DE60300343T2

DE60300343T2 - Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments

Info

Publication number: DE60300343T2
Application number: DE60300343T
Authority: DE
Inventors: Naoki Toyota-shi Aichi-ken Amano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: US6704639B2; DE60300343D1; EP1363006B1; JP2003322045A; US20030204302A1; ES2239281T3; JP4089282B2; EP1363006A1

Description

1. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß der Präambel von Anspruch 1 durch Berechnung des Standard-Motordrehmoments ausgehend von einer Motordrehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge sowie durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Verfahren zur Regelung des Drehmoments von Fahrzeugen, wie zum Beispiel die Antriebs-Schlupfregelung, die ABS-Regelung (Antilock Brake System, Antiblockiersystem) und die Traktionssteuerung, sind bekannt. Bei diesen Verfahren wird das momentane Drehmoment des Motors (Motordrehmoment) so geregelt, dass es einen Zielwert des Drehmoments erreicht. Bei der oben erwähnten Antriebs-Schlupfregelung und Ähnlichem wird auch entsprechend dem momentanen Drehmoment des Motors eine Steuervariable eines Stellgliedes berechnet und die Betätigung entsprechend der Steuervariablen gesteuert. Bei der Antriebs-Schlupfregelung wird zum Beispiel eine Steuervariable eines Magnetventils zum Schalten entsprechend dem momentanen Drehmoment des Motors berechnet und das Magnetventil entsprechend der Steuervariablen betätigt. Durch diese Betätigung des Magnetventils wird ein Hydraulikkreis aktiviert und eine bestimmte Schaltstellung (erster Gang, zweiter Gang, dritter Gang oder Ähnliches) gewählt, sodass das Getriebe geschaltet wird. Auch bei der ABS-Regelung wird ausgehend vom momentanen Drehmoment des Motors eine Steuervariable für den hydraulischen Bremsdruck eines Radbremszylinders berechnet und das Stellglied entsprechend der Steuervariablen betätigt. Durch diese Betätigung des Stellgliedes wird der hydraulische Bremsdruck gesteuert und ein Schlupfverhältnis zwischen dem Rad und einer Fahrbahnoberfläche auf einen gewünschten Wert eingestellt. Demzufolge ist es also für die Antriebs-Schlupfregelung oder Ähnliches erforderlich, das aktuelle Drehmoment des Motors während der Motordrehzahlsteuerung genau zu berechnen.
Zu diesem Zweck wird das Motordrehmoment zum Beispiel in der Japanischen Offenlegungsschrift 2000-127 807 wie folgt berechnet. Zuerst wird das Standard-Motordrehmoment ausgehend von einer Motordrehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Außerdem wird ausgehend von einem das Motordrehmoment beeinflussenden Parameter, zum Beispiel der Ansaugluftmenge und dem Ansaugluftdruck, ein Korrekturkoeffizient berechnet. Danach wird das Motordrehmoment berechnet, indem das Standard-Motordrehmoment durch den Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.
Im Laufe der Zeit wirkt sich jedoch der Parameter entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand des Motors, zum Beispiel je nach der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge, anders auf das Motordrehmoment aus. Hierfür ist bei dem in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen Verfahren für jede Parameterart nur ein einziger Korrekturkoeffizient vorgesehen, wobei die Tatsache, dass sich die Auswirkung des Parameters in der oben beschriebenen Weise ändert, nicht berücksichtigt wird. Wenn sich die Auswirkung des Parameters auf das Motordrehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors ändert, kann dies somit nicht in die Berechnung des Motordrehmoments einfließen. Deshalb sind der Genauigkeit bei der Berechnung des Motordrehmoments bei dem in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen Verfahren Grenzen gesetzt.
In der US-Patentschrift 5 577 474 wird ein Verfahren zur Regelung eines Motordrehmoments beschrieben, das eine Funktion eines stabilen Betriebszustandes und einen Übergangssteuerbefehl zur Korrektur des Steuerbefehls für das Drehmoment im stabilen Betriebszustand verwendet, um die durch das Modell nicht berücksichtigten Auswirkungen von langsam veränderlichen Parametern wie beispielsweise der Umgebungstemperatur und des Umgebungsluftdrucks und Ähnlichem einzubeziehen. Bei der Steuerung wird auch die Differenz zwischen einem erwarteten und einem momentanen Motorsteuerungsparameter als Funktion des aktuellen Betriebszustandes des Motors ermittelt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Berechnungsverfahren bereitzustellen, mittels dessen das Motordrehmoment mit höherer Genauigkeit berechnet werden kann, als wenn das Standard-Motordrehmoment einfach durch einen bestimmten Parameter korrigiert wird. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments durch die Berechnung eines Standard-Motordrehmoments ausgehend von einer Motordrehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge und durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments mittels eines vorgegebenen Parameters, der sich auf das Motordrehmoment auswirkt. Bei diesem Berechnungsverfahren wird ausgehend mindestens vom Motordreh moment ein spezifischer Drehmomentkoeffizient berechnet, der einem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Parameters um eine Mengeneinheit entspricht, und ferner wird dieses Standard-Motordrehmoment mittels des berechneten spezifischen Drehmomentkoeffizienten korrigiert.
Das Standard-Motordrehmoment wird gemäß dem oben erwähnten Berechnungsverfahren anhand der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Dieses Standard-Motordrehmoment liegt vor, wenn sich der Motor in einem Standard-Betriebszustand befindet. Außerdem wird ausgehend mindestens von der Motordrehzahl der dem vorgegebenen Parameter zugehörige spezifische Drehmomentkoeffizient berechnet. Der Parameter beeinflusst das Motordrehmoment, und der spezifische Drehmomentkoeffizient entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments, wenn sich der Parameter um eine Mengeneinheit ändert.
Dann wird das Standard-Motordrehmoment mittels des Parameters und des spezifischen Drehmomentkoeffizienten korrigiert. Der spezifische Drehmomentkoeffizient wird gemäß der obigen Beschreibung ausgehend vom Betriebszustand (mindestens der Motordrehzahl) des Motors zu diesem Zeitpunkt berechnet. Der berechnete spezifische Drehmomentkoeffizient entspricht somit dem Betriebszustand des Motors. Dadurch kann das Motordrehmoment, auf das sich der Parameter in einem Maße auswirkt, das dem momentanen Betriebszustand des Motors entspricht, berechnet werden, indem das Standard-Motordrehmoment mittels des Parameters und des spezifischen Drehmomentkoeffizienten korrigiert wird.
Die Berechnung ergibt somit ein Motordrehmoment, das die veränderlichen Einflüsse berücksichtigt, wenn sich die Auswirkung des Parameters auf das Motordrehmoment entsprechend dem Betriebszustand, zum Beispiel der Motordrehzahl, des Motors ändert. Dadurch kann das Motordrehmoment genauer berechnet werden, als dies bei der Korrektur des Standard-Motordrehmoments mittels eines einzigen Korrekturkoeffizienten möglich ist, der in Abhängigkeit von der Parameterart gewählt wird.
Wenn das Standard-Motordrehmoment mittels des Parameters und des spezifischen Drehmomentkoeffizienten korrigiert wird, kann der wert des Parameters im Standard-Betriebszustand anhand der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, der aktuelle Wert des Parameters ermittelt, anhand einer Abweichung zwischen dem berechneten und dem ermittelten Wert ein Drehmomentkorrekturwert berechnet und das Standard-Motordrehmoment mittels des Drehmomentkorrekturwertes korrigiert werden.
Zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments wird der Parameter im Standard-Betriebszustand gemäß dem obigen Berechnungsverfahren anhand der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Außerdem wird der momentane Wert des Parameters ermittelt. Wenn sich der berechnete und der momentane Wert voneinander unterscheiden, wird dies auf die Änderung des Parameters während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand oder auf eine Änderung der Umgebungsbedingungen oder Ähnliches zurückgeführt. Aus diesem Grunde wird die Abweichung zwischen dem berechneten und dem ermittelten Wert ermittelt und ausgehend von dieser Abweichung und vom spezifischen Drehmomentkoeffizienten der Drehmomentkorrekturwert berechnet, welcher das Maß der Auswirkung dieser Abweichung auf das Motordrehmoment darstellt. Daher kann das Motordrehmoment durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments mittels des Drehmomentkorrekturwertes mit großer Sicherheit und hoher Genauigkeit berechnet werden, wenn sich die Auswir kung des Parameters auf das Motordrehmoment entsprechend dem Betriebszustand des Motors ändert.
Die Ansaugluftmenge ändert sich während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand, zum Beispiel während des Beschleunigens oder des Abbremsens oder infolge veränderter Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Luftdruck oder Ähnliches), Abweichungen von Motor zu Motor, Änderungen des Ladedruckverhaltens eines Ladeverdichters oder Ähnlichem.
Angesichts dessen kann die Ansaugluftmenge als Parameter und der von der Ansaugluftmenge abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h. der Betrag der Änderung des Motordrehmoments bei Änderung der Ansaugluftmenge um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine durch die geänderte Einflussgröße bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, obwohl sich die Einflussnahme der Ansaugluftmenge auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Ansaugluftmenge beim Übergang in einen anderen Betriebszustand oder Ähnliches ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Der Ansaugluftdruck ändert sich während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand, zum Beispiel während des Beschleunigens oder des Abbremsens oder infolge veränderter Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Luftdruck oder Ähnliches), Abweichungen des Ladedruckverhaltens des Ladeverdichters oder Ähnlichem.
Angesichts dessen kann der Ansaugluftdruck einschließlich des Ladedrucks als Parameter und der vom Ansaugluftdruck einschließlich des Ladedrucks abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Betrag der Änderung des Motordrehmoments bei Änderung des Ansaugluftdrucks um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine durch die geänderte Einflussgröße bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung auch dann ermittelt werden, wenn sich die Einflussnahme des Ansaugluftdrucks auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich der Ansaugluftdruck beim Übergang in einen anderen Betriebszustand oder Ähnliches ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Der Kraftstoff kann durch eine Öffnung eines Kraftstoffeinspritzventils eingespritzt werden, nachdem sein Druck durch eine Kraftstoffpumpe erhöht und der Kraftstoff in einem Druckbehälter zwischengelagert wurde. Darüber hinaus kann auch der Einspritzdruck des durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffs als Parameter dienen.
Der durch die Kraftstoffpumpe des Motors komprimierte Kraftstoff wird im Druckbehälter zwischengelagert. Dann wird der unter hohem Druck im Druckbehälter zwischengelagerte Kraftstoff durch die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils eingespritzt. Der Einspritzdruck des Kraftstoffs kann entsprechend geänderter Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Luftdruck, Kühlmitteltemperatur oder Ähnliches) durch die Ein spritzdrucksteuerung korrigiert werden. Desgleichen kann sich der Einspritzdruck durch eine verzögerte Reaktion oder Ähnliches beim Übergang des Motors in einen anderen Betriebszustand ändern (von einem Zieleinspritzdruck abweichen).
Angesichts dessen wird der Einspritzdruck des durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffs in der vorliegenden Patentanmeldung als Parameter und der vom Einspritzdruck abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Einspritzdrucks um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine durch die geänderte Einflussgröße bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, obwohl sich die Auswirkung des Einspritzdrucks auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich der Einspritzdruck durch die Korrektur beim Übergang in einen anderen Betriebszustand durch die Einspritzdrucksteuerung oder Ähnliches ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Der Verbrennungszustand und damit das Drehmoment eines Motors ändern sich im Allgemeinen entsprechend der Durchflussmenge des AGR-Gases.
Angesichts dessen kann die Durchflussmenge des AGR-Gases, das durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt und in eine Ansaugleitung zurückgeführt wird, als Parameter und der von der Durchflussmenge des AGR-Gases abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Durchflussmenge des AGR-Gases um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine durch die geänderte Einflussgröße, d.h. die geänderte Beeinflussung des Motordrehmoments durch die Durchflussmenge des AGR-Gases, bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung auch dann ermittelt werden, wenn sich die Einflussnahme der Strömungsmenge des AGR-Gases auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Menge des AGR-Gases ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Der oben erwähnte Motor kann eine durch den Motor angetriebene Kraftstoffpumpe, einen Druckbehälter zur Zwischenlagerung des unter Druck von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs bis zur Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil sowie ein Einstellventil enthalten, welches die von der Kraftstoffpumpe unter Druck zum Druckbehälter geförderte Kraftstoffmenge dosiert. Als Parameter kann ferner das Antriebsmoment der Kraftstoffpumpe dienen, das sich entsprechend der durch das Einspritzventil vorgenommenen Einstellung der unter Druck geförderten Kraftstoffmenge ändert.
Bei dem oben erwähnten Motor wird die Kraftstoffpumpe durch den Motor angetrieben und der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe zum Druckbehälter gefördert. Die Menge des dabei unter Druck geförderten Kraftstoffs wird durch das Einstellventil dosiert. Anschließend wird der unter Druck zum Druckbehälter geförderte Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt.
Während die Menge des unter Druck von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs durch das Einstellventil dosiert wird, ändert sich das zum Betreiben der Kraftstoffpumpe erforderliche Antriebsmoment entsprechend der Menge des unter Druck geförderten Kraftstoffs. Dabei nimmt das der Menge des unter Druck geförderten Kraftstoffs entsprechende Antriebsmoment ab, und das Motordrehmoment ändert sich entsprechend.
Angesichts dessen kann das Antriebsmoment der Kraftstoffpumpe, das sich infolge der Dosierung der unter Druck geförderten Kraftstoffmenge durch das Einstellventil ändert, als Parameter und der vom Antriebsmoment der Kraftstoffpumpe abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient, der sich infolge der Dosierung durch das Einstellventil ändert, als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Antriebsmoments um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine durch die geänderte Einflussgröße, d.h. die geänderte Auswirkung des Motordrehmoments infolge der Dosierung durch das Einstellventil, bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung des Motors ermittelt werden, obwohl sich die Einflussnahme des Antriebsmoments auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich das Antriebsmoment ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Bei kaltem Motor nimmt die Reibung wegen der höheren Viskosität eines Schmiermittels oder aus anderen Gründen zu. Die Reibung wird durch die Motortemperatur, zum Beispiel durch die Kühlmitteltemperatur, beeinflusst.
Das Reibungsmoment im Leerlauf, das mit zunehmender Temperatur des Motors abnimmt, kann jedoch als Parameter und der vom Reibungsmoment im Leerlauf abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Reibungsmoments um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine entsprechend einer Einflussgröße des Motordrehmoments bedingte Drehmomentzunahme oder -verringerung des Motors auch dann ermittelt werden, wenn sich die Auswirkung der Reibung im Leerlauf auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Reibung ändert, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Das Reibungsmoment im Leerlauf kann ausgehend von einer Abweichung zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge im Standard-Betriebszustand nach dem Warmlaufen des Motors und einer Kraftstoffeinspritzmenge für eine Motordrehzahl berechnet werden, welche gleich der Leerlaufdrehzahl ist.
Gemäß dem oben erwähnten Berechnungsverfahren wird das Reibungsmoment im Leerlauf, d.h. dasjenige Moment, welches der Reibungszunahme gegenüber der Motorreibung im Standard-Betriebszustand entspricht, anhand der Abweichung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge im Standard-Betriebszustand und der Kraftstoffeinspritzmenge für eine Motordrehzahl berechnet, welche gleich der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl ist.
Durch diese Berechnung des Reibungsmoments anhand der Abweichung vom Standard-Betriebszustand kann nicht nur der Betrag der durch die Reibung bei kaltem Motor bedingten Drehmomentzunahme, sondern auch die Drehmomentzunahme durch die Reibung vor dem Warmlaufen des Motors, durch Unterschiede von Motor zu Motor, durch die Viskosität des Schmiermittels oder Ähnliches abgeschätzt werden.
Ferner kann der Änderungsbetrag des Reibungsmoments im Normalbetrieb infolge höherer Motortemperatur vom Reibungsmoment im Leerlauf subtrahiert und diese Differenz als Parameter verwendet werden.
Gemäß dem oben beschriebenen Berechnungsverfahren wird der Änderungsbetrag des Reibungsmoments infolge höherer Motortemperatur im Normalbetrieb vom Reibungsmoment im Leerlauf subtrahiert. Dann wird diese Differenz als Reibungsmoment im Normalbetrieb verwendet. Aus diesem Grund kann das Leerlauf-Reibungsmoment sowohl während des Normalbetriebs als auch während des Leerlaufs mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Außerdem kann das Motordrehmoment ebenfalls mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, da das Motordrehmoment anhand des so ermittelten Leerlauf-Reibungsmoments berechnet wird.
Die Motorreibung, welche durch einen beweglichen Teil des Motor (Gleitwiderstand) erzeugt wird, wirkt sich auf das Motordrehmoment aus, wobei sich die Auswirkung in Abhängigkeit vom Gesamtzustand des Motors ändert. Das heißt, die Motorreibung ist stark, wenn der Motor (das Fahrzeug) neu ist. Da aber winzige Vorsprünge und Vertiefungen der Kontaktflächen auf Drehteilen und Gleitflächen verschwinden, wenn der Motor eine Zeit lang läuft, nimmt die Motorreibung mit der Betriebsdauer des Motors (Gesamtbetriebszeit, Gesamtumdrehungszahl) und dem Fahrbetrieb (Fahrstrecke usw.) ab. Nach der so genannten Ein fahrzeit ändert sich die Motorreibung kaum noch. Das Motordrehmoment ändert sich dann nur noch durch die Änderung dieses Motorreibungsmoments.
Angesichts dessen kann die Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs, in welches der Motor eingebaut ist, als Parameter und der von der Gesamtfahrstrecke abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Gesamtfahrstrecke um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine Drehmomentzunahme oder -verringerung des Motors in Abhängigkeit von der Einflussgröße, d.h. von der Auswirkung auf das Motordrehmoment, ermittelt werden, obwohl sich die Auswirkung der Gesamtfahrstrecke auf das Motordrehmoment mit dem Betriebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl die Reibung mit zunehmender Gesamtfahrstrecke abnimmt, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Ferner kann die Gesamtumdrehungszahl einer Antriebswelle des Motors als Parameter und der von der Gesamtumdrehungszahl der Antriebswelle des Motors abhängige spezifische Drehmomentkoeffizient als vorgegebener Parameter verwendet werden, d.h., der Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Gesamtumdrehungszahl um eine Mengeneinheit kann als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet werden. In diesem Fall kann eine Drehmomentzunahme oder -verringerung in Abhängigkeit von der Einflussgröße, d.h. von der Einflussnahme auf das Motordrehmoment, ermittelt werden, obwohl sich die Einflussnahme der Gesamtumdrehungszahl auf das Motordrehmoment mit dem Be triebszustand des Motors ändert. Das bedeutet, dass das Motordrehmoment mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl die Reibung mit zunehmender Gesamtumdrehungszahl abnimmt, indem das Standard-Motordrehmoment im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klar, in welchen gleiche Bezugsnummern zur Darstellung gleicher Elemente verwendet werden.
1 ist eine schematische Darstellung eines Dieselmotors, auf den ein Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem ersten Beispiel angewendet wird;
2A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem ersten Beispiel zeigt;
2B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 gemäß dem ersten Beispiel;
3A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem zweiten Beispiel zeigt;
3B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 gemäß dem zweiten Beispiel;
4A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einer dritten Ausführungsart zeigt;
4B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 gemäß der dritten Ausführungsart;
5A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem dritten Beispiel zeigt;
5B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 gemäß dem dritten Beispiel;
6A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem vierten Beispiel zeigt;
6B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K5 gemäß dem vierten Beispiel;
7A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem fünften Beispiel zeigt;
7B ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß dem fünften Beispiel zeigt;
8A ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K6 gemäß dem fünften Beispiel;
8B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines Anfangs-Leerlaufreibungsmoments;
8C ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines Änderungsbetrags des Leerlaufreibungsmoments;
9A ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß einem sechsten Beispiel zeigt; und
9B ist eine schematische Darstellung eines Graphen zur Ermittlung eines spezifischen Drehmomentkoeffizienten K7.
Die Beispiele eins bis sechs betreffen nicht die Erfindung, sind aber zum Verständnis notwendig.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
Erstes Beispiel
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments eines Dieselmotors gemäß einem ersten Beispiel beschrieben.
1 zeigt einen Selbstzünder-Dieselmotor 11 (im Folgenden einfach als Motor bezeichnet), der als Motor in ein Fahrzeug eingebaut ist. Der Motor 11 enthält einen Zylinderkopf 12 und einen Zylinderblock 14 mit einer Vielzahl von Zylindern 13. In jedem Zylinder 13 befindet sich ein Kolben 15, der darin eine Hin- und Herbewegung ausführen kann. Jeder Kolben 15 ist über eine Pleuelstange 16 mit einer Kurbelwelle 17 verbunden, welche die Antriebswelle des Motors ist. Die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 15 wird auf die Kurbelwelle 17 übertragen, nachdem sie durch die Pleuelstange 16 in eine Drehbewegung umgewandelt wurde. Die Drehzahl der Kurbelwelle 17 wird durch ein (nicht gezeigtes) Getriebe verändert und diese Drehbewegung mit der veränderten Drehzahl auf Antriebsräder übertragen.
In jedem Zylinder 13 des Motors 11 befindet sich eine Verbrennungskammer 18. Mit jeder Verbrennungskammer 18 sind eine Ansaugleitung 19 und eine Abgasleitung 20 verbunden. Im Zylinderkopf 12 befinden sich für jeden Zylinder 13 ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 22. Das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 bewegen sich entsprechend der Drehung der Kurbelwelle 17 hin und her und öffnen und schließen dadurch die Ansaugleitung 19 bzw. die Abgasleitung 20.
In der Ansaugleitung 19 befinden sich ein Luftfilter 23, ein Ansaugdrosselventil 24 und Ähnliches. Wenn sich der Kolben 15 beim Ansaugtakt des Motors 11 bei geschlossenem Auslassventil 22 und geöffnetem Einlassventil 21 nach unten bewegt, wird der Luftdruck im Zylinder 13 kleiner als der äußere Luftdruck (das heißt, im Zylinder 13 herrscht ein Unterdruck), und Luft gelangt von außerhalb des Motors 11 der Reihe nach durch entsprechende Teile der Ansaugleitung 19 in die Verbrennungskammer 18.
Das Ansaugdrosselventil 24 ist drehbar in der Ansaugleitung 19 gelagert und wird durch ein Stellglied 25 wie beispielsweise einen mit dem Ansaugdrosselventil 24 verbundenen Schrittmotor betätigt. Die in die Ansaugleitung 19 einströmende Luftmenge (Ansaugluftmenge) ändert sich je nach dem Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils 24.
Im Zylinderkopf 12 befindet sich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26, welche Kraftstoff in jede Verbrennungskammer 18 einspritzt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 enthält ein (nicht dargestelltes) Magnetventil, das die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 in die Verbrennungskammer 18 steuert. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 ist mit einem Verteiler 27 verbunden, der als Druckbehälter (gemeinsame Druckleitung) dient. Bei geöffnetem Magnetventil wird der im Verteiler 27 befindliche Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 in die entsprechende Verbrennungskammer 18 eingespritzt. Der dem Kraftstoffeinspritzdruck entsprechende Druck im Verteiler 27 ist relativ hoch. Um einen solchen Druck aufzubauen, ist der Verteiler 27 mit einer Förderpumpe 29 verbunden, die als Kraftstoffpumpe dient.
Die Förderpumpe 29 saugt den Kraftstoff aus einem (nicht dargestellten) Kraftstofftank, und ihr Kolben wird synchron mit dem Motor 11 durch eine Nocke so hin- und herbewegt, dass der Druck des Kraftstoffs einen vorgegebenen Wert erreicht und der Kraftstoff in den Verteiler 27 befördert wird. In der Förderpumpe 29 befindet sich ein Ansaugmengeneinstellventil 31, das als Drucksteuerventil zur Steuerung des Drucks des in den Verteiler 27 beförderten Kraftstoffs dient und die Fördermenge des Kraftstoffs steuert.
Im Verteiler 27 befindet sich ein Druckminderventil (Druckentlastungsventil) 32, das bei Vorliegen einer bestimmten Bedingung geöffnet wird. Durch Öffnen dieses Druckminderventils 32 wird der unter hohem Druck im Verteiler 27 befindliche Kraftstoff durch die (nicht dargestellte) Rückleitung wieder zum Kraftstofftank zurückgeführt, wodurch der Druck im Verteiler 27 sinkt.
Im Normalbetrieb wird Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 eingespritzt, damit dieser sich mit erhitzter komprimierter Ansaugluft vermischt, die durch die Ansaugleitung 19 in den Zylinder 13 eingeleitet und durch den Kolben 15 komprimiert wird. Der eingespritzte Kraftstoff entzündet sich von selbst und verbrennt. Durch das dabei entstehende Kraftstoffgas wird der Kolben 15 verschoben und die Kurbelwelle 17 in Drehung versetzt, sodass eine Antriebskraft (Antriebsmoment) des Motors 11 erzeugt wird. Das Verbrennungsgas durchläuft einen in der Abgasleitung 20 befindlichen Katalysator 33 und wird dann aus dem Motor 11 ausgestoßen.
Als Kompressor ist im Motor 11 ein Turbolader 34 angebracht. Der Turbolader 34 enthält ein Turbinenlaufrad 35, welches durch das in der Abgasleitung 20 strömende Abgas in Drehung versetzt wird, und ein Kompressorlaufrad 37, welches sich in der Ansaugleitung 19 befindet und über eine Rotorwelle 36 mit dem Turbinenlaufrad 35 verbunden ist. Im Turbolader 34 trifft das Abgas auf das Turbinenlaufrad 35 und versetzt dieses in Drehung. Diese Drehung wird über die Rotorwelle 36 auf das Kompressorlaufrad 37 übertragen. Dadurch wird die Luft nicht nur durch den infolge der Bewegung des Kolbens 15 in der Verbrennungskammer 18 erzeugten Unterdruck in den Motor 11 gesaugt, sondern auch durch die Drehung des Kompressorlaufrades 37 in die Verbrennungskammer 18 gedrückt (d.h., die Luft wird geladen). Dadurch erfolgt das Laden der Verbrennungskammer 18 wirksamer.
Im Motor 11 befindet sich eine Abgasrückführungsvorrichtung 38 (im Folgenden einfach als AGR-Vorrichtung bezeichnet), welche einen Teil des in der Abgasleitung 20 strömenden Abgases in die Ansaugleitung zurückführt. Die AGR-Vorrichtung 38 erhöht den Inertgasanteil im Luft-Kraftstoff-Gemisch, um die maximale Verbrennungstemperatur durch den Einsatz des zurückgeführten und mit der Ansaugluft vermischten Abgases (d.h. des AGR-Gases) zu erhöhen und dadurch das Entstehen von Stickoxiden (NOx) zu verringern, welche die Luft verunreinigen können.
Die AGR-Vorrichtung 38 enthält eine AGR-Leitung 39 und ein AGR-Ventil 40. Die AGR-Leitung 39 verbindet die Abgasleitung 20 mit einem Teil der Ansaugleitung 19, der in Strömungsrichtung hinter dem Ansaugdrosselventil 24 liegt. Das AGR-Ventil 40 ist an einer bestimmten Stelle der AGR-Leitung 39 angebracht, zum Beispiel dort, wo die AGR-Leitung 39 und die Ansaugleitung 19 zusammentreffen. Die Menge des in der AGR-Leitung 39 strömenden AGR-Gases ändert sich entsprechend dem Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40.
Zum Erkennen des Betriebszustandes des Motors 11 und dergleichen dienen mehrere Sensoren, zum Beispiel ein Luftmengenmesser 41, ein Ansaugluftdrucksensor 42, ein Kühlmitteltemperatursensor 43, ein Kurbelwellenpositionssensor 44, ein Gaspedalsensor 45, ein Kraftstoffdrucksensor 46 und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 47. Der Luftmengensensor 41 kurz nach dem Luftfilter 23 in dessen Nähe in der Ansaugleitung 19 so angebracht, dass er die in die Ansaugleitung 19 einströmende Luftmenge (eine Ansaugluftmenge QI) misst. Der Ansaugluftdrucksensor 42 ist so hinter dem Ansaugdrosselventil 24 in der Ansaugleitung 19 angebracht, dass er den Druck der Ansaugluft (einen Ansaugluftdruck PI) in der Ansaugleitung 19 misst.
Der Kühlmitteltemperatursensor 43 ist so am Zylinderblock 14 angebracht, dass er die Temperatur des Kühlmittels (eine Kühlmitteltemperatur THW) misst. Der Kurbelwellenpositionssensor 44 ist in der Nähe der Kurbelwelle 17 angebracht. Der Kurbelwellenpositionssensor 44 sendet jedes Mal ein Impulssignal, wenn sich die Kurbelwelle 17 um einen bestimmten Winkel gedreht hat. Dieses Impulssignal dient zur Messung der Motordrehzahl Ne, der Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle 17 pro Zeiteinheit. Der Gaspedalsensor 45 ist so in der Nähe des Gaspedals angebracht, dass er das Maß der Betätigung des Gaspedals 51 (einen Gaspedalwinkel ACCP) durch einen Fahrer ermittelt. Der Kraftstoffdrucksensor 46 ist so am Verteiler 27 angebracht, dass er den im Verteiler 27 aufgebauten Druck des Kraftstoffs (einen Kraftstoffdruck PF) misst. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 47 misst eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, die gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Zur Steuerung jedes Teils des Motors 11 entsprechend den durch die diversen oben erwähnten Sensoren 41 bis 47 ist das Fahrzeug mit einer elektronischen Steuerungseinheit 52 (im Folgenden als ECU bezeichnet) ausgestattet. Als Hauptkomponente weist die ECU 52 einen Mikrocomputer auf. Eine Zentraleinheit (CPU) führt Berechnungen mittels Steuerprogrammen, Ausgangsdaten, Tabellen und dergleichen aus, die in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) gespeichert sind. Die ECU 52 führt auf der Grundlage dieser Berechnungsergebnisse diverse Steuerungsvorgänge aus. Das durch die CPU ermittelte Berechnungsergebnis wird in einem Arbeitsspeicher (RAM) zwischengespeichert.
Beispiele für die oben erwähnten diversen Steuerungsvorgänge sind die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, des Einspritzdrucks, der Abgasrückführung usw. Zum Beispiel wird anhand des Kraftstoffdrucks PF und eines Kraftstoffmengenbefehls, die dem Betriebszustand des Motors 11 zu einem bestimmten Zeitpunkt (Motordrehzahl Ne, Gaspedalöffnungsgrad ACCP, Kühlmitteltemperatur THW und dergleichen) entsprechen, in der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eine Kraftstoffzufuhr dauer (Einspritzdauer) ermittelt. Dann wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 geöffnet, indem während der berechneten Kraftstoffzufuhrdauer ein Strom durch das Magnetventil geschickt wird, sodass eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, welche der Menge des Einspritzbefehls entspricht.
Bei der Steuerung des Einspritzdrucks wird außerdem ein dem Betriebszustand des Motors 11 entsprechender Zieldruck berechnet und der Kraftstoffdruck PF so gesteuert, dass er praktisch gleich dem Zieldruck ist. Ein Verfahren zum Ausführen dieser Steuerung weist zwei Modi auf. Entsprechend dem Betriebszustand des Motors 11 wird zwischen den beiden Modi hin- oder hergeschaltet. Bei einem Modus wird die Menge des von der Förderpumpe 29 unter Druck dem Verteiler 27 zugeführten (oder abgeführten) Kraftstoffs durch Steuern der Öffnung des Ansaugmengeneinstellventils 31 dosiert, während das Druckminderventil 32 geschlossen bleibt. Beim anderen Modus wird die Menge des vom Verteiler 27 zum Kraftstofftank zurückgeführten Kraftstoffs durch Steuern der Öffnung des Druckminderventils 32 dosiert, während das Ansaugmengeneinstellventil 31 maximal geöffnet ist, sodass die Menge des von der Förderpumpe 29 unter Druck zum Verteiler 27 beförderten Kraftstoffs maximal ist.
Um den Kraftstoff unter Druck zum Verteiler 27 zu befördern, ist zum Betreiben der Förderpumpe 29 ein bestimmtes Antriebsmoment erforderlich. Dieses Antriebsmoment ändert sich mit der Menge des unter Druck von der Förderpumpe 29 beförderten Kraftstoffs. Insbesondere, wenn der Einspritzdruck durch die Steuerung der Öffnung des Druckminderventils 32 gesteuert wird, wird von der Förderpumpe 29 eine maximale Kraftstoffmenge unter Druck zum Verteiler 27 gefördert, sodass das erforderliche Antriebsmoment einen Maximalwert erreicht.
Durch die Steuerung des Ansaugmengeneinstellventils 31 und des Druckminderventils 32 nach einem der oben erwähnten Modi nähert sich der Kraftstoffdruck PF dem Zieldruck stark an und wird praktisch gleich diesem bzw. optimal. Dadurch wird der zur Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 27 erforderliche Kraftstoffdruck gewährleistet.
In der AGR-Steuereinheit wird ausgehend vom Betriebszustand des Motors 11 geprüft, ob die Bedingungen für die Durchführung der AGR-Steuerung erfüllt sind. Bedingungen zur Durchführung der AGR-Steuerung können zum Beispiel sein, dass die Kühlmitteltemperatur THW gleich einem vorgegebenen Wert oder höher ist, dass der Motor 11 nach dem Anlassen eine bestimmte Mindestzeit oder länger ununterbrochen gelaufen ist, dass der Änderungsbetrag des Gaspedalöffnungsgrades ACCP positiv ist (d.h., dass das Gaspedal niedergedrückt wurde) usw. Wenn eine der Bedingungen zur Durchführung der AGR-Steuerung nicht erfüllt ist, bleibt das AGR-Ventil 40 vollkommen geschlossen. Wenn die Bedingungen hingegen erfüllt sind, wird anhand einer vorgegebenen Tabelle oder Ähnlichem ein Zielöffnungsgrad des AGR-Ventils 40 berechnet, welcher der Motordrehzahl Ne und dem Gaspedalöffnungsgrad ACCP entspricht. Dann wird das AGR-Ventil 40 entsprechend dem Zielöffnungsgrad betätigt.
Darüber hinaus berechnet die ECU 52 das Motordrehmoment, das sich entsprechend der Änderung eines bestimmten Parameters, zum Beispiel der Ansaugluftmenge QI, ändert. Im Folgenden wird anhand eines Flussdiagramms von 2A eine Prozedur zur Berechnung des Motordrehmoments beschrieben.
Zuerst liest die ECU 52 in Schritt 110 die durch den Kurbelwellenpositionssensor 44 gemessene Motordrehzahl Ne und die durch den Luftmengenmesser 41 gemessene Ansaugluftmenge QI. Anschließend wird in Schritt 120 das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet, welches dem Drehmoment im Standard-Betriebszustand des Motors 11 entspricht. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem Standard-Motordrehmoment TQb andererseits darstellt. Die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q sind Parameter, deren Einfluss auf das aktuelle Motordrehmoment TQact als relativ groß angesehen wird. Der Graph wird experimentell zum Beispiel durch Messung des Motordrehmoments unter Variierung der Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmenge Q ermittelt. Während dieser Messung werden Parameter wie beispielsweise die Ansaugluftmenge, die das Motordrehmoment beeinflussen können, nicht aber die oben erwähnte Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q konstant gehalten. Dann wird anhand des Graphen das Standard-Motordrehmoment TQb im aktuellen Betriebszustand, d.h. das der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q entsprechende Standard-Motordrehmoment TQb, ermittelt.
In Schritt 130 wird sodann der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 der Ansaugluftmenge berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Ansaugluftmenge um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung einer Mengeneinheit der Ansaugluftmenge auf das Motordrehmoment. Bei dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 andererseits darstellt. Dieser Graph wird vorher experimentell oder auf ähnliche Weise ermittelt. Ein Beispiel eines solchen Graphen ist in 2B dargestellt. In diesem Graphen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 mit zunehmender Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmenge Q größer. Unter Verwendung dieses Graphen wird anschließend der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
In Schritt 140 von 2A wird die Standard-Ansaugluftmenge QIb berechnet, welche der Ansaugluftmenge für den Motor 11 im Standard-Betriebszustand entspricht. Bei dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und der Standard-Ansaugluftmenge QIb andererseits darstellt. Dieser Graph wird vorher experimentell oder auf ähnliche Weise zum Beispiel durch Messung der Ansaugluftmenge QI unter Variierung der Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmenge Q ermittelt. Während dieser Messung werden Parameter wie beispielsweise die Umgebungstemperatur und der atmosphärische Luftdruck, welche die Ansaugluftmenge beeinflussen können, nicht aber die oben erwähnte Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q konstant gehalten. Die Kennlinien der Komponenten des Motors 11 sind im Wesentlichen durch mittlere Toleranzwerte gekennzeichnet. Anschließend wird anhand des Graphen die Standard-Ansaugluftmenge QIb ermittelt, welche der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
Dann wird in Schritt 150 eine Differenz ΔQI zwischen der im oben erwähnten Schritt 110 gelesenen Ansaugluftmenge QI und der im oben erwähnten Schritt 140 ermittelten Standard-Ansaugluftmenge QIb ermittelt. Die Differenz ΔQI ist darauf zurückzuführen, dass sich der Parameter (die Ansaugluftmenge QI) während des Übergangs in einen anderen Betriebszustand des Motors 11 oder durch eine Änderung der Umgebungsbedingun gen oder dergleichen ändert. In Schritt 160 wird ein Drehmomentkorrekturbetrag TQd berechnet, welcher den Einfluss der Differenz ΔQI auf das aktuelle Motordrehmoment TQakt wiedergibt, indem der im oben erwähnten Schritt 130 ermittelte spezifische Drehmomentkoeffizient K1 mit der im oben erwähnten Schritt 150 ermittelten Differenz ΔQI multipliziert wird. In Schritt 170 wird das aktuelle Motordrehmoment TQakt berechnet, indem der im oben erwähnten Schritt 160 ermittelte Drehmomentkorrekturwert TQd und das im oben erwähnten Schritt 120 ermittelte Standard-Motordrehmoment TQb addiert werden. Nach Ausführung von Schritt 170 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Mittels des ausführlich beschriebenen ersten Beispiels lassen sich die folgenden Ergebnisse erzielen. (1) Zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments TQb wird außer dem ausgewählten Parameter (im vorliegenden Falle die Ansaugluftmenge QI) auch der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 verwendet. Der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 wird ausgehend vom aktuellen Betriebszustand des Motors 11 (der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q) berechnet. Das bedeutet, dass sich der spezifische Drehmomentkoeffizient K1 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors 11 ändert. Dadurch kann das aktuelle Motordrehmoment TQakt ermittelt werden, das durch den Parameter entsprechend dem momentanen Betriebszustand des Motors 11 beeinflusst wird, indem das Standard-Motordrehmoment TQb mittels des Parameters und des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 korrigiert wird.
Somit kann das momentane Motordrehmoment TQakt, welches die wechselnde Einflussnahme widerspiegelt, berechnet werden, obwohl sich die Auswirkung des Parameters auf das momentane Motordrehmoment TQakt in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors (Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmenge Q) än dert. Dadurch lässt sich das momentane Motordrehmoment TQakt genauer berechnen als durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments durch einen einzigen Korrekturkoeffizienten, der entsprechend der Art des Parameters gewählt wird.
(2) Zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments TQb wird die Differenz ΔQI zwischen dem berechneten Wert des Parameters im Standard-Betriebszustand (Standard-Ansaugluftmenge QIb) und dem gemessenen Momentanwert (Ansaugluftmenge Q) ermittelt und aus der Differenz ΔQI und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet. Wenn sich also der Parameter während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand ändert, kann trotz der durch den Betriebszustand des Motors 11 bedingten veränderlichen Einflussnahme des Parameters auf das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit berechnet werden, indem das Standard-Motordrehmoment TQb um den Drehmomentkorrekturwert TQd korrigiert wird.
(3) Die Ansaugluftmenge QI ändert sich während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand, zum Beispiel während des Beschleunigens oder Abbremsens oder durch geänderte Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, atmosphärischer Luftdruck usw.), durch Unterschiede von Motor zu Motor, durch unterschiedliches Ladedruckverhalten des Turboladers 34 oder Ähnliches. Daher wird beim ersten Beispiel der auf die Ansaugluftmenge QI als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K1 als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Auswirkung der Ansaugluftmenge QI auf das momentane Motordrehmoment TQakt berück sichtigt. Mit anderen Worten, die Auswirkung der Ansaugluftmenge QI auf das momentane Motordrehmoment TQakt kann in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd ermittelt werden. Daher kann das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand um den Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird, obwohl sich die Ansaugluftmenge QI während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand oder dergleichen ändert.
Zweites Beispiel
Im Folgenden wird ein zweites Beispiel beschrieben. Das zweite Beispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass anstelle der spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 der Ansaugluftmenge QI ein spezifischer Drehmomentkoeffizient K2 des Ladedrucks (Ansaugluftdruck PI) ermittelt und der Drehmomentkorrekturwert TQd mittels dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 berechnet wird. Im Folgenden wird jeder Schritt der Routine zur Berechnung des Motordrehmoments unter besonderer Berücksichtigung des oben erwähnten Unterschiedes beschrieben.
In Schritt 210 des in 3A gezeigten Flussdiagramms liest die ECU 52 zuerst die Motordrehzahl Ne und den Ansaugluftdruck PI. Danach wird in Schritt 220 anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet. Dieser Schritt unterscheidet sich nicht von Schritt 120 im ersten Beispiel.
Anschließend wird in Schritt 230 der spezifische Drehmomentkoeffizient K2 des Ansaugluftdrucks PI berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Ansaugluftdrucks PI um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung ei ner Mengeneinheit des Ansaugluftdrucks PI auf das Motordrehmoment. Bei dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 andererseits darstellt. Der Graph wird zuvor experimentell oder auf ähnliche Weise ermittelt. 3B zeigt ein Beispiel dieses Graphen. Der Graph zeigt, dass bei konstanter Motordrehzahl Ne der spezifische Drehmomentkoeffizient K2 mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge Q größer wird. Desgleichen wird bei konstanter Kraftstoffeinspritzmenge Q der spezifische Drehmomentkoeffizient K2 mit steigender Motordrehzahl Ne größer. Für den spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 wird im Bereich niedriger Motordrehzahlen ein positiver und im Bereich hoher Motordrehzahlen generell ein negativer Wert gewählt. Mittels des Graphen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K2 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q entspricht.
Anschließend wird in Schritt 240 in 3A ein Standard-Ladedruck (Standard-Ansaugluftdruck PIb) berechnet, welcher gleich dem Ladedruck des Motors 11 im Standard-Betriebszustand ist. Bei dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem Standard-Ansaugluftdruck PIb darstellt. Der Graph wird zum Beispiel experimentell durch Messung des Ansaugluftdrucks PI bei gleichzeitiger Variierung der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q ermittelt. Während dieser Messung werden Parameter wie beispielsweise der atmosphärische Luftdruck und der für den Turbolader 34 charakteristische Ladedruck, die sich auf den Ansaugluftdruck PI auswirken können, nicht aber die oben erwähnte Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q, konstant gehalten. Die Kennlinien der Komponenten des Motors 11 sind im Wesentlichen durch mittlere Toleranzwerte gekennzeichnet. Anschließend wird anhand des Graphen der Standard-Ansaugluftdruck PIb ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
Dann wird in Schritt 250 eine Differenz ΔPI zwischen dem im oben erwähnten Schritt 210 ermittelten Ansaugluftdruck PI und dem im oben erwähnten Schritt 240 ermittelten Standardluftdruck PIb ermittelt. Es wird davon ausgegangen, dass diese Differenz ΔPI entsteht, weil sich der Parameter (der Ansaugluftdruck PI) während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand, zum Beispiel beim Beschleunigen oder Bremsen, oder durch geänderte Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, atmosphärischer Luftdruck usw.), Änderungen der Ladedruckkennlinie des Turboladers 34 oder Ähnliches ändert, wie später beschrieben wird.
Dann wird in Schritt 260 wird durch Multiplizieren des im oben erwähnten Schritt 230 ermittelten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 mit der im oben erwähnten Schritt 250 ermittelten Differenz ΔPI der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet, welcher die Auswirkung der Differenz ΔPI auf das momentane Motordrehmoment TQakt darstellt. In Schritt 270 wird durch Addieren des im oben erwähnten Schritt 260 ermittelten Drehmomentkorrekturwert TQd und dem im oben erwähnten Schritt 220 ermittelten Standard-Motordrehmoment TQb das momentane Motordrehmoment TQakt berechnet. Nach Ausführung von Schritt 270 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Da der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 gemäß Graph in 3B im Bereich niedriger Motordrehzahlen positiv ist, ist das momentane Motordrehmoment TQakt größer als das Standard-Motordrehmoment TQb. Im Bereich hoher Motordrehzahlen hingegen kann der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K2 negativ sein. In diesem Fall ist das momentane Motordrehmoment TQakt kleiner als das Standard-Motordrehmoment TQb.
Mittels des ausführlich beschriebenen zweiten Beispiels können dieselben Wirkungen wie die Wirkungen (1) und (2) erzielt werden. Hinzu kommt die folgende Wirkung. (4) Als Verfahren zur Berechnung des momentanen Motordrehmoments TQakt ist (in der Japanischen Offenlegungsschrift 2000-127 807) vorgeschlagen worden, anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q das Standard-Motordrehmoment TQb zu berechnen und das berechnete Standard-Motordrehmoment TQb mittels des Ansaugluftdrucks PI zu korrigieren. Allerdings ändert sich der Ansaugluftdruck PI während des Übergangs des Motors zu einem anderen Betriebszustand, zum Beispiel während des Beschleunigens oder Bremsens oder infolge Änderung der Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, atmosphärischer Luftdruck usw.), Änderungen der Ladedruckkennlinie des Turboladers 34 oder Ähnlichem.
Dabei dient im zweiten Beispiel der als Parameter ausgewählte spezifische Drehmomentkoeffizient K2 des Ladedrucks (Ansaugluftdruck PI) als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments. Demzufolge kann ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Auswirkung des Ansaugluftdrucks PI auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung des Ansaugluftdrucks PI auf das momentane Motordrehmoment TQakt ermittelt werden. Daher kann das momentane Motordrehmo ment TQakt durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments TQb im Standard-Betriebszustand um den Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung mit hoher Genauigkeit berechnet werden, obwohl sich der Ansaugluftdruck PI beim Übergang des Motors in einen anderen Betriebszustand ändert.
Ausführungsart der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsart der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsart unterscheidet sich vom Beispiel dadurch, dass nicht ein spezifischer Drehmomentkoeffizient der Ansaugluftmenge QI, sondern ein spezifischer Drehmomentkoeffizient eines Einspritzdrucks ermittelt und mittels dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet wird. Im Folgenden werden unter besonderer Berücksichtigung des oben erwähnten Unterschieds die Schritte einer von der ECU 52 ausgeführten Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beschrieben. Da der Motor 11 so aufgebaut ist, dass der im Verteiler 27 unter hohem Druck stehende Kraftstoff durch die Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 26 gespritzt wird, besteht eine enge Beziehung zwischen dem Einspritzdruck und dem Kraftstoffdruck im Verteiler 27 (Kraftstoffdruck PF). Deshalb wird der Wert des bei dieser Routine zur Berechnung des Motordrehmoments verwendeten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 des Kraftstoffdrucks PF als dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten des Einspritzdrucks gleichwertig angesehen.
In Schritt 310 des Flussdiagramms in 4A liest die ECU 52 zuerst die Motordrehzahl Ne und den Kraftstoffdruck PF. Danach wird in Schritt 320 anhand der Motordrehzahl Ne und des Kraftstoffdrucks PF das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet. Dieser Schritt unterscheidet sich nicht von Schritt 120 im ersten Beispiel.
Als Nächstes wird in Schritt 330 der spezifische Drehmomentkoeffizient K3 des Kraftstoffdrucks PF berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Kraftstoffdrucks PF um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung einer Mengeneinheit des Kraftstoffdrucks PF auf das Motordrehmoment. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 andererseits darstellt. Dieser Graph wird zuvor experimentell oder auf andere Weise ermittelt. 4B zeigt ein Beispiel dieses Graphen. Aus dem Graphen ist zu ersehen, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K3 mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge Q größer wird. Der spezifische Drehmomentkoeffizient K3 bei der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt wird aus dem Graphen ermittelt.
Änderungen der Motordrehzahl Ne wirken sich wesentlich geringer auf den spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 aus als Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge Q. 4B zeigt deshalb der besseren Übersichtlichkeit wegen nur den spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 bei einer repräsentativen Motordrehzahl Ne. Der Graph soll jedoch nicht bedeuten, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K3 nur als Funktion der Kraftstoffeinspritzmenge Q ermittelt wird und die Motordrehzahl Ne unberücksichtigt bleibt.
In Schritt 340 in 4A wird ein Standard-Kraftstoffdruck PFb berechnet, welcher dem Kraftstoffdruck des Motors 11 im Standard-Betriebszustand entspricht. Während dieser Berechnung wird auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem Standard-Kraftstoffdruck PFb andererseits darstellt. Der Graph wird zum Beispiel experimentell durch Messung des Kraftstoffdrucks PF bei gleichzeitiger Änderung der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q oder auf ähnliche Weise ermittelt. Während dieser Messung werden Parameter wie beispielsweise die Umgebungstemperatur, der atmosphärische Luftdruck und die Kühlmitteltemperatur, die sich auf den Kraftstoffdruck PF auswirken können, nicht aber die oben erwähnte Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q, konstant gehalten. Die Kennlinien der Komponenten des Motors 11 sind im Wesentlichen durch mittlere Toleranzwerte gekennzeichnet. Anschließend wird anhand des Graphen der Standard-Kraftstoffdruck PFb ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
Dann wird in Schritt 350 eine Differenz ΔPF zwischen dem im oben erwähnten Schritt 310 ermittelten Kraftstoffdruck PF und dem im oben erwähnten Schritt 340 ermittelten Standard-Kraftstoffdruck PFb ermittelt. In Schritt 360 wird der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet, welcher der Auswirkung der Differenz ΔPF auf das momentane Drehmomentkoeffizient TQakt entspricht, indem der im oben erwähnten Schritt 330 ermittelte spezifische Drehmomentkoeffizient K3 mit der im oben erwähnten Schritt 350 ermittelten Differenz ΔPF multipliziert wird. In Schritt 370 wird durch Addieren des im oben erwähnten Schritt 360 ermittelten Drehmomentkorrekturwertes TQd und des im oben erwähnten Schritt 320 ermittelten Standard-Motordrehmoment TQb das momentane Motordrehmoment TQakt berechnet. Nach Ausführung von Schritt 370 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Durch die ausführlich beschriebene vorliegende Ausführungsart können dieselben Wirkungen wie die oben erwähnten Wirkungen (1) und (2) erzielt werden. Außerdem kann noch folgende Wirkung erzielt werden. (5) Als Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments wurde (in der Japanischen Offenlegungsschrift 2000-127 807) vorgeschlagen, das Standard-Motordrehmoment TQb anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zu berechnen und das berechnete Standard-Motordrehmoment TQb mittels des Einspritzdrucks (Kraftstoffdruck PF) zu korrigieren. Allerdings kann der Einspritzdruck (Kraftstoffdruck PF) in der oben erwähnten Einspritzdrucksteuerungseinheit um Änderungen der Umgebungsbedingungen (z.B. Umgebungstemperatur, atmosphärischer Luftdruck und Kühlmitteltemperatur) korrigiert werden. Außerdem kann sich der Einspritzdruck durch ein verzögertes Ansprechverhalten (d.h. eine Verzögerung bei der Einstellung des Momentanwertes auf den Zielwert) während des Übergangs des Motors in einen anderen Betriebszustand oder Ähnliches ändern.
Daher wird bei dieser Ausführungsart der auf den (dem Einspritzdruck gleichwertigen) Kraftstoffdruck PF als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K3 als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K3 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Einflussnahme des Kraftstoffdrucks PF auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung des Kraftstoffdrucks PF auf das momentane Motordrehmoment TQakt ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich der Kraftstoffdruck PF durch eine Korrektur während der Einspritzdrucksteuerung oder Ähnliches ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard- Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung (Drehmomentkorrekturwert TQd) korrigiert wird.
Drittes Beispiel
Im Folgenden wird ein drittes Beispiel beschrieben. Das dritte Beispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass nicht der spezifische Drehmomentkoeffizient der Ansaugluftmenge QI, sondern ein spezifischer Drehmomentkoeffizient des Öffnungsgrades des AGR-Ventils 40 ermittelt und der Drehmomentkorrekturwert TQd mittels dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten berechnet wird. Im Motor 11 ändert sich im Allgemeinen der Verbrennungszustand in Abhängigkeit von der Strömungsmenge des AGR-Gases und das Motordrehmoment in Abhängigkeit vom Verbrennungszustand. Die Strömungsmenge des AGR-Gases ändert sich in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40. Deshalb wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K4 des Öffnungsgrades des AGR-Ventils 40 in die Berechnung des Motordrehmoments einbezogen.
Im Folgenden werden die Schritte einer durch die ECU 52 ausgeführten Routine zur Berechnung des Motordrehmoments unter besonderer Berücksichtigung der oben erwähnten Differenz beschrieben. Der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40 ändert sich in Abhängigkeit von einer Steuervariablen des AGR-Ventils 40 (im Folgenden als AGR-Steuervariable bezeichnet). Deshalb wird der Wert des in der Routine zur Berechnung des Motordrehmoments verwendeten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 der AGR-Steuervariablen als dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten des Öffnungsgrades des AGR-Ventils gleichwertig angesehen.
Zuerst liest die ECU 52 in Schritt 410 im Flussdiagramm von 5A die Motordrehzahl Ne. Anschließend wird anhand der oben erwähnten Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritz menge Q in Schritt 420 das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet, welches dem Drehmoment des Motors 11 im Standard-Betriebszustand entspricht. Dieser Schritt unterscheidet sich nicht von Schritt 120 im ersten Beispiel. Im oben erwähnten Standard-Betriebszustand ist das AGR-Ventil ganz geschlossen, sodass keine Abgasrückführung (im Folgenden als AGR bezeichnet) stattfindet.
Dann wird in Schritt 430 der spezifische Drehmomentkoeffizient K4 der AGR-Steuervariablen berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der AGR-Steuervariablen um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung der Mengeneinheit der AGR-Steuervariablen auf das Motordrehmoment. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 andererseits darstellt. Der Graph wird vorher zum Beispiel experimentell oder auf andere Weise ermittelt. 5B zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus dem Graphen ist zu ersehen, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K4 größer wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Q bei konstanter Motordrehzahl Ne zunimmt. Desgleichen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K4 größer, wenn die Motordrehzahl Ne bei konstanter Kraftstoffeinspritzmenge Q zunimmt. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 kann im Bereich niedriger Motordrehzahlen negativ sein. Mittels des Graphen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K4 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
In Schritt 440 in 5A wird der Drehmomentkorrekturwert TQd durch Multiplizieren der AGR-Steuervariablen zum jeweili gen Zeitpunkt mit dem im oben erwähnten Schritt 430 ermittelten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 berechnet. In Schritt 450 wird das momentane Motordrehmoment TQakt durch Addieren des im oben erwähnten Schritt 440 ermittelten Drehmomentkorrekturwertes TQd und des im oben erwähnten Schritt 420 ermittelten Standard-Motordrehmoments TQb berechnet. Nach Ausführung von Schritt 450 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Da der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 gemäß Graph in 5B im Bereich hoher Motordrehzahlen positiv ist, ist das momentane Motordrehmoment TQakt bei hohen Motordrehzahlen größer als das Standard-Motordrehmoment TQb. Im Bereich niedriger Motordrehzahlen kann der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 jedoch negativ sein. In diesem Falle ist das momentane Motordrehmoment TQakt kleiner als das Standard-Motordrehmoment TQb.
Gemäß dem ausführlich beschriebenen dritten Beispiel können dieselben Wirkungen wie die oben erwähnten Wirkungen (1) und (2) erzielt werden. Außerdem kann noch die folgende Wirkung erzielt werden. (6) Wenn im Motor 11 die AGR durchgeführt wird, ändert sich gemäß der obigen Beschreibung der Verbrennungszustand in Abhängigkeit von der Strömungsmenge des AGR-Gases und das momentane Motordrehmoment TQakt wiederum in Abhängigkeit vom Verbrennungszustand.
Daher wird beim dritten Beispiel der auf die AGR-Steuervariable (deren Wert der Strömungsmenge des AGR-Gases gleichwertig ist) als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K4 als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K4 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Einflussnahme der Strömungsmenge des AGR-Gases auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung der Strömungsmenge auf das momentane Motordrehmoment TQakt ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Strömungsmenge des AGR-Gases ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung (Drehmomentkorrekturwert TQd) korrigiert wird.
Viertes Beispiel
Im Folgenden wird ein viertes Beispiel beschrieben. Das vierte Beispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass nicht der spezifische Drehmomentkoeffizient der Ansaugluftmenge QI, sondern der spezifische Drehmomentkoeffizient des Öffnungsgrades des Ansaugmengeneinstellventils 31 ermittelt und unter Verwendung dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet wird. Der spezifische Drehmomentkoeffizient des Öffnungsgrades des Ansaugmengeneinstellventils 31 wird aus folgendem Grunde verwendet.
Ein Teil des Motordrehmoments wird zum Antreiben der Förderpumpe 29 verbraucht, sodass das Motordrehmoment um den verbrauchten Anteil vermindert wird. Die Förderpumpe 29 wird gemäß der obigen Beschreibung vom Motor 11 angetrieben. Ferner gibt es gemäß der obigen Beschreibung beim Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzdruckes zwei Modi, zwischen denen je nach Betriebszustand des Motors hin- und hergeschaltet wird. Bei dem Modus, in welchem die Menge des von der Förderpumpe 29 unter Druck geförderten Kraftstoffs durch Steuerung des Öffnungsgrades des Ansaugmengeneinstellventils 31 dosiert wird, entspricht das zum Antreiben der Förderpumpe 29 erforderliche Antriebsmoment der Menge des unter Druck geförderten Kraftstoffs. Das Ausmaß des Motordrehmomentverlustes durch das Antreiben der Förderpumpe 29 hängt von der Änderung des Antriebsmoments ab. Der Verlust wird umso geringer, je kleiner die Menge des von der Förderpumpe 29 unter Druck geförderten Kraftstoffs ist.
Aus diesem Grunde wird wie oben beschrieben der spezifische Drehmomentkoeffizient der Steuervariablen des Ansaugmengeneinstellventils 31 in die Berechnung des momentanen Motordrehmoments TQakt einbezogen, sodass der oben erwähnte Einfluss verringert wird. Im Folgenden werden unter besonderer Berücksichtigung des oben erwähnten Unterschiedes die Schritte einer durch die ECU 52 ausgeführten Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beschrieben.
Zuerst liest die ECU 52 in Schritt 510 in einem Flussdiagramm in 6A die Motordrehzahl Ne. Dann wird in Schritt 520 anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet. Dieser Schritt unterscheidet sich nicht von Schritt 120 im ersten Beispiel.
Anschließend wird in Schritt 530 der spezifische Drehmomentkoeffizient K5 der Steuervariablen des Ansaugmengeneinstellventils 31 berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K5 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Steuervariablen des Ansaugmengeneinstellventils 31 (im Folgenden als Einstellmengensteuervariable bezeichnet) um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung einer Mengeneinheit der Einstellmengensteuervariablen auf das Motordrehmoment. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K5 andererseits darstellt. Dieser Graph wird vorher zum Beispiel experimentell oder auf andere Weise ermittelt. 6B zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus dem Graphen ist zu ersehen, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K5 größer wird, wenn die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Q zunimmt. Mittels des Graphen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K5 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht.
In Schritt 540 in 6A wird der Drehmomentkorrekturwert TQd durch Multiplizieren der Einstellmengensteuervariablen zum jeweiligen Zeitpunkt mit dem im oben erwähnten Schritt 530 ermittelten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K5 berechnet. In Schritt 550 wird das momentane Motordrehmoment TQakt durch Subtrahieren des im oben erwähnten Schritt 540 ermittelten Drehmomentkorrekturwertes TQd von dem im oben erwähnten Schritt 520 ermittelten Standard-Motordrehmoment TQb berechnet. Nach Ausführung von Schritt 550 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Gemäß dem ausführlich beschriebenen vierten Beispiel kann dieselbe Wirkung wie die Wirkung (1) erzielt werden. Außerdem kann die folgende Wirkung erzielt werden. (7) Bei dem Modus, in welchem die Menge des von der Förderpumpe 29 unter Druck geförderten Kraftstoffs durch das Ansaugmengeneinstellventil 31 eingestellt wird, ändert sich das zum Antreiben der Förderpumpe 29 benötigte Antriebsmoment in Abhängigkeit von der Menge des geförderten Kraftstoffs und das momentane Motordrehmoment TQakt wiederum in Abhängigkeit von der Änderung des Antriebsmoments.
Daher wird beim vierten Beispiel der auf das Antriebsmoment der Förderpumpe 29 als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K5, der sich in Abhängigkeit von der Einstellung durch das Ansaugmengeneinstellventil ändert, als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K5 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Einflussnahme des Antriebsmoments auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung des Antriebsmoments, das sich aus dem Einstellen durch das Ansaugmengeneinstellventil ergibt, auf das momentane Motordrehmoment TQakt ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich das Antriebsmoment ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung (Drehmomentkorrekturwert TQd) korrigiert wird.
Fünftes Beispiel
Im Folgenden wird ein fünftes Beispiel beschrieben. Das fünfte Beispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass nicht der spezifische Drehmomentkoeffizient der Ansaugluftmenge QI, sondern der spezifische Drehmomentkoeffizient des Reibungsmoments im Leerlauf ermittelt und unter Verwendung dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet wird. Wenn der Motor 11 kalt ist, ist die Reibung des Motors 11 wegen relativ hoher Viskosität eines Schmiermittels oder aus anderen Gründen im Allgemeinen größer als bei warmem Motor 11, und das Motordrehmoment verringert sich wegen der starken Reibung des Motors 11. Die Verringerung des Drehmoments hängt von der Stärke der Reibung ab. Mit anderen Worten, die Reibung nimmt mit wärmer werdendem Motor 11 ab, sodass auch die Verringerung des Motordrehmoments abnimmt. Deshalb wird der auf das Reibungsmoment im Leerlauf bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient in die Berechnung des Motordrehmoments einbezogen.
Im Folgenden werden unter besonderer Berücksichtigung der oben erwähnten Differenz die Schritte der durch die ECU 52 ausgeführten Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beschrieben. Diese Routine wird zu bestimmten Zeitpunkten, zum Beispiel in konstanten Zeitabständen, mehrfach wiederholt. Die ECU 52 berechnet zuerst in Schritt 610 des Flussdiagramms in 7A und 7B das Standard-Motordrehmoment TQb anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q. Dieser Schritt unterscheidet sich nicht von Schritt 120 im ersten Beispiel.
Anschließend wird in Schritt 620 ein spezifischer Drehmomentkoeffizient K6 des Reibungsmoments im Leerlauf berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K6 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Reibungsmoments im Leerlauf um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung einer Mengeneinheit des Leerlaufreibungsmoments auf das Motordrehmoment. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, welcher eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K6 darstellt. Dieser Graph wird vorher zum Beispiel experimentell oder auf andere Weise ermittelt. 8A zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus dem Graphen ist zu ersehen, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K6 größer wird, wenn die Motordrehzahl Ne zunimmt. Mittels des Graphen wird der spezifische Drehmomentkoeffizient K6 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne entspricht.
In Schritt 630 in 7A wird ermittelt, ob sich der Motor 11 im Leerlauf befindet. Wenn zum Beispiel die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 47 gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit SPD gleich 0 km/h und der durch den Gaspedalsensor 45 gemessene Gaspedalöffnungsgrad ACCP gleich 0% ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich der Motor 11 im Leerlauf befindet. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, werden in Schritt 640 die Kraftstoffeinspritzmenge Q und die Kühlmitteltemperatur THW zu diesem Zeitpunkt im Speicher als Leerlaufeinspritzmenge Qid bzw. als Leerlaufkühlmitteltemperatur THWid gespeichert. Die Leerlaufeinspritzmenge Qid ist gleich derjenigen Kraftstoffeinspritzmenge, die zur Steuerung der Motordrehzahl Ne benötigt wird, damit diese einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl nahe kommt und dieser praktisch gleich ist.
Anschließend wird in den Schritten 650 bis 690 das Reibungsmoment im Leerlauf (das Leerlaufreibungsmoment TQid) ermittelt. Im Verlauf dieser Berechnung wird zuerst in Schritt 650 eine Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb berechnet. Diese Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb ist gleich der Kraftstoffeinspritzmenge des Motors 11 im Standard-Leerlaufzustand nach dem Warmlaufen. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb darstellt. Mittels des Graphen wird die Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb ermittelt, welche der momentanen Motordrehzahl Ne entspricht.
Anschließend wird in Schritt 660 in 7B das Anfangs-Leerlaufreibungsmoment TQids (im Folgenden einfach als Anfangsmoment bezeichnet) berechnet. Das Anfangsmoment TQids entspricht der Zunahme der Reibung gegenüber der Reibung des Motors im Standard-Betriebszustand. Sobald die Leerlaufein spritzmenge Qid des Kraftstoffs eingespritzt wird, nimmt die Reibung im Vergleich zur Einspritzung der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb des Kraftstoffs zu. Das Anfangsmoment TQids entspricht dem durch die Zunahme der Reibung bedingten Drehmomentanstieg. Das Anfangsmoment TQids ist groß, wenn der Motor 11 kalt ist, und nimmt mit steigender Temperatur (Kühlmitteltemperatur THW) des Motors ab.
Während der Berechnung des Anfangsmoments TQids wird zum Beispiel auf einen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔQid (d.h. Qid – Qidb) zwischen der Leerlaufeinspritzmenge Qid und der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb sowie der Motordrehzahl Ne und dem Anfangsmoment TQids darstellt. 8B zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus diesem Graphen ist zu ersehen, dass das Anfangsmoment TQids größer wird, wenn die Differenz ΔQid und die Motordrehzahl Ne zunimmt.
Anschließend wird in Schritt 670 in 7B ein Änderungsbetrag des Leerlaufreibungsmoments TQidec (im Folgenden einfach als Drehmomentänderungsbetrag bezeichnet) gleich null gesetzt. Der Drehmomentänderungsbetrag TQidec ist, wie später beschrieben, gleich dem Betrag der durch das Warmlaufen des Motors 11, insbesondere durch die steigende Motortemperatur (Kühlmitteltemperatur THW) bedingten Verringerung des Reibungsmoments im Leerlauf.
Wenn hingegen die Bedingung im oben erwähnten Schritt 630 nicht erfüllt ist, wird in Schritt 680 der Drehmomentänderungsbetrag TQidec außerhalb des Leerlaufs berechnet. Während dieser Berechnung wird auf einen zweidimensionalen Graphen Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔTHW zwischen der Leerlaufkühlmitteltemperatur THWid und der Kühlmitteltemperatur THW außerhalb des Leerlaufs (zum Bei spiel im Fahrbetrieb) sowie der Kühlmitteltemperatur THW außerhalb des Leerlaufs (zum Beispiel im Fahrbetrieb) und dem Drehmomentänderungsbetrag TQidec darstellt. Die Differenz ΔTHW ist gleich der Differenz zwischen der zuvor während des Leerlaufs (in Schritt 640) gespeicherten Leerlaufkühlmitteltemperatur THWid und der momentanen Kühlmitteltemperatur THW (außerhalb des Leerlaufs). 8C zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus diesem Graphen ist zu ersehen, dass der Drehmomentänderungsbetrag TQidec größer wird, wenn die Differenz ΔTHW größer wird und die Kühlmitteltemperatur THW sinkt. Der Graph zeigt den Drehmomentänderungsbetrag TQidec als Funktion der Zunahme der Kühlmitteltemperatur THW (d.h. der Differenz ΔTHW) für einzelne Kühlmitteltemperaturen THW. Mittels des Graphen wird der Drehmomentänderungsbetrag TQidec ermittelt, welcher der Differenz ΔTHW und der Kühlmitteltemperatur THW entspricht.
Nach der Ermittlung des Drehmomentänderungsbetrages TQidec in Schritt 670 oder in Schritt 680 in 7B in der beschriebenen Weise wird in Schritt 690 das Leerlaufreibungsmoment TQid berechnet. Das heißt, das Leerlaufreibungsmoment TQid wird durch Subtrahieren des im oben erwähnten Schritt 670 oder Schritt 680 ermittelten Drehmomentänderungsbetrages TQidec von dem im oben erwähnten Schritt 660 ermittelten Anfangsmoment TQids berechnet.
Im nächsten Schritt 700 wird durch Multiplizieren des im oben erwähnten Schritt 690 ermittelten Leerlaufreibungsmomentes TQid mit dem im oben erwähnten Schritt 620 ermittelten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K6 der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet. In Schritt 710 wird durch Subtrahieren des im oben erwähnten Schritt 700 ermittelten Drehmomentkorrekturwertes TQd von dem im oben erwähnten Schritt 610 ermittelten Standard-Motordrehmoment TQb das momentane Motordreh moment TQakt berechnet. Nach Ausführung von Schritt 710 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Gemäß dem ausführlich beschriebenen fünften Beispiel kann dieselbe Wirkung wie die oben erwähnte Wirkung (1) erzielt werden. Außerdem können die folgenden Wirkungen erzielt werden. (8) Bei kaltem Motor 11 nimmt die Reibung infolge höherer Viskosität eines Schmiermittels oder aus anderen Gründen im Vergleich zum warmen Motor zu. Die Reibung ändert sich durch die Temperatur des Motors 11.
Daher wird bei der sechsten Ausführungsart der auf das Reibungsmoment TQid während des Leerlaufs als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K6 als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K6 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Einflussnahme der Reibung im Leerlauf auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung der Reibung im Leerlauf auf das Motordrehmoment ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Reibung in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors 11 ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung (Drehmomentkorrekturwert TQd) korrigiert wird.
(9) Das Reibungsmoment im Leerlauf, d.h. das dem Änderungsbetrag der Reibung gegenüber der Reibung des Motors im Standard-Betriebszustand entsprechende Drehmoment (Anfangsdrehmoment TQids), wird anhand der Differenz ΔQid zwischen der Standard-Leerlaufeinspritzmenge im Standard-Betriebszustand nach dem Warmlaufen des Motors und der Leerlaufeinspritzmenge Qid berechnet. Durch die Berechnung des Anfangsdrehmoments TQids anhand der Differenz gegenüber dem Standard-Betriebszustand in der beschriebenen Weise kann der Änderungsbetrag des Drehmoments abgeschätzt werden, der nicht nur auf die Reibung des kalten Motors, sondern auch auf die Reibung vor der Einfahrphase des Motors, auf Unterschiede von Motor zu Motor, auf die Viskosität des Schmiermittels usw. zurückzuführen ist.
(10) Als Motortemperatur im Leerlauf wird die Leerlaufkühlmitteltemperatur THWid des Motors 11 gespeichert. Wenn sich der Motor 11 nicht im Leerlauf befindet, wird der Drehmomentänderungswert TQidec, welcher der Verringerung des Reibungsmoments gegenüber dem Reibungsmoment im Leerlauf infolge höherer Kühlmitteltemperatur THW entspricht, anhand der Leerlaufkühlmitteltemperatur THWid und der Differenz ΔTHW berechnet. Dann wird der Drehmomentänderungswert TQidec vom Anfangsdrehmoment TQids subtrahiert und das Ergebnis dieser Subtraktion als Reibungsmoment außerhalb des Leerlaufs verwendet. Dadurch kann das Leerlaufreibungsmoment TQid sowohl während des Leerlaufs als auch außerhalb des Leerlaufs mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Desgleichen kann das momentane Motordrehmoment TQakt mit höherer Genauigkeit berechnet werden, da das so ermittelte Leerlaufreibungsmoment TQid verwendet wird.
(11) Zur Berechnung der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb wird der eindimensionale Graph in Verbindung mit der Motordrehzahl Ne verwendet. Dadurch lässt sich der Graph für unterschiedliche Leerlaufdrehzahlen verwenden. Beispiele für die unterschiedlichen Leerlaufdrehzahlen sind eine Leerlaufdrehzahl bei kaltem Motor, die höher gewählt wird als bei warmgelaufenem Motor, und eine Leerlaufdrehzahl, die als Reaktion auf das Einschalten einer Heizung durch den Fahrer eingestellt wird und höher ist, als wenn die Heizung nicht eingeschaltet ist.
Sechstes Beispiel
Im Folgenden wird ein sechstes Beispiel beschrieben. Das sechste Beispiel unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass nicht der spezifische Drehmomentkoeffizient der Ansaugluftmenge QI, sondern der spezifische Drehmomentkoeffizient einer Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs ermittelt und unter Verwendung dieses spezifischen Drehmomentkoeffizienten der Drehmomentkorrekturwert TQd berechnet wird. Diese Art von spezifischem Drehmomentkoeffizient wird verwendet, da sich die an einem beweglichen Teil des Motors 11 entstehende Reibung (Gleitwiderstand) entsprechend der Laufleistung des Motors 11 (Betriebsdauer des Motors (Gesamtbetriebsdauer, Gesamtumdrehungszahl und dergleichen) und Laufleistung (Fahrstrecke und dergleichen) des Fahrzeugs) unterschiedlich stark auf das Motordrehmoment auswirkt. Das heißt, die Reibung des Motors ist bei einem neuen Fahrzeug stark. Die Reibung des Motors nimmt jedoch mit zunehmender Laufleistung des Fahrzeugs ab. Nach dem Zurücklegen einer bestimmten Strecke, d.h. nach der so genannten Einfahrphase, ändert sich die Reibung des Motors kaum noch. Diese Reibung des Motors bewirkt dann eine Verringerung des Motordrehmoments, wodurch sich das momentane Motordrehmoment TQakt ändert. Im Folgenden wird eine durch die ECU 52 ausgeführte Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beschrieben.
In Schritt 810 des Flussdiagramms in 9A liest die ECU 52 zuerst die durch den Kurbelwellenpositionssensor 44 gemessene Motordrehzahl Ne. Anschließend wird in Schritt 820 das Standard-Motordrehmoment TQb berechnet, welches dem Drehmoment des Motors 11 im Standard-Betriebszustand entspricht. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen zweidimensionalen Graph Bezug genommen, der ebenso wie in Schritt 120 beim ersten Beispiel eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q einerseits und dem Standard-Motordrehmoment TQb darstellt. Der Graph wird experimentell oder auf ähnliche Weise ermittelt. Das Experiment oder das ähnliche Vorgehen erfolgt an einem Motor 11, dessen Reibung nach der Einfahrphase des Fahrzeug praktisch konstant ist. Deshalb ist die Anfangsreibung des neuen Fahrzeugs nicht im Standard-Motordrehmoment TQb enthalten, das aus dem Graph ermittelt wird. Dann wird mittels des Graphen das Standard-Motordrehmoment TQb ermittelt, welches der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q zum jeweiligen Zeitpunkt entspricht und das Standard-Motordrehmoment TQb im Betriebszustand zu diesem Zeitpunkt darstellt.
Danach wird in Schritt 830 ein spezifischer Drehmomentkoeffizient K7 einer Gesamtfahrstrecke berechnet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K7 entspricht dem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung der Gesamtfahrstrecke um eine Mengeneinheit, d.h. der Auswirkung einer Mengeneinheit der Gesamtfahrstrecke auf das Motordrehmoment. Während dieser Berechnung wird zum Beispiel auf einen eindimensionalen Graph Bezug genommen, der eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und dem spezifischen Drehmomentkoeffizienten K7 darstellt. Der Graph wird zuvor experimentell oder auf ähnliche Weise ermittelt. 9B zeigt ein Beispiel des Graphen. Aus diesem Graph ist zu ersehen, dass der spezifische Drehmomentkoeffizient K7 größer wird, wenn die Motordrehzahl Ne zunimmt. Dann wird mittels des Graphen der spezifische Drehmomentkoeffizient K7 ermittelt, welcher der Motordrehzahl Ne entspricht.
Anschließend wird in Schritt 840 in 9A der Drehmomentkorrekturwert TQd durch Multiplizieren der momentanen Gesamtfahrstrecke mit dem im oben erwähnten Schritt 830 ermittelten spezifischen Drehmomentkoeffizienten K7 berechnet. Die Gesamtfahrstrecke wird zum Beispiel durch Multiplizieren einer für jeden vorgegebenen Zeitraum gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Länge des vorgegebenen Zeitraums (Zeitdauer) und Zusammenfassen oder Addieren der Ergebnisse der Multiplikationen ermittelt.
Dann wird in Schritt 850 das momentane Motordrehmoment TQakt durch Subtrahieren des im oben erwähnten Schritt 840 ermittelten Drehmomentkorrekturwertes TQd von dem im oben erwähnten Schritt 820 ermittelten Standard-Motordrehmoment TQb berechnet. Nach Ausführung von Schritt 850 ist die Routine zur Berechnung des Motordrehmoments beendet.
Gemäß dem ausführlich beschriebenen sechsten Beispiel kann dieselbe Wirkung wie die oben erwähnte Wirkung (1) erzielt werden. Außerdem kann auch noch die folgende Wirkung erzielt werden. (12) Ebenso wie das Reibungsmoment des Motors ändert sich das momentane Motordrehmoment TQakt mit der Laufleistung des Motors 11. Daher wird beim sechsten Beispiel der auf die Gesamtfahrstrecke als ausgewählter Parameter bezogene spezifische Drehmomentkoeffizient K7 als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten K7 ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Auswirkung der Gesamtfahrstrecke auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, in Form des Drehmomentkorrekturwertes TQd kann die Auswirkung der Gesamtfahrstrecke auf das Motordrehmoment ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Reibung mit zunehmender Gesamtfahrstrecke ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Die Erfindung kann in der unten beschriebenen Weise auch anders realisiert werden.
Die Erfindung kann auch auf einen Motor ohne Turbolader 34 angewendet werden, wenn der Ladedruck als Parameter zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet wird.
Zwei oder mehr Parameter des ersten bis sechsten Beispiels können miteinander verknüpft werden. In diesem Falle wird das Standard-Motordrehmoment TQb um mehrere Drehmomentkorrekturwerte TQd korrigiert, was zu einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Berechnung des momentanen Motordrehmoments TQakt führen kann.
Im sechsten Beispiel wird für jede Motordrehzahl Ne des Graphen ein Wert der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb experimentell oder ähnlich ermittelt. Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Berechnung der Standard-Leerlaufeinspritzmenge Qidb kann die Leerlaufeinspritzmenge Qid nach dem Warmlaufen durch einen Lernprozess ermittelt, die Differenz zwischen dieser erlernten Leerlaufeinspritzmenge Qid und einem in der Tabelle des Graphen vorgegebenen Wert (Tabellenwert) als erlernter Wert gespeichert und der Tabellenwert vor Verwendung um den erlernten wert korrigiert werden.
Beim sechsten Beispiel kann als Laufleistung des Motors 11 eine Gesamtumdrehungszahl (Gesamtzahl der Umdrehungen) des Motors 11 verwendet werden. In diesem Falle wird ein auf die Gesamtzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle 17 als ausgewählter Parameter bezogener spezifischer Drehmomentkoeffizient als spezifischer Drehmomentkoeffizient zur Korrektur des Standard-Motordrehmoments verwendet. Der Wert des spezifischen Drehmomentkoeffizienten entspricht dem Änderungsbetrag des momentanen Motordrehmoments TQakt bei Änderung der Gesamtzahl der Umdrehungen um eine Mengeneinheit. Mit zunehmender Motordrehzahl wird der spezifische Drehmomentkoeffizient ebenso wie der spezifische Drehmomentkoeffizient K7 größer. Demzufolge kann mittels des spezifischen Drehmomentkoeffizienten ein Wert der Drehmomentzunahme oder -verringerung ermittelt werden, welcher die je nach Betriebszustand des Motors 11 veränderliche Einflussnahme der Gesamtzahl der Umdrehungen auf das momentane Motordrehmoment TQakt berücksichtigt. Mit anderen Worten, die Auswirkung der Gesamtzahl der Umdrehungen auf das Motordrehmoment kann ermittelt werden. Das bedeutet, dass das momentane Motordrehmoment TQakt mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, obwohl sich die Reibung mit zunehmender Anzahl der Umdrehungen ändert, indem das Standard-Motordrehmoment TQb im Standard-Betriebszustand des Motors um den Betrag der Drehmomentzunahme oder -verringerung korrigiert wird.
Das Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments gemäß der Erfindung kann nicht nur auf einen Dieselmotor, sondern auch auf einen Benzinmotor angewendet werden.
Bei einem Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments wird ein Standard-Motordrehmoment TQb anhand einer Motordrehzahl Ne und einer Kraftstoffeinspritzmenge Q berechnet (Schritt 120) und das Standard-Motordrehmoment TQb mittels eines vorgegebenen Parameters (z.B. einer Ansaugluftmenge Q) korrigiert, der sich auf das Motordrehmoment auswirkt, sodass ein momentanes Motordrehmoment TQakt berechnet wird (Schritt 170). Anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q wird ein spezifischer Drehmomentkoeffizient K1 berechnet (Schritt 130), welcher einem Änderungsbetrag des momentanen Motordrehmoments TQakt bei Änderung des Parameters um eine Mengeneinheit entspricht, und das Motordrehmoment TQb wird um den spezifischen Drehmomentkoeffizienten K1 korrigiert (Schritt 160).

Claims

Verfahren zur Berechnung des Motordrehmoments, bei welchem ausgehend von einer Motordrehzahl (Ne) und einer Kraftstoffeinspritzmenge (Q) ein Standard-Motordrehmoment (TQb) und durch Korrektur des Standard-Motordrehmoments mittels eines vorgegebenen Parameters, der das Motordrehmoment beeinflusst, ein Motordrehmoment berechnet wird, wobei mittels des Verfahrens ein spezifischer Drehmomentkoeffizient (K1 bis K7), der einem Änderungsbetrag des Motordrehmoments bei Änderung des Parameters um einen Einheitsbetrag entspricht, ausgehend zumindest von der Motordrehzahl berechnet wird (Schritt 130; Schritt 230; Schritt 330; Schritt 430; Schritt 530; Schritt 620; Schritt 830) und das Standard-Motordrehmoment mittels des berechneten spezifischen Drehmomentkoeffizienten korrigiert wird (Schritt 170; Schritt 270; Schritt 370; Schritt 450; Schritt 550; Schritt 710; Schritt 850), dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff nach Komprimieren durch eine Kraftstoffpumpe und vorübergehender Speicherung in einem Druckbehälter durch Öffnen eines Kraftstoffeinspritzventils (26) eingespritzt wird, wobei der Parameter ein Einspritzdruck des durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffs ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Standard-Motordrehmoment mittels des Parameters und des spezifischen Drehmomentkoeffizienten (K1 bis K3) korrigiert, ausgehend von der Motordrehzahl (Ne) und der Kraftstoffeinspritzmenge ein Standardwert des Parameters berechnet und ein tatsächlicher Parameterwert gemessen (Schritt 110; Schritt 210; Schritt 310), ausgehend von einer Abweichung (ΔQI; ΔPI; ΔPF) des gemessenen Wertes vom berechneten Wert und ausgehend vom spezifischen Drehmomentkoeffizienten ein Drehmomentkorrekturwert berechnet (Schritt 150; Schritt 260; Schritt 360) und das Standard-Motordrehmoment um den Drehmomentkorrekturwert korrigiert wird (Schritt 170; Schritt 270; Schritt 370).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ferner mit einer Ansaugluftmenge (QI) verknüpft wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ferner mit einem Ansaugluftdruck (PI) einschließlich eines Ladedrucks verknüpft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter eine Durchflussmenge des AGR-Gases ist, welches durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt und in eine Ansaugleitung (19) zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine durch den Motor angetriebene Kraftstoffpumpe (29), einen Druckbehälter (27) zur vorübergehenden Speicherung des unter Druck von der Kraftstoffpumpe beförderten Kraftstoffs vor dem Einspritzen des Kraft stoffs durch ein Kraftstoffeinspritzventil (26) und ein Mengeneinstellventil (31) zum Einstellen einer von der Kraftstoffpumpe unter Druck zum Druckbehälter beförderten Kraftstoffmenge beinhaltet, und dadurch, dass der Parameter ferner mit einem Antriebsmoment der Kraftstoffpumpe verknüpft wird, welches sich in Abhängigkeit von der Einstellung der unter Druck beförderten Kraftstoffmenge durch das Mengeneinstellventil ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ferner mit einem Leerlaufreibungsmoment (TQids) verknüpft wird, welches bei einer Zunahme der Motortemperatur abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leerlaufreibungsmoment (TQids) ausgehend von einer Abweichung (ΔQid) der Kraftstoffeinspritzmenge (Qid) von einer Kraftstoffeinspritzmenge (Qidb) in einem Standardbetriebszustand nach der Erwärmungsphase berechnet wird, damit die Motordrehzahl einen der Leerlaufdrehzahl im Wesentlichen gleichen Wert annimmt (Schritt 660).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Änderungswert (TQidec) des Reibungsmoments außerhalb der Leerlaufzeit, welcher einer Zunahme der Motortemperatur (ΔTHW) entspricht, vom Reibungsmoment (TQids) im Leerlauf subtrahiert wird und ein Ergebnis der Subtraktion (TQid) ferner mit dem Parameter verknüpft wird (Schritt 660).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ferner mit einer Gesamtfahrstrecke eines Fahrzeug verknüpft wird, in welches der Motor eingebaut ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ferner mit einer Gesamtdrehzahl einer Antriebswelle (17) des Motors verknüpft wird.