederholenden Zündfolge; allerdings kann die Länge des Übergangs, d. h. die Anzahl von Zündgelegenheiten in dem Übergang, bekannt sein und diese kann als eine Eingabe in das Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul 1730 verwendet werden.In some embodiments, powertrain control may switch between an adaptive filter forward algorithm and an adjusted basis function control algorithm, depending on whether the vehicle is operating with a fixed firing order or whether the vehicle is in transition between two firing order levels. With ignition share transitions, the ignition pattern no longer consists of a repeating ignition sequence; however, the length of the transition, ie the number of firing opportunities in the transition, may be known and this may be an input to the custom basis function control module 1730 be used.

Obgleich oben ein Ausführungsbeispiel eines Angepasste-Basisfunktion-Reglers und eines Regelalgorithmus beschrieben wurde, versteht sich, dass der Regler und das Regelungsverfahren neukonfiguriert werden können, während deren Grundfunktionalität aufrechterhalten wird.Although an embodiment of a matched basic function controller and control algorithm has been described above, it will be understood that the controller and control method can be reconfigured while maintaining their basic functionality.

ErgebnisseResults

18A-D zeigt ein Simulationsergebnis einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18A zeigt den Zündungsanteilbefehl, der bei 0,33 startet und sich über eine Zeitspanne von etwa 20 ms nach 0,25 bewegt. 18B zeigt zwei Kurven. Die Kurve 2105 ist das Motordrehmoment und die Kurve 2120 ist das Durchschnittsmotordrehmoment, welches das Bias-Niveau ist, das bei der Bestimmung des störungskorrelierten Signals entfernt wurde. Anfangs gibt es etwa alle 30 ms eine Motorzündung. Da der Zündungsanteil 0,33 beträgt, bedeutet dies, dass es ungefähr alle 10 ms eine Zündgelegenheit gibt. Diese beispielhafte Motordrehmomentabgabe kann von einem bei 3000 Upm betriebenen Vierzylindermotor, einem bei 1500 Upm betriebenen Achtzylindermotor oder irgendeiner anderen Kombination von Zylinderzahl und Motordrehzahl stammen, der/die Zündgelegenheiten mit diesem Intervall ergibt. Es sei angemerkt, dass die Änderung der Motorzündungsdichte als ein Ergebnis des Zündungsanteilübergangs leicht nach 0,1 s oder etwa 60 ms nach der Änderung in dem in 18A gezeigten Zündungsanteilbefehlssignal aufzutreten beginnt. Diese Verzögerung, in diesem Fall etwa 6 Zündgelegenheiten, repräsentiert die zugehörige Verzögerung zwischen Bestimmen einer Zündfolge auf der Grundlage eines Zündungsanteils und Ausführen dieser Folge in dem Motor. Dieses Verzögerungsniveau ist für Motoren typisch, die Ventilbewegung über einen sich drehenden Nocken steuern und ausgelassene Zylinder über Außerfunktionsetzen von Ventilbewegung deaktivieren. 18C zeigt eine Kurve 2140, welche die Motor/Generator-Befehlskurve ist, und eine Kurve 2150, die das Drehmoment ist, das von dem Motor/Generator geliefert/abgezogen wird. Die Motor/Generator-Befehlskurve 2150 ist ein Beispiel für eine Filterausgabe 1314 von 13 oder des Motor/Generator-Befehlssignals 1301 von 15. Der Unterschied zwischen den Kurven 2140 und 2150 gibt die Auswirkung der zuvor erörterten Sekundärpfaddynamik wieder. 18D zeigt das Antriebsstranggesamtdrehmoment als Kurve 2110 und das Durchschnittsgesamtdrehmoment als Kurve 2120. Kurve 2110 ist ein Beispiel für das Lieferdrehmoment 1320, gezeigt in 13, 15, 17A und 17B. 18A-D shows a simulation result of an embodiment of the present invention. 18A shows the firing fraction command starting at 0.33 and moving to 0.25 over a period of about 20 ms. 18B shows two curves. The curve 2105 is the engine torque and the curve 2120 is the average motor torque, which is the bias level that was removed when determining the noise correlated signal. Initially there is an engine ignition approximately every 30 ms. Since the ignition component is 0.33, this means that there is an ignition opportunity approximately every 10 ms. This exemplary engine torque output may come from a four-cylinder engine operating at 3000 rpm, an eight-cylinder engine operating at 1500 rpm, or any other combination of number of cylinders and engine speed that gives ignition opportunities with this interval. It should be noted that the change in engine ignition density as a result of the ignition share transition slightly after 0.1 s or about 60 ms after the change in the in 18A Ignition share command signal shown begins to occur. This delay, in this case about 6 firing opportunities, represents the associated delay between determining an ignition sequence based on an ignition percentage and executing that sequence in the engine. This level of deceleration is typical of engines that control valve movement via a rotating cam and deactivate omitted cylinders by disabling valve movement. 18C shows a curve 2140 which is the motor / generator command curve and a curve 2150 , which is the torque that is supplied / drawn by the motor / generator. The motor / generator command curve 2150 is an example of a filter output 1314 of 13 or the motor / generator command signal 1301 of 15 , The difference between the curves 2140 and 2150 reflects the impact of the previously discussed secondary path dynamics. 18D shows the total powertrain torque as a curve 2110 and the average total torque as a curve 2120 , Curve 2110 is an example of the delivery torque 1320 , shown in 13 . 15 . 17A and 17B ,

19 zeigt das Frequenzspektrum des Drehmomentfehlers gegenüber einem Simulationsergebnis. Kurve 2205 stellt die gefilterte Motorkurbelwellenbeschleunigung ohne Anlegen irgendeines Ausgleichsdrehmoments dar. Kurve 2210 stellt die Kombination der Motor- und der Motor/Generator-Antwort unter Verwendung eines wie hier beschriebenen Adaptivfiltervorwärtsregelungsverfahrens dar. Der Drehmomentfehler ist für die Grund- und die zweite Harmonischenfrequenz nahezu eliminiert, wie durch die Einschübe in 19 gezeigt wird. Die dritte Harmonische ist nicht signifikant bedämpft, zumindest teilweise aufgrund von Bandbreitenbegrenzungen des Motor/Generator-Systems; allerdings haben die Frequenzkomponenten von ~100 Hz und darüber im Allgemeinen wenig Einfluss auf NVH, so dass eine Bedämpfung nicht erforderlich ist. 19 shows the frequency spectrum of the torque error versus a simulation result. Curve 2205 represents the filtered engine crankshaft acceleration without applying any compensating torque. Curve 2210 illustrates the combination of the motor and motor / generator responses using an adaptive filter feed forward method as described herein. The torque error for the fundamental and second harmonic frequencies is almost eliminated, as by the inserts in FIG 19 will be shown. The third harmonic is not significantly attenuated, at least in part due to bandwidth limitations of the motor / generator system; however, the frequency components of ~ 100 Hz and above generally have little effect on NVH, so damping is not required.

Dynamische ZündniveaumodulationDynamic ignition level modulation

Die bisherige Beschreibung konzentrierte sich auf Regelungsverfahren für ein Drehmomentausgleichssystem, das auf einen durch Skip Fire gesteuerten Verbrennungsmotor anwendbar ist. Es versteht sich, das die hier beschriebenen Regelungsverfahren auch auf Motoren anwendbar sind, die mit verschiedenen Zylindern mit verschiedenen Abgaben arbeiten, wie im US-Patent 9,399,964 und der US-Patentanmeldung 14/705,712 beschrieben ist, die hier beide in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind. Beide dieser Referenzen beschreiben Motorsteuerungsverfahren, bei denen in manchen Fällen statt Auslassen einiger Zylinder und Produzieren keines Nettodrehmoments, manche Zylinder eine Abgabe aufweisen, die sich signifikant von der anderer Zylinder unterscheidet. Eine hohe Zylinderabgabe kann einem auf Leistung optimierten Hub entsprechen und eine niedrige Zylinderabgabe kann einem für Kraftstoffeffizienz optimierten Hub entsprechen. Diese Hochdrehmoment- und Niederdrehmomenthübe können in variierenden Folgen angeordnet werden, um die gewünschte Motorabgabe zu liefern. Die Ventile können auf eine Weise gesteuert werden, dass die Zündungen mit einer höheren Drehmomentabgabe eine größere Menge an eingeführter Luft aufweisen als Zündung mit einer niedrigeren Drehmomentabgabe. In manchen Fällen können auch Auslassungen zu dem Muster hinzugefügt werden, so dass jede gegebene Zündgelegenheit eine Hochniveauzündung, eine Niederniveauzündung oder ein Auslassen sein kann. Kollektiv können diese Arten eines Motorsteuerungssystems als dynamische Zündniveaumodulation bezeichnet werden, bei der sich die Abgabe einer beliebigen Zündgelegenheit von der Abgabe zu angrenzenden Zündgelegenheiten signifikant unterscheiden kann. Beim Betrieb mit dynamischer Zündniveaumodulation kann eine endliche Anzahl effektiver Zündungsanteile, periodischer Muster oder Abfolgen im Stabilzustand verwendet werden und jeder effektive Zündungsanteil, jedes Muster oder jede Abfolge weist eine Grundfrequenz und deren Harmonische auf. Der effektive Zündungsanteil kann teilweise auf dem Zündungsanteil und dem Verhältnisanteil, welcher der Anteil von Niederdrehmomentzündungen zu Hochdrehmomentzündungen ist, basieren. Er gibt eine Anzeige des Anteils des maximal verfügbaren Motorhubraums, der genutzt wird, an.The description so far has focused on control methods for a torque compensation system applicable to an internal combustion engine controlled by Skip Fire. It is understood that the control methods described here are also applicable to engines that work with different cylinders with different outputs, as in U.S. Patent 9,399,964 and the US patent application 14/705, 712 , both of which are incorporated in their entirety by reference. Both of these references describe engine control methods in which, in some cases, rather than skipping some cylinders and producing no net torque, some cylinders have a delivery that is significantly different from that of other cylinders. A high cylinder delivery may correspond to a stroke optimized for performance and a low cylinder delivery may correspond to a stroke optimized for fuel efficiency. These high torque and low torque strokes can be arranged in varying sequences to provide the desired engine output. The valves can be controlled in such a way that the ignitions with a higher torque output have a greater amount of air introduced than ignition with a lower torque output. In some cases, omissions can also be added to the pattern so that any given ignition opportunity can be a high level ignition, a low level ignition, or an omission. Collectively, these types of engine control systems can be referred to as dynamic firing level modulation, in which delivery of any ignition opportunity may differ significantly from delivery to adjacent ignition opportunities. When operating with dynamic ignition level modulation, a finite number of effective ignition components, periodic patterns or sequences can be used in the steady state and each effective ignition component, pattern or sequence has a fundamental frequency and its harmonics. The effective firing fraction may be based in part on the firing fraction and the ratio fraction, which is the fraction of low torque firings to high torque firings. It gives an indication of the proportion of the maximum available engine displacement that is used.

Für Motoren mit dynamischer Zündniveaumodulation, die drei oder mehr verschiedene Arbeitskammerabgaben aufweisen kann, kann sich die Zündfolgenlänge von dem Zündungsanteil unterscheiden. Somit können anstelle einer einzigen Zündungsanteileingabe in den Basisfunktionsgenerator 1740 zwei Eingaben erforderlich sein, um die sich wiederholende Zündfolgenlänge zu bestimmen, wie etwa das Verhältnis von Auslassungen zu Zündungen und das Verhältnis von Hochzündungen zu Niederzündungen.For engines with dynamic ignition level modulation, which can have three or more different working chamber outputs, the ignition sequence length can differ from the ignition component. Thus, instead of a single firing component input into the basic function generator 1740 two inputs may be required to determine the repetitive firing sequence length, such as the ratio of skip to firing and the ratio of firing to firing.

Bei manchen Ausführungsformen wird eine Antriebsstrangsteuerung zur Verwendung bei der Betriebssteuerung eines Verbrennungsmotors, der mehrere Arbeitskammern aufweist, um eine gewünschte Abgabe zu liefern, beschrieben. Jede Arbeitskammer weist mindestens ein Einlassventil, das nockenbetätigt ist, und mindestens ein Auslassventil auf. Der Antriebsstrang beinhaltet eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke. Eine Zündungsniveaubestimmungseinheit identifiziert ausgewählte Niederarbeitszyklen, die bei einer Niederdrehmomentabgabe gezündet werden sollen, und ausgewählte Hocharbeitszyklen, die bei einer Hochdrehmomentabgabe gezündet werden sollen. Die Zündungsniveaubestimmungseinheit kann eingerichtet sein zum Vornehmen der Hoch- oder der Niederdrehmomentabgabebestimmungen auf einer Basis von Zündgelegenheit zu Zündgelegenheit während des Betriebs des Motors. Der Adaptivfiltervorwärtsregler ist eingerichtet zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments, das durch die Hilfsdrehmomentquelle/-senke an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, eine durch die Hoch-/Nieder-Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden. In manchen Fällen können manche Zündgelegenheit ausgelassen werden, zusätzlich zu der Möglichkeit einer Hoch- oder Ni ederdrehmomentab gabe.In some embodiments, powertrain control for use in operating control of an internal combustion engine having multiple working chambers to provide a desired output is described. Each working chamber has at least one inlet valve that is cam-operated and at least one outlet valve. The powertrain includes an auxiliary torque source / sink. An ignition level determination unit identifies selected low work cycles to be fired on a low torque delivery and selected high work cycles to be fired on a high torque delivery. The ignition level determination unit may be configured to make the high or low torque output determinations based on ignition opportunity to ignition opportunity during operation of the engine. The adaptive filter feedforward controller is configured to determine a compensation torque that is applied to a drive train by the auxiliary torque source / sink, the compensation torque being designed to at least partially cancel out a torque variation generated by the high / low firing order, thereby reducing the NVH, otherwise would be generated by the firing order. In some cases, some ignition opportunity may be missed, in addition to the possibility of high or low torque delivery.

Andere MerkmaleOther characteristics

Eine Reihe von Steuerungen/Reglern und Steuerungselementens wurde in der vorangehenden Patentschrift und den eingeschlossenen Anwendungen beschrieben, darunter beispielsweise Antriebsstrangsteuerungen, Motorsteuerungen, Motorsteuergeräte/-einheiten (ECU), Hybrid-Antriebsstrangsteuerungen, Skip Fire-Motorsteuerungssysteme, Zündungssteuerungen, Adaptivfiltervorwärtsregler, Angepasste-Basisfunktion-Regler, Zündungssteuerungseinheiten, Motor/Generator-Steuerungen, Vorwärtsregelungssysteme und andere Steuerungselemente. Die verschiedenen hier beschriebenen Steuerungen/Regler und Steuerungs-/Regelungsverfahren können unter Verwendung von Software oder Firmware implementiert werden, die auf einer Verarbeitungseinheit, wie einem Mikroprozessor, unter Verwendung von programmierbarer Logik, Verwendung anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), unter Verwendung diskreter Logik usw. und/oder unter Verwendung einer Kombination der vorangehenden ausgeführt werden. Diese Elemente können in verschiedenen Architekturen in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert, gruppiert und ausgelegt werden. Beispielsweise kann in manchen Ausführungsformen eine Hybrid-Antriebsstrangsteuerung oder eine ECU, die aus einem einzigen Prozessor besteht, ausgelegt sein zum Durchführen aller auf eine Fahrzeugsteuerung bezogenen beschriebenen Aktivitäten. Alternativ kann eine Antriebsstrang- oder Motorsteuerung mehrere Prozessoren beinhalten, die als Teil eines Antriebsstrang- oder Motorsteuerungsmoduls zusammen platziert sind, oder die an verschiedenen Orten innerhalb des Fahrzeugs verteilt sind. Die spezifischen Funktionalitäten, die durch einen beliebigen der Prozessoren oder eine beliebige der Steuereinheiten durchgeführt werden, können weithin variiert sein. Beispielsweise kann die Motor/Generator-Steuerung in eine ECU oder in eine Hybrid-Antriebsstrangsteuerung integriert sein oder sie kann ein getrenntes Element sein, das an den Motor/Generator angrenzend platziert ist. In einem anderen Beispiel können Komponenten, wie etwa die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung, das Zündzeitpunktbestimmungsmodul, der Adaptivfiltervorwärtsregler und andere Komponenten als funktionale Blöcke einer Motor- oder Antriebsstrangsteuerungseinheit, als Teile einer Skip Fire- oder Zündniveaumodulationssteuerung, als Teil eines NVH-Abschwächungsmoduls, als diskrete Steuereinheitenkomponenten oder auf andere geeignete Weisen, einschließlich jeglicher geeigneter Kombination davon implementiert sein.A number of controls / regulators and control elements have been described in the foregoing patent and included applications, including, for example, powertrain controls, engine controls, engine control units / units (ECU), hybrid powertrain controls, skip fire engine control systems, ignition controls, adaptive filter feedforward controllers, customized basic functions- Regulators, ignition control units, engine / generator controls, feedforward systems and other control elements. The various controls described here and control methods can be implemented using software or firmware running on a processing unit, such as a microprocessor, using programmable logic, using application specific integrated circuits (ASICs), using discrete logic, etc and / or using a combination of the foregoing. These elements can be implemented, grouped and laid out in different architectures in different embodiments of the present invention. For example, in some embodiments, a hybrid powertrain controller or an ECU that consists of a single processor may be configured to perform all of the described activities related to vehicle control. Alternatively, a powertrain or engine control may include multiple processors that are placed together as part of a powertrain or engine control module or that are distributed at different locations within the vehicle. The specific functionalities provided by any of the processors or any of the Control units are carried out can be widely varied. For example, the engine / generator controller may be integrated into an ECU or hybrid powertrain controller, or it may be a separate element that is placed adjacent to the engine / generator. In another example, components such as the firing fraction calculation device, the ignition timing determination module, the adaptive filter feedforward controller, and other components may be functional blocks of an engine or powertrain control unit, as parts of a skip fire or ignition level modulation controller, as part of an NVH mitigation module, as discrete control unit components, or on other suitable ways, including any suitable combination thereof, may be implemented.

Die hier beschriebenen Steuerungsverfahren können unter Verwendung von Software und Firmware implementiert sein, die in einer Motorsteuerungseinheit, einem Antriebsstrangsteuerungsmodul, einem Motorsteuerungsmodul oder einem beliebigen geeigneten Prozessor, der mit angemessenen Steuer-/Regelalgorithmen programmiert ist, ausgeführt wird. Auf Wunsch kann alternativ die Funktionalität in der Form einer programmierbaren Logik oder unter Verwendung von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) oder einer Kombination von beliebigen der Vorangehenden implementiert sein.The control methods described herein can be implemented using software and firmware that executes in an engine control unit, a powertrain control module, an engine control module, or any suitable processor that is programmed with appropriate control algorithms. Alternatively, if desired, the functionality can be implemented in the form of programmable logic or using application specific integrated circuits (ASICs) or a combination of any of the foregoing.

Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor und einen Motor/Generator aufweist, die mit einem gemeinsamen Antriebsstrang verbunden sind, beschrieben. Das Verfahren umfasst Bestimmen einer angeforderten Antriebsstrangdrehmomentabgabe und Betreiben des Verbrennungsmotors auf eine Skip Fire-Weise. Ein Ausgleichsdrehmoment wird mit dem Motor/Generator an den Antriebsstrang angelegt. Das Ausgleichsdrehmoment wirkt Drehmomentvariationen, die durch zündende Arbeitskammern des Verbrennungsmotors eingeführt werden, entgegen und wird durch eine Adaptivfiltervorwärtsregelung bestimmt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Adaptivfiltervorwärtsregelung ein störungskorreliertes Signal verwenden, das auf der Zündfolge basieren kann. Das störungskorrelierte Signal kann einen im Wesentlichen verschwindenden Mittelwert aufweisen.In one embodiment, a method for operating a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a motor / generator that are connected to a common drive train is described. The method includes determining a requested powertrain torque output and operating the engine in a skip fire manner. A balancing torque is applied to the drive train with the motor / generator. The compensation torque counteracts torque variations that are introduced by igniting working chambers of the internal combustion engine and is determined by an adaptive filter feedforward control. In various embodiments, the adaptive filter feedforward control may use a noise correlated signal that may be based on the firing order. The interference-correlated signal can have an essentially vanishing mean value.

Bei anderen Ausführungsformen umfasst ein Hybridfahrzeug einen mechanisch mit dem Antriebsstrang gekoppelten Motor/Generator. Ein Energiespeicherungselement ist elektrisch mit dem Motor/Generator gekoppelt. Ein Skip Fire-gesteuerter Verbrennungsmotor ist auch mit dem Antriebsstrang mechanisch gekoppelt und der Elektromotor/Generator übt ein Ausgleichsdrehmoment auf den Antriebsstrang aus, das einem Drehmoment entgegenwirkt, das durch eine zündende Arbeitskammer des Verbrennungsmotors ausgeübt wird. Das ausgeübte Ausgleichsdrehmoment wird unter Verwendung einer Adaptivfiltervorwärtsregelung bestimmt. Bei manchen Ausführungsformen verwendet die Adaptivfiltervorwärtsregelung ein störungskorreliertes Signal und das störungskorrelierte Signal kann auf der Zündfolge basieren. Das störungskorrelierte Signal kann einen im Wesentlichen verschwindenden Mittelwert aufweisen. Das Energiespeicherungselement kann ein Kondensator, eine Batterie oder eine Parallelkombination aus einer Batterie und einem Kondensator sein.In other embodiments, a hybrid vehicle includes a motor / generator mechanically coupled to the drive train. An energy storage element is electrically coupled to the motor / generator. A skip fire controlled internal combustion engine is also mechanically coupled to the drive train and the electric motor / generator exerts a compensating torque on the drive train which counteracts a torque which is exerted by an igniting working chamber of the internal combustion engine. The balancing torque applied is determined using adaptive filter feed forward control. In some embodiments, the adaptive filter feedforward control uses a noise-correlated signal and the noise-correlated signal may be based on the firing order. The interference-correlated signal can have an essentially vanishing mean value. The energy storage element can be a capacitor, a battery or a parallel combination of a battery and a capacitor.

Bei noch anderen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Antriebsstrang mit einer Antriebsstrangsteuerung aufweist, die einen Skip Fire-gesteuerten Verbrennungsmotor und eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke steuert, beschrieben. Die Antriebsstrangsteuerung empfängt eine Drehmomentanforderung und bestimmt auf der Grundlage der Drehmomentanforderung eine Zündfolge, die das angeforderte Drehmoment liefert. Ein störungskorreliertes Signal kann auf der Grundlage der Zündfolge erzeugt werden. Ein adaptives Filter kann zum Filtern des störungskorrelierten Signals verwendet werden. Das gefilterte störungskorrelierte Signal kann als ein Regelsignal in die Hilfsdrehmomentquelle/-senke eingegeben werden. Ein Ausgleichsdrehmoment kann von der Hilfsdrehmomentquelle/-senke an den Antriebsstrang angelegt werden, um somit zumindest teilweise Drehmomentschwingungen, die von dem Skip Fire-Motorbetrieb herrühren, zu bedämpfen. Eine NVH-Metrik kann auf der Grundlage des erfassten Signals bestimmt werden. Die NVH-Metrik kann an das adaptive Filter rückgekoppelt werden, um somit dessen Filtercharakteristik zu modifizieren. Bei manchen Ausführungsformen kann das erfasste Signal die Kurbelwellendrehung oder eine zeitliche Ableitung davon oder ein Beschleunigungsmesser sein. Das Filter kann ein digitales FIR-Filter (Finite Impulse Response - endliche Impulsantwort) sein. Das digitale FIR-Filter kann Gewichtungen aufweisen, die auf der Grundlage der NVH-Metrik modifiziert werden. Die NVH-Metrik kann so geregelt werden, dass sie ein vordefiniertes Zielniveau nicht überschreitet, welches bei Überschreitung zu einem inakzeptablen NVH führen würde.In still other embodiments, a method of controlling a hybrid vehicle having a powertrain with a powertrain controller that controls a skip fire controlled internal combustion engine and an auxiliary torque source / sink is described. The powertrain controller receives a torque request and determines an ignition sequence that provides the requested torque based on the torque request. A fault correlated signal can be generated based on the firing order. An adaptive filter can be used to filter the noise-correlated signal. The filtered noise correlated signal can be input as a control signal to the auxiliary torque source / sink. Balancing torque may be applied to the driveline from the auxiliary torque source / sink to thereby at least partially dampen torque vibrations resulting from the Skip Fire engine operation. An NVH metric can be determined based on the acquired signal. The NVH metric can be fed back to the adaptive filter in order to modify its filter characteristics. In some embodiments, the sensed signal may be crankshaft rotation or a time derivative thereof, or an accelerometer. The filter can be a digital FIR filter (Finite Impulse Response). The digital FIR filter can have weights that are modified based on the NVH metric. The NVH metric can be regulated so that it does not exceed a predefined target level, which would lead to an unacceptable NVH if exceeded.

Obgleich nur einige wenige Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben wurden, versteht sich, dass die Erfindung in vielen anderen Formen implementiert werden kann, ohne von dem Gedanken oder dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise beschreiben die Zeichnungen und die Ausführungsformen gelegentlich spezielle Anordnungen, Arbeitsschritte und Steuermechanismen. Es versteht sich, dass diese Mechanismen und Schritte dahingehend modifiziert werden können, für die Erfüllung der Anforderungen verschiedener Anwendungen geeignet zu sein. Beispielsweise sind einige oder alle der Schritte und Merkmale des NVH-Reduzierungsmoduls nicht erforderlich und stattdessen können einige oder alle dieser Schritte, soweit angemessen, auf andere Module, wie z. B. die Zündungsanteilberechnungsvorrichtung und/oder die Zündzeitpunktbestimmungseinheit übertragen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann bzw. können einer oder mehrere der beschriebenen Operationen neu angeordnet, ersetzt, modifiziert oder entfernt sein. Obgleich die Erfindung auf alle Formen von Hybridfahrzeugen anwendbar ist, ist sie besonders anwendbar auf Mikrohybride, die eine relativ geringe Energiespeicherungs- und Motor/Generator-Kapazität aufweisen, die nicht zur Bereitstellung der gesamten Antriebskraft zum Antrieb des Fahrzeugs ausreicht. Die Erfindung ist auch auf Motoren mit einer beliebigen Anzahl an Zylindern anwendbar. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind bei Kompaktfahrzeugen mit relativ kleinen Motoren, wie z. B. 2-, 3- oder 4-Zylinder-Motoren, wo die mit einem Skip Fire-Motor mit einer geringen Zylinderanzahl in Zusammenhang stehenden NVH durch ein Ausgleichsdrehmoment abgeschwächt werden können, besonders vorteilhaft. Somit sind die vorliegenden Ausführungsformen als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hier bereitgestellten Einzelheiten zu beschränken.While only a few embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that the invention can be implemented in many other forms without departing from the spirit or scope of the invention. For example, the drawings and the embodiments sometimes describe specific arrangements, operations, and control mechanisms. It is understood that these mechanisms and steps can be modified to fulfill the Requirements of different applications. For example, some or all of the steps and features of the NVH reducer module are not required, and instead, some or all of these steps may be applied to other modules, such as, as appropriate. B. the ignition component calculation device and / or the ignition timing determination unit. In some embodiments, one or more of the operations described may be rearranged, replaced, modified, or removed. Although the invention is applicable to all forms of hybrid vehicles, it is particularly applicable to micro hybrids that have a relatively low energy storage and motor / generator capacity that is insufficient to provide all of the driving force to drive the vehicle. The invention is also applicable to engines with any number of cylinders. Various embodiments of the invention are in compact vehicles with relatively small motors, such as. B. 2-, 3- or 4-cylinder engines, where the NVH associated with a Skip Fire engine with a small number of cylinders can be weakened by a compensating torque, particularly advantageous. Thus, the present embodiments are to be considered exemplary and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details provided here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (56)

Elektromotor/Generator-Steuerung zum Betreiben eines Elektromotor/Generators, der als eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke in einem Hybrid-Antriebsstrang verwendet wird, wobei der Hybrid-Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der in einer Zündfolge arbeitet, wobei die Motor/Generator-Steuerung Folgendes umfasst: ein Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul, eingerichtet zum Erzeugen eines Steuersignals für den Elektromotor/Generator, wobei das Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul ausgelegt ist zum Empfangen eines Parameters, der eine Zündfolgenlänge angibt, eines Parameters, der eine Zündfolgenphase angibt, eines Kurbelwinkelsignals und eines NVH-Metriksignals als Eingaben und zum Erzeugen des Steuersignals für den Elektromotor/Generator zumindest teilweise auf der Grundlage des empfangenen Parameters, der die Zündfolgenlänge, die Zündfolgenphase, das Kurbelwinkelsignal und das NVH-Metriksignal angibt.An electric motor / generator controller for operating an electric motor / generator used as an auxiliary torque source / sink in a hybrid powertrain, the hybrid powertrain including an internal combustion engine that operates in an ignition sequence, the motor / generator controller following includes: a matched basic function control module configured to generate a control signal for the electric motor / generator, the matched basis function control module being designed to receive a parameter indicating an ignition sequence length, a parameter indicating an ignition sequence phase, a crank angle signal and an NVH -Metric signal as inputs and for generating the control signal for the electric motor / generator based at least in part on the received parameter, which specifies the firing sequence length, the firing sequence phase, the crank angle signal and the NVH metric signal. Elektromotor/Generator nach Anspruch 1, wobei das Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul ein Sinus- und Kosinus-Erzeugungsmodul beinhaltet und sich die Steuersignalausgabe durch das Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul aus mindestens einem Kosinus- und Sinus-Funktionenpaar zusammensetzt, wobei jedes Kosinus- und Sinus-Funktionenpaar eine zugehörige Frequenz aufweist.Electric motor / generator after Claim 1 , wherein the matched basic function control module includes a sine and cosine generation module and the control signal output by the matched basis function control module is composed of at least one pair of cosine and sine functions, each pair of cosine and sine functions having an associated frequency , Elektromotor/Generator nach Anspruch 2, wobei das Sinus- und Kosinus-Erzeugungsmodul ein Winkelerzeugungsmodul beinhaltet, das Argumente für das Sinus- und Kosinus-Erzeugungsmodul produziert, die eine Periodizität aufweisen, die mit einer Periodizität der Zündfolge übereinstimmt.Electric motor / generator after Claim 2 , wherein the sine and cosine generation module includes an angle generation module that produces arguments for the sine and cosine generation module that have a periodicity that matches a periodicity of the firing order. Elektromotor/Generator nach Anspruch 3, wobei die Periodizität der Zündfolge eine Funktion eines Nenners eines Zündungsanteils ist.Electric motor / generator after Claim 3 , wherein the periodicity of the firing order is a function of a denominator of an ignition component. Elektromotor/Generator nach Anspruch 1, wobei das NVH-Metriksignal auf einem Kurbelwellendrehsignal oder einer zeitlichen Ableitung davon basiert.Electric motor / generator after Claim 1 , wherein the NVH metric signal is based on a crankshaft rotation signal or a time derivative thereof. Elektromotor/Generator nach Anspruch 5, wobei das Kurbelwellendrehsignal oder eine zeitliche Ableitung davon durch ein NVH-Filtermodul und ein Fahrzeugantwort-Filtermodul gefiltert wird, um die NVH-Metrik zu erhalten.Electric motor / generator after Claim 5 wherein the crankshaft rotation signal or a derivative thereof is filtered by an NVH filter module and a vehicle response filter module to obtain the NVH metric. Elektromotor/Generator nach Anspruch 5, wobei das NVH-Metriksignal von der Getriebegangstufe abhängt.Electric motor / generator after Claim 5 , with the NVH metric signal depending on the gear ratio. Elektromotor/Generator nach Anspruch 1, wobei das Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul ein Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul beinhaltet.Electric motor / generator after Claim 1 , wherein the adjusted basis function control module includes an adjusted basis function coefficient module. Elektromotor/Generator nach Anspruch 8, wobei das Angepasste-Basisfunktion-Koeffizientenmodul einen rekursiven Kleinst-Quadrate-Algorithmus oder einen Quadratischer-Mittelwert-Algorithmus zum Bestimmen der Koeffizienten verwendet.Electric motor / generator after Claim 8 , wherein the fitted basis function coefficient module uses a recursive least squares algorithm or a root mean square algorithm to determine the coefficients. Elektromotor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Zündfolge mehrere Zündgelegenheiten aufweist und einige der Zündgelegenheiten ein Niederabgabedrehmoment erzeugen und einige der Zündgelegenheiten ein Hochabgabedrehmoment erzeugen.Electric motor / generator after Claim 1 , wherein the firing order has multiple firing opportunities and some of the firing opportunities produce a low output torque and some of the firing opportunities produce a high output torque. Verfahren zum Betreiben eines Elektromotor/Generators, der als eine Hilfsdrehmomentquelle/-senke in einem Hybrid-Antriebsstrang verwendet wird, wobei der Hybrid-Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der in einer Zündfolge arbeitet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen eines Steuersignals für den Elektromotor/Generator unter Verwendung eines Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus, um eine akzeptable NVH-Metrik bereitzustellen.A method of operating an electric motor / generator used as an auxiliary torque source / sink in a hybrid powertrain, the hybrid powertrain including an internal combustion engine operating in an ignition sequence, the method comprising: Generating a control signal for the electric motor / generator using a customized basis function control algorithm to provide an acceptable NVH metric. Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die Steuersignalausgabe durch den Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus aus mindestens einem Kosinus- und Sinus-Funktionenpaar zusammensetzt, wobei jedes Kosinus- und Sinus-Funktionenpaar eine zugehörige Frequenz aufweist.Procedure according to Claim 11 , wherein the control signal output by the adapted basis function control algorithm is composed of at least one pair of cosine and sine functions, each pair of cosine and sine functions having an associated frequency. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Sinus- und das Kosinussignal eine Periodizität aufweisen, die mit der Zündfolge übereinstimmt.Procedure according to Claim 12 , the sine and cosine signals having a periodicity that matches the firing order. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Zündfolge auf einem Zündungsanteil basiert und die Periodizität der Zündfolge teilweise auf einem Nenner des Zündungsanteils basiert. Procedure according to Claim 13 , wherein the ignition sequence is based on an ignition component and the periodicity of the ignition sequence is based in part on a denominator of the ignition component. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das NVH-Metriksignal auf einem Kurbelwellendrehsignal oder einer zeitlichen Ableitung davon basiert.Procedure according to Claim 11 , wherein the NVH metric signal is based on a crankshaft rotation signal or a time derivative thereof. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kurbelwellendrehsignal oder eine zeitliche Ableitung davon durch ein NVH-Filtermodul und ein Fahrzeugantwort-Filtermodul gefiltert wird, um die NVH-Metrik zu erhalten.Procedure according to Claim 15 wherein the crankshaft rotation signal or a derivative thereof is filtered by an NVH filter module and a vehicle response filter module to obtain the NVH metric. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das NVH-Metriksignal von der Getriebegangstufe abhängt.Procedure according to Claim 15 , with the NVH metric signal depending on the gear ratio. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Angepasste-Basisfunktion-Regelalgorithmus Angepasste-Basisfunktion-Koeffizienten zum Erzeugen des Steuersignals für einen Elektromotor/Generator verwendet.Procedure according to Claim 11 , wherein the matched basis function control algorithm uses matched basis function coefficients to generate the control signal for an electric motor / generator. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Angepasste-Basisfunktion-Koeffizienten unter Verwendung eines rekursiven Kleinst-Quadrate-Algorithmus oder eines Quadratischer-Mittelwert-Algorithmus bestimmt werden.Procedure according to Claim 18 , wherein the fitted basis function coefficients are determined using a recursive least squares algorithm or a quadratic mean algorithm. Antriebsstrangsteuerung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation unter Verwendung eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, der kraftstoffeffizient ist und annehmbare Geräusche-, Vibrationen- und Rauigkeit(NVH)-Eigenschaften aufweist, wobei die Antriebsstrangsteuerung Folgendes umfasst: eine Zündungsanteilberechnungsvorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Motordrehmoments; ein Zündzeitpunktbestimmungsmodul, das eingerichtet ist zum Erzeugen einer Zündfolge, die zum Betrieb des Motors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation verwendet wird, wobei die Zündfolge auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil basiert; und ein Angepasste-Basisfunktion-Regelungsmodul, das eingerichtet ist zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/- auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, eine durch die Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden.Powertrain control for operating an internal combustion engine in a dynamic ignition level modulation manner using an operational effective ignition component that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) characteristics, the powertrain control comprising: an ignition fraction calculation device configured to generate a usable effective ignition fraction to provide a requested engine torque; an ignition timing determination module configured to generate an ignition sequence used to operate the engine in a dynamic ignition level modulation manner, the ignition sequence based on the operational effective ignition fraction; and an adapted basic function control module that is configured to determine a compensation torque that is applied to a drive train by an energy storage / collection / release device, the compensation torque being designed to at least partially cancel out a torque variation generated by the ignition sequence, thereby reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order. Antriebsstrangsteuerung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation unter Verwendung eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, der kraftstoffeffizient ist und annehmbare Geräusch-, Vibrations- und Rauigkeit(NVH)-Eigenschaften aufweist, wobei die Antriebsstrangsteuerung Folgendes umfasst: eine Zündungsanteilberechnungsvorrichtung, die eingerichtet ist zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Motordrehmoments; und ein Zündzeitpunktbestimmungsmodul, das eingerichtet ist zum Erzeugen einer Zündfolge, die zum Betrieb des Motors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation verwendet wird, wobei die Zündfolge auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil basiert; wobei die Antriebsstrangsteuerung ein adaptiver Regler ist, der eingerichtet ist zum Bestimmen eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/-auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, eine durch die Zündfolge erzeugte Drehmomentvariation zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden.Powertrain control for operating an internal combustion engine in a dynamic ignition level modulation manner using an operational effective ignition component that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) characteristics, the powertrain control comprising: an ignition fraction calculation device configured to generate a usable effective ignition fraction to provide a requested engine torque; and an ignition timing determination module configured to generate an ignition sequence used to operate the engine in a dynamic ignition level modulation manner, the ignition sequence based on the operational effective ignition fraction; wherein the powertrain controller is an adaptive controller configured to determine a compensation torque applied to a drive train by an energy storage / catch / release device, the compensation torque being configured to at least partially cancel a torque variation generated by the firing order , reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Regelcharakteristika des adaptiven Reglers auf der Grundlage eines detektierten Parameters, der NVH angibt, modifiziert werden.Powertrain control after Claim 21 , wherein the control characteristics of the adaptive controller are modified based on a detected parameter indicating NVH. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Weise der Dynamisches-Zündniveau-Modulation zwei Drehmomentniveaus aufweist, die mit jeder Zündgelegenheit verknüpft sind.Powertrain control after Claim 21 , wherein the dynamic firing level modulation mode has two torque levels associated with each firing opportunity. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Weise der Dynamisches-Zündniveau-Modulation drei Drehmomentniveaus aufweist, die mit jeder Zündgelegenheit verknüpft sind, wobei die drei Drehmomentniveaus ein Hochdrehmomentabgabe-, ein Niederdrehmomentabgabeniveau und ein Ausgelassen-Abgabeniveau sind. Powertrain control after Claim 21 wherein the dynamic firing level modulation manner has three torque levels associated with each firing opportunity, the three torque levels being a high torque output, a low torque output level, and an omitted output level. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Weise der Dynamisches-Zündniveau-Modulation ein Skip Fire-Betrieb ist, wobei alle zündenden Arbeitskammern bei dem im Wesentlichen selben Abgabeniveau gezündet werden und einige Arbeitskammern ausgelassen werden.Powertrain control after Claim 21 wherein the dynamic firing level modulation mode is a skip fire operation with all firing work chambers fired at substantially the same delivery level and some work chambers omitted. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Antriebsstrangsteuerung einen Adaptivfiltervorwärtsregler verwendet.Powertrain control after Claim 21 , wherein the powertrain control uses an adaptive filter feedforward controller. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 26, wobei die Antriebsstrangsteuerung ein störungskorreliertes Signal als eine Eingabe nutzt zum Bestimmen des Ausgleichsdrehmoments und das störungskorrelierte Signal teilweise auf der Grundlage der Zündfolge erzeugt wird.Powertrain control after Claim 26 wherein the powertrain controller uses a fault-correlated signal as an input to determine the compensation torque and the fault-correlated signal is generated based in part on the firing order. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 27, wobei das störungskorrelierte Signal auf der Grundlage einer gefilterten Version der Zündfolge erzeugt wird.Powertrain control after Claim 27 , wherein the interference correlated signal is generated based on a filtered version of the firing order. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 27, wobei das störungskorrelierte Signal auf der Grundlage eines Motordrehmomentmodells erzeugt wird, das ein Motordrehmoment als eine Funktion der Zündfolge schätzt.Powertrain control after Claim 27 , wherein the disturbance-correlated signal is generated based on an engine torque model that estimates engine torque as a function of the firing order. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 27, wobei das störungskorrelierte Signal durch Skalieren eines Signals erzeugt wird, das mit einer Überlagerung eines vorhergesagten Drehmomentprofils von allen Arbeitskammern des Motors korreliert ist.Powertrain control after Claim 27 , wherein the disturbance-correlated signal is generated by scaling a signal that is correlated with an overlay of a predicted torque profile from all working chambers of the engine. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 27, wobei der Adaptivfiltervorwärtsregler ein adaptives Filter mit endlicher Impulsantwort bzw. FIR-Filter beinhaltet, das Gewichtungen aufweist, die zumindest teilweise auf der Grundlage eines Rückkopplungssignals aktualisiert werden.Powertrain control after Claim 27 wherein the adaptive filter feedforward controller includes an adaptive filter with a finite impulse response or FIR filter that has weights that are updated at least in part based on a feedback signal. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 31, wobei die Filtergewichtungen in einem Gewichtungenaktualisierungsmodul auf rekursive Weise aktualisiert werden.Powertrain control after Claim 31 wherein the filter weights are updated recursively in a weight update module. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 32, wobei die FIR-Filtergewichtungen mittels eines Kleinste-Quadrate-Mittelwert-Algorithmus oder eines rekursiven Kleinste-Quadrate-Mittelwert-Algorithmus aktualisiert werden.Powertrain control after Claim 32 , wherein the FIR filter weights are updated using a Least Squares Average Algorithm or a recursive Least Squares Average Algorithm. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 31, wobei das adaptive Vorwärtsfilter in gewissen Betriebsmodi die aus einer Nachschlagetabelle bestimmten Filtergewichtungen nutzt.Powertrain control after Claim 31 , wherein the adaptive forward filter uses the filter weights determined from a look-up table in certain operating modes. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 31, wobei die Filtergewichtungen zumindest teilweise auf einem Strafterm basieren, der mit Liefern des Ausgleichsdrehmoments verbundene Energiekosten beinhaltet.Powertrain control after Claim 31 , wherein the filter weights are based at least in part on a penalty term that includes energy costs associated with providing the balancing torque. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 32, wobei ein Bias geschätzt wird und aus dem störungskorrelierten Signal entfernt wird, so dass es im Wesentlichen ohne Bias ist.Powertrain control after Claim 32 , wherein a bias is estimated and removed from the noise correlated signal so that it is essentially devoid of bias. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 36, wobei der Adaptivfiltervorwärtsregler ein zusätzliches Schleifenformfilter zum Bedämpfen von Frequenzkomponenten des Ausgleichsdrehmoments umfasst.Powertrain control after Claim 36 , wherein the adaptive filter feedforward controller comprises an additional loop shape filter for damping frequency components of the compensation torque. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 37, wobei der Adaptivfiltervorwärtsregler eine virtuelle Rückkopplungsschleife umfasst, durch welche die geschätzten Auswirkungen des entfernten Bias-Terms und der durch das Schleifenformfilter bedämpften Frequenzkomponenten von einer Rückkopplungssignaleingabe in das Gewichtungenaktualisierungsmodul subtrahiert werden.Powertrain control after Claim 37 wherein the adaptive filter feedforward controller includes a virtual feedback loop through which the estimated effects of the removed bias term and the frequency components attenuated by the loop shape filter are subtracted from a feedback signal input to the weighting update module. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Antriebsstrangsteuerung den Kraftstoffverbrauch minimiert, während das angeforderte Drehmoment mit einem akzeptablen NVH-Niveau geliefert wird.Powertrain control after Claim 21 where the powertrain control minimizes fuel consumption while delivering the requested torque at an acceptable NVH level. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 21, wobei die Energiespeicherungs-/- auffang-/-freigabevorrichtung einen Elektromotor/Generator und einen Kondensator umfasst.Powertrain control after Claim 21 wherein the energy storage / catch / release device comprises an electric motor / generator and a capacitor. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 40, wobei die Kondensatorenergiespeicherungskapazität nur zum Bedämpfen der durch die Zündfolge erzeugten Drehmomentvariation ausreicht.Powertrain control after Claim 40 , wherein the capacitor energy storage capacity is only sufficient to dampen the torque variation generated by the firing order. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf eine Weise eines dynamischen Zündniveaus unter Verwendung eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, der kraftstoffeffizient ist und annehmbare Geräusche-, Vibrationen- und Rauigkeit(NVH)-Eigenschaften aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen eines einsatzfähigen Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Motordrehmoments; Erzeugen einer Zündfolge, die zum Betreiben des Motors auf eine Weise eines dynamischen Zündniveaus verwendet wird, wobei die Zündfolge auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil basiert; Bestimmen, mittels einer adaptiven Regelung, eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/-auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, durch die Zündfolge erzeugte Drehmomentvariationen zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden. A method of operating an internal combustion engine in a dynamic ignition level manner using an operational effective ignition component that is fuel efficient and has acceptable Noise, Vibration and Roughness (NVH) characteristics, the method comprising: generating an operational ignition component to provide one requested engine torque; Generating a firing order used to operate the engine in a dynamic firing level manner, the firing order based on the operational effective ignition fraction; Determine, by means of an adaptive control, a compensation torque that is applied to a drive train by an energy storage / collection / release device, the compensation torque being designed to at least partially cancel out torque variations generated by the firing order, thereby reducing the NVH, the otherwise would be generated by the firing order. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Regelcharakteristik der adaptiven Regelung auf der Grundlage eines detektierten Parameters, der NVH angibt, modifiziert wird.Procedure according to Claim 42 , wherein the control characteristic of the adaptive control is modified on the basis of a detected parameter that indicates NVH. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die adaptive Regelung eine Adaptivfiltervorwärtsregelung nutzt.Procedure according to Claim 43 , wherein the adaptive control uses an adaptive filter feedforward control. Verfahren nach Anspruch 44, wobei Bestimmen des Ausgleichsdrehmoments Erzeugen eines störungskorrelierten Signals, zumindest teilweise basierend auf der Zündfolge, und Verwenden des störungskorrelierten Signals als eine Eingabe zum Bestimmen des Ausgleichsdrehmoments beinhaltet.Procedure according to Claim 44 wherein determining the compensation torque includes generating a disturbance-correlated signal based at least in part on the firing order and using the disturbance-correlated signal as an input to determine the compensating torque. Verfahren nach Anspruch 45, wobei Erzeugen des störungskorrelierten Signals Erzeugen einer gefilterten Version der Zündfolge umfasst.Procedure according to Claim 45 , wherein generating the interference-correlated signal comprises generating a filtered version of the firing order. Verfahren nach Anspruch 45, wobei das Erzeugen des störungskorrelierten Signals Nutzen eines Motordrehmomentmodells zum Schätzen des Motordrehmoments als eine Funktion der Zündfolge umfasst.Procedure according to Claim 45 wherein generating the disturbance-correlated signal includes using an engine torque model to estimate engine torque as a function of the firing order. Verfahren nach Anspruch 45, wobei das Erzeugen des störungskorrelierten Signals Skalieren eines Signals, das mit einer Überlagerung eines vorhergesagten Drehmomentprofils von allen Arbeitskammern des Motors korreliert ist, umfasst.Procedure according to Claim 45 wherein generating the disturbance-correlated signal includes scaling a signal correlated with an overlay of a predicted torque profile from all of the working chambers of the engine. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Bestimmen mittels Adaptivfiltervorwärtsregelung Durchführen einer adaptiven Filterung mit endlicher Impulsantwort bzw. FIR-Filterung, die FIR-Gewichtungen aufweist, die zumindest teilweise auf der Grundlage eines Rückkopplungssignals aktualisiert werden können, beinhaltet.Procedure according to Claim 43 wherein determining using adaptive filter feedforward includes performing adaptive filtering with finite impulse response or FIR filtering that has FIR weights that can be updated at least in part based on a feedback signal. Verfahren nach Anspruch 43, wobei Erzeugen der Zündfolge Durchführen von Sigma-Delta-Filterung zum Bestimmen der Zündfolge umfasst und Erzeugen des störungskorrelierten Signals Entfernen eines Bias durch Subtrahieren einer Eingabe der Sigma-Delta-Filterung umfasst.Procedure according to Claim 43 wherein generating the firing order includes performing sigma-delta filtering to determine the firing order; and generating the disturbance-correlated signal includes removing a bias by subtracting an input of the sigma-delta filtering. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Adaptivfiltervorwärtsregelung ein Schleifenformfilter, um Frequenzkomponenten des Ausgleichsdrehmoments zu regeln, umfasst.Procedure according to Claim 43 , wherein the adaptive filter feedforward control includes a loop shape filter to control frequency components of the compensation torque. Verfahren nach Anspruch 43, wobei der Adaptivfiltervorwärtsregler den Kraftstoffverbrauch minimiert, während das angeforderte Drehmoment und ein akzeptables NVH-Niveau geliefert werden.Procedure according to Claim 43 , with the adaptive filter feed forward controller minimizing fuel consumption while delivering the requested torque and an acceptable NVH level. Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 43, wobei die adaptive Regelung eine Angepasste-Basisfunktion-Regelung verwendet.Powertrain control after Claim 43 , wherein the adaptive control uses an adapted basic function control. Computerlesbares Speichermedium, das ausführbaren Computercode umfasst, der in greifbarer Form ausgeführt und zum Betreiben eines Verbrennungsmotors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation unter Verwendung eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils, der kraftstoffeffizient ist und annehmbare Geräusche-, Vibrationen- und Rauigkeit(NVH)-Eigenschaften aufweist, geeignet ist, wobei das computerlesbare Speichermedium Folgendes beinhaltet: ausführbaren Computercode zum Erzeugen eines einsatzfähigen effektiven Zündungsanteils zum Liefern eines angeforderten Drehmoments; ausführbaren Computercode zum Erzeugen einer Zündfolge, die zum Betreiben des Motors auf eine Weise einer Dynamisches-Zündniveau-Modulation verwendet wird, wobei die Zündfolge auf dem einsatzfähigen effektiven Zündungsanteil basiert; und ausführbaren Computercode zum Bestimmen, mittels einer adaptiven Regelung, eines Ausgleichsdrehmoments, das durch eine Energiespeicherungs-/- auffang-/-freigabevorrichtung an einen Antriebsstrang angelegt wird, wobei das Ausgleichsdrehmoment dazu ausgelegt ist, durch die Zündfolge erzeugte Drehmomentvariationen zumindest teilweise aufzuheben, wodurch die NVH, die ansonsten durch die Zündfolge erzeugt werden würden, reduziert werden.Computer readable storage medium comprising executable computer code that is executed in tangible form and for operating an internal combustion engine in a manner of dynamic ignition level modulation using an operational effective ignition component that is fuel efficient and has acceptable noise, vibration and roughness (NVH) - Features, is suitable, wherein the computer readable storage medium includes: executable computer code for generating a usable effective ignition component for delivering a requested torque; executable computer code to generate a firing order used to operate the engine in a dynamic firing level modulation manner, the firing order based on the operational effective firing fraction; and executable computer code for determining, by means of an adaptive control, a compensation torque, which is applied to a drive train by an energy storage / collection / release device The compensating torque is designed to at least partially cancel out torque variations generated by the firing order, thereby reducing the NVH that would otherwise be generated by the firing order. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 54, wobei die adaptive Regelung eine Adaptivfiltervorwärtsregelung verwendet.Computer-readable storage medium Claim 54 , wherein the adaptive control uses an adaptive filter feedforward control. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 54, wobei die adaptive Regelung eine Angepasste-Basisfunktion-Regelung verwendet.Computer-readable storage medium Claim 54 , wherein the adaptive control uses an adapted basic function control.
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