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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 61/039,524, die am 26. März 2008
eingereicht wurde. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hierin
in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere
eine Drehmomentkompensation.
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HINTERGRUND
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Die
hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den
Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der
derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem
Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung,
die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand
der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit
als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
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Verbrennungsmotoren
verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben
anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung
in den Motor wird mittels einer Drossel geregelt. Insbe sondere stellt
die Drossel eine Drosselfläche ein, welche die Luftströmung
in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn
die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung
in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein,
mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoffgemisch
an die Zylinder zu liefern. Eine Zunahme der Luft und des Kraftstoffs
zu den Zylindern erhöht die Drehmomentabgabe des Motors.
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Motorsteuersysteme
wurden entwickelt, um die Motordrehmomentabgabe zu steuern, um ein
gewünschtes Drehmoment zu erreichen. Herkömmliche Motorsteuersysteme
steuern die Motordrehmomentabgabe jedoch nicht so genau wie gewünscht.
Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersysteme kein so
schnelles Ansprechen auf Steuersignale, wie es gewünscht
ist, oder stimmen die Motordrehmomentsteuerung zwischen verschiedenen
Einrichtungen ab, welche die Motordrehmomentabgabe beeinflussen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Reservedrehmomentsystem umfasst ein erstes Modul und ein Reservedrehmomentmodul. Das
erste Modul erzeugt ein erstes Signal eine vorbestimmte Zeitdauer,
bevor ein Äquivalenzverhältnis (EQR, von equivalence
ratio) eines einem Motor zugeführten Luft/Kraftstoffgemischs
von einem nicht mageren EQR zu einem mageren EQR übergeleitet wird.
Das Reservedrehmomentmodul erzeugt ein Reservedrehmoment zwischen
dem Erzeugen des ersten Signals und dem Überleiten des
EQR zu dem mageren EQR.
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Gemäß anderen
Merkmalen umfasst das Reservedrehmomentsystem ferner ein Betätigungsmodul.
Das Betätigungsmodul erhöht mindestens einen Motor-Luftströmungsparameter
und verstellt den Zündfunkenzeitpunkt nach spät,
bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet wird.
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Gemäß noch
anderen Merkmalen hält das Betätigungsmodul den
mindestens einen Motor-Luftströmungsparameter aufrecht,
bis das EQR von dem mageren EQR zu einem zweiten nicht mageren EQR übergeleitet
wird.
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Gemäß weiteren
Merkmalen leitet das erste Modul das EQR während eines
ersten Zeitraums von dem nicht mageren EQR zu einem fetten EQR über, und
es leitet das EQR von dem fetten EQR während eines zweiten
Zeitraums, der nach dem ersten Zeitraum liegt, zu dem mageren EQR über.
Das nicht magere EQR ist ein stöchiometrisches EQR. Das
Betätigungsmodul erhöht den mindestens einen Motor-Luftströmungsparameter
vor dem ersten Zeitraum und hält den mindestens einen Motor-Luftströmungsparameter
aufrecht, bis das EQR von dem mageren EQR zu dem zweiten nicht mageren
EQR übergeleitet wird.
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Gemäß noch
weiteren Merkmalen verstellt das Betätigungsmodul den Zündfunkenzeitpunkt nach
spät, wenn der mindestens eine Motor-Luftströmungsparameter
zunimmt, und verstellt den Zündfunkenzeitpunkt weiter nach
spät, während das EQR von dem nicht mageren EQR
zu dem fetten EQR übergeht.
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Gemäß anderen
Merkmalen erzeugt das erste Modul ein zweites Signal basierend auf
dem mageren EQR, und das Reservedrehmomentmodul erzeugt das Reservedrehmoment
basierend auf dem zweiten Signal.
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Gemäß noch
anderen Merkmalen leitet das erste Modul das EQR zu dem mageren
EQR über, nachdem das Reservedrehmoment erzeugt wurde.
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Gemäß weiteren
Merkmalen leitet das erste Modul das EQR eine vorbestimmte Zeitdauer,
nachdem das erste Signal erzeugt wurde, zu dem mageren EQR über.
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Gemäß noch
weiteren Merkmalen diagnostiziert das erste Modul selektiv einen
Fehler in einem dem Motor zugeordneten Katalysator, nachdem das EQR
zu dem mageren EQR übergeleitet wurde.
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Gemäß anderen
Merkmalen diagnostiziert das erste Modul den Fehler selektiv basierend
auf einer Änderung in dem Sauerstoff des Abgases, die gemessen
wird, nachdem das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet wurde.
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Ein
Verfahren umfasst, dass ein erstes Signal eine vorbestimmte Zeitdauer,
bevor ein Äquivalenzverhältnis (EQR) eines einem
Motor zugeführten Luft/Kraftstoffgemischs von einem nicht
mageren EQR zu einem mageren EQR übergeleitet wird, erzeugt
wird und dass ein Reservedrehmoment zwischen dem Erzeugen des ersten
Signals und dem Überleiten des EQR zu dem mageren EQR erzeugt wird.
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Gemäß anderen
Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass mindestens ein Motor-Luftströmungsparameter
erhöht wird, bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet
wird, und dass der Zündfunkenzeitpunkt nach spät
verstellt wird, bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet
wird.
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Gemäß noch
anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der mindestens
eine Motor-Luftströmungsparameter aufrechterhalten wird, bis
das EQR von dem mageren EQR zu einem zweiten nicht mageren EQR übergeleitet
wird.
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Gemäß weiteren
Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass das EQR während
eines ersten Zeitraums von dem nicht mageren EQR zu einem fetten
EQR übergeleitet wird, wobei das nicht magere EQR ein stöchiometrisches
EQR ist; dass das EQR während eines zweiten Zeitraums,
der nach dem ersten Zeitraum liegt, von dem fetten EQR zu dem mageren
EQR übergeleitet wird; dass der mindestens eine Motor-Luftströmungsparameter
vor dem ersten Zeitraum erhöht wird; und dass der mindestens
eine Motor-Luftströmungsparameter aufrechterhalten wird,
bis das EQR von dem mageren EQR zu dem zweiten nicht mageren EQR übergeleitet
wird.
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Gemäß noch
weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der Zündfunkenzeitpunkt nach
spät verstellt wird, wenn der mindestens eine Motor-Luftströmungsparameter
zunimmt, und dass der Zündfunkenzeitpunkt weiter nach spät
verstellt wird, wenn das EQR von dem nicht mageren EQR zu dem fetten
EQR übergeht.
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Gemäß anderen
Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass ein zweites Signal
basierend auf dem mageren EQR erzeugt wird und dass das Reservedrehmoment
basierend auf dem zweiten Signal erzeugt wird.
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Gemäß noch
anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass das EQR zu
dem mageren EQR übergeleitet wird, nachdem das Reservedrehmoment
erzeugt wurde.
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Gemäß weiteren
Merkmalen umfasst das Verfahren, dass das EQR eine vorbestimmte
Zeitdauer, nachdem das erste Signal erzeugt wurde, zu dem mageren
EQR übergeleitet wird.
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Gemäß noch
weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass ein Fehler
in einem dem Motor zugeordneten Katalysator selektiv diagnostiziert
wird, nachdem das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet wurde.
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Gemäß anderen
Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der Fehler basierend
auf einer Änderung in dem Sauerstoff des Abgases selektiv
diagnostiziert wird, die gemessen wird, nachdem das EQR zu dem mageren
EQR übergeleitet wurde.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der
nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich
werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung
und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht
sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung
und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden,
wobei:
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1 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den
Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuersystems gemäß den
Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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3 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Reservedrehmomentsystems
gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung
ist;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die von
dem Reservedrehmomentsystem gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden; und
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5A–5E beispielhafte
Darstellungen der Betriebsweisen des Reservedrehmomentsystems gemäß den
Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner
Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit
oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit
werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet,
um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet,
sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass
sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht
exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte
innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt
werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung
zu verändern.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen
integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis,
einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe)
und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firm wareprogramme
ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder
andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität
bereitstellen.
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Ein
Motorsteuermodul (ECM) steuert ein Äquivalenzverhältnis
(EQR) eines Luft/Kraftstoffgemischs, das in einem Motor verbrannt
wird. Beispielsweise kann das ECM das EQR während des normalen
Motorbetriebs basierend auf einem stöchiometrischen EQR
steuern. In einigen Fällen kann das ECM jedoch einen Befehl
empfangen, das EQR auf ein mageres EQR einzustellen (d. h. EQR < stöchiometrisches
EQR).
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Das
ECM gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugt
ein Reservedrehmoment, bevor das EQR auf das magere EQR eingestellt
wird. Insbesondere erhöht das ECM mindestens einen Motor-Luftströmungsparameter
(beispielsweise eine Drosselöffnung) und verstellt den
Zündfunkenzeitpunkt nach spät, wodurch ein Reservedrehmoment
erzeugt wird. Dieses Reservedrehmoment kann verwendet werden, um
die Drehmomentabgabe zu glätten, wenn das EQR auf das magere
EQR eingestellt wird. Ohne das Reservedrehmoment kann ein Absinken
(d. h. eine Abnahme) in der Drehmomentabgabe auftreten, wenn das
EQR zu dem mageren EQR übergeleitet wird.
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In
einigen Fällen kann das EQR zu einem fetten EQR übergeleitet
werden (d. h. EQR > stöchiometrisches
EQR), bevor oder nachdem das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet
wird. In solchen Fällen kann das ECM gemäß der
vorliegenden Offenbarung das Reservedrehmoment erzeugen, bevor das EQR
zu dem fetten EQR übergeleitet wird. Wenn das EQR von dem
mageren EQR zu dem fetten EQR übergeleitet wird, werden
die erhöhten Motor-Luftströmungsparameter, die
zum Erzeugen des Reservedrehmoments verwendet werden, während
des fetten EQR aufrechterhal ten, während der Zündfunkenzeitpunkt
nach spät verstellt wird. Dieses Reservedrehmoment kann
später verwendet werden, um die Drehmomentabgabe zu glätten,
wenn das EQR von dem fetten EQR auf das stöchiometrische
EQR eingestellt wird. Ohne das Reservedrehmoment kann ein Absinken
in der Drehmomentabgabe auch auftreten, wenn das EQR von dem fetten
EQR zu einem nicht fetten EQR (beispielsweise einem stöchiometrischen
EQR) übergeleitet wird.
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Nun
auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist
einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt,
um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einem
Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Das Motorsystem 100 kann
zu einem Hybridfahrzeug gehören, wie beispielsweise einem
Hybridfahrzeug vom Reihentyp oder ein Hybridfahrzeug vom Paralleltyp. Luft
wird durch ein Drosselventil 112 in einen Ansaugkrümmer 110 gesaugt.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 befiehlt einem Drosselaktuatormodul 113, das Öffnen
des Drosselventils 112 zu regeln, wodurch die Luftströmung
in den Ansaugkrümmer 110 gesteuert wird.
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Luft
aus dem Ansaugkrümmer 110 wird durch ein zugeordnetes
Einlassventil 118 in einen Zylinder 116 gesaugt.
Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen
kann, ist lediglich zu Darstellungszwecken der repräsentative
Zylinder 116 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2,
3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen.
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Das
ECM 114 steuert auch die durch ein Kraftstoff-Einspritzsystem 120 eingespritzte
Kraftstoffmenge. Beispielsweise kann das Kraftstoff-Einspritzsystem 120 Kraftstoff
basierend auf einem Signal von dem ECM 114 einspritzen.
Das ECM 114 kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs einstellen,
indem die Länge des Signals eingestellt wird (d. h. die
Pulsweite). Bei verschiedenen Implementierungen spritzt das Kraftstoff-Einspritzsystem 120 Kraftstoff
an einem zentralen Ort in den Ansaugkrümmer 110 ein.
Bei anderen Implementierungen kann Kraftstoff an mehreren Orten
in den Ansaugkrümmer 110 eingespritzt werden,
wie z. B. in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder.
Alternativ kann Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt werden.
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Der
eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und erzeugt
ein Luft/Kraftstoffgemisch. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 116 komprimiert
das Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 116. Ein Zündfunken-Aktuatormodul 125 aktiviert eine
dem Zylinder 116 zugeordnete Zündkerze 128 basierend
auf einem Signal von dem ECM 114. Auf diese Weise steuert
das ECM 114 den Zeitpunkt des Zündfunkens (d.
h. den Zündfunkenzeitpunkt).
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Der
Zündfunkenzeitpunkt kann relativ zu der Zeit spezifiziert
werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet,
bezeichnet als oberer Totpunkt (TDC), der Punkt, an dem das Luft/Kraftstoffgemisch
am stärksten komprimiert ist. Lediglich beispielhaft kann
der Zündfunkenzeitpunkt auf eine minimale Zündfunkenverstellung
nach spät (relativ zu dem TDC) gesetzt werden, bei der
ein maximales Bremsdrehmoment ausgegeben wird. Dieser Zündfunkenzeitpunkt
wird als Zündfunkenzeitpunkt mit maximalem Bremsdrehmoment
(MBT-Zündfunkenzeitpunkt) bezeichnet.
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Die
Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben abwärts
(d. h. von der TDC-Position weg), wodurch eine rotierende Kurbelwelle
(nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt dann, sich
wieder aufwärts zu bewegen, und treibt die Nebenprodukte
der Verbrennung durch ein zugeordnetes Auslassventil 122 heraus.
Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 124 aus
dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Das
Abgassystem 124 umfasst einen katalytischen Wandler 126 (CAT).
Der katalytische Wandler 126 weist einen oder mehrere Katalysatoren
auf, die mit verschiedenen Komponenten des Abgases reagieren. Sauerstoffsensoren 127U und 127D messen die
Konzentration des Sauerstoffs in dem Abgas und sind stromaufwärts
bzw. stromabwärts des katalytischen Wandlers 126 angeordnet.
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Eine
Einlassnockenwelle 129 kann das Öffnen des Einlassventils 118 steuern,
während eine Auslassnockenwelle 130 das Öffnen
des Auslassventils 122 steuern kann. Bei verschiedenen
Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere
Einlassventile pro Zylinder und/oder die Einlassventile mehrerer
Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können
mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder
und/oder die Auslassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern.
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Die
Zeit, zu der das Einlassventil 118 geöffnet wird,
kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 131 bezogen
auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 122 geöffnet wird,
kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 132 bezogen
auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 134 steuert
den Einlass-Nockenphasensteller 131 und den Auslass-Nockenphasensteller 132 basierend
auf Signalen von dem ECM 114.
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Das
Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen,
die unter Druck stehende Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert.
Beispiels weise stellt 1 einen Turbolader 140 dar.
Alternative Motorsysteme können einen Turbokompressor (nicht gezeigt)
aufweisen, der komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert
und von der Kurbelwelle angetrieben wird.
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Der
Turbolader 140 wird durch Abgase angetrieben, die durch
das Abgassystem 124 strömen, und liefert eine
komprimierte Luftladung an den Ansaugkrümmer 110.
Die Luft, die verwendet wird, um die komprimierte Luftladung zu
erzeugen, kann aus dem Ansaugkrümmer 110 entnommen
werden. Die Komprimierung der Luft und/oder die Wärme,
die von dem Abgassystem 124 abgestrahlt wird, können
die komprimierte Luftladung aufheizen. Ein Zwischenkühler
(nicht gezeigt) kann auch umfasst sein, um die Temperatur der komprimierten
Luftladung zu verringern.
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Ein
Ladedruck-Regelventil 142 kann auch umfasst sein, um zu
ermöglichen, dass Abgas an dem Turbolader 140 vorbeiströmt,
wodurch die Ausgabe (oder der Ladedruck) des Turboladers 140 verringert
wird. Das ECM 114 steuert den Turbolader 140 mittels
eines Ladedruck-Aktuatormoduls 144. Das Ladedruck-Aktuatormodul 144 kann
den Ladedruck des Turboladers 140 modulieren, indem die Position
des Ladedruck-Regelventils 142 gesteuert wird.
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Verschiedene
Steuermechanismen (d. h. Aktuatoren) des Motorsystems 100 können
jeweilige Motorparameter des Motors 102 variieren. Beispielsweise
kann das Drosselaktuatormodul 113 die Öffnung
des Drosselventils 112 ändern (d. h. eine Aktuatorposition).
Auf ähnliche Weise kann das Zündfunken-Aktuatormodul 125 eine
Aktuatorposition steuern, die dem Zündfunkenzeitpunkt entspricht.
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Andere
Steuermechanismen, die Motorparameter variieren, umfassen beispielsweise
das Phasensteller-Aktuatormodul 134, das Ladedruck-Aktuatormodul 144 und
das Kraftstoff-Einspritzsystem 120. Der Ausdruck Aktuatorposition
bezogen auf diese Steuermechanismen kann den Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerwinkel,
dem Ladedruck und der AGR-Ventilöffnung bzw. der Menge
des eingespritzten Kraftstoffs entsprechen.
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Verschiedene
Sensoren können verwendet werden, um verschiedene Motorparameter überall
in dem Motorsystem 100 zu messen. Das ECM 114 kann
Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für
das Motorsystem 100 zu treffen und/oder Aktuatorpositionen
einzustellen. Die Sensoren können einen Motor-Ausgangsdrehzahlsensor
(EOS-Sensor) 150, einen Krümmerabsolutdrucksensor
(MAP-Sensor) 154 und/oder einen Luftmassenstromsensor (MAF-Sensor) 156 umfassen.
Andere Sensoren, die in 1 nicht gezeigt sind, können
beispielsweise einen Motorkühlmittel-Temperatursensor (ECT-Sensor),
einen Öltemperatursensor, einen Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor)
und/oder beliebige andere geeignete Sensoren umfassen.
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Der
EOS-Sensor 150 misst die Ausgangsdrehzahl des Motors 102 in
Umdrehungen pro Minute (U/min) basierend auf einer Drehung der Kurbelwelle.
Der MAP-Sensor 154 misst den Druck in dem Ansaugkrümmer 110.
Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen
werden, wobei das Motorvakuum die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck
und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist. Der
MAF-Sensor 156 misst die Massenströmungsrate der
Luft in dem Motor 102. Während der MAF-Sensor 156 derart
dargestellt ist, dass er stromaufwärts des Drosselventils 112 angeordnet
ist, kann der MAF- Sensor 156 an einem beliebigen geeigneten
Ort angeordnet sein, wie beispielsweise in einem gemeinsamen Bauraum
mit dem Drosselventil 112.
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Nun
auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm
eines beispielhaften Motorsteuersystems 200 dargestellt.
Das ECM 114 umfasst ein Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 240,
das zwischen Fahrereingaben von dem Fahrereingabemodul 104 und
anderen Achsendrehmomentanforderungen vermittelt. Die Fahrereingaben
können beispielsweise eine Gaspedalposition umfassen. Andere
Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentverringerung,
die während eines Radschlupfs von einem Traktionssteuersystem
angefordert wird, und/oder Drehmomentanforderungen umfassen, um
eine Geschwindigkeit von einem Tempomatsystem zu steuern.
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Achsendrehmomentanforderungen
können auch Anforderungen von einem Modul für
einen adaptiven Tempomat umfassen, die eine Drehmomentanforderung
variieren können, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz
aufrechtzuerhalten. Achsendrehmomentanforderungen können
auch Drehmomentzunahmen aufgrund eines negativen Radschlupfs umfassen,
beispielsweise wenn ein Reifen des Fahrzeugs bezogen auf die Straßenoberfläche
rutscht, während das durch den Motor 102 erzeugte
Drehmoment negativ ist.
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Achsendrehmomentanforderungen
können auch Bremsdrehmoment-Verwaltungsanforderungen und
Drehmomentanforderungen umfassen, die dazu gedacht sind, Fahrzeugbedingungen
mit überhöhter Geschwindigkeit zu verhindern.
Bremsdrehmoment-Verwaltungsanforderungen können das Motordrehmoment
verringern, um sicherzustellen, dass das Motordrehmoment die Fähigkeiten
der Bremsen nicht überschreitet, um das Fahrzeug zu halten, wenn
das Fahrzeug gestoppt wird. Achsendreh momentanforderungen können
auch von Steuersystemen für die Chassisstabilität
erzeugt werden.
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Das
Achsendrehmoment-Vermittlungsmodul 240 gibt ein vorausgesagtes
Drehmoment und ein Momentandrehmoment aus. Das vorausgesagte Drehmoment
ist der Betrag des Drehmoments, der in der Zukunft erforderlich
sein wird, um die Fahrerdrehmomentanforderungen und/oder die Geschwindigkeitsanforderungen
des Fahrers zu erfüllen. Das Momentandrehmoment ist der
Drehmomentbetrag, der zum momentanen Zeitpunkt erforderlich ist,
um temporäre Drehmomentanforderungen zu erfüllen.
Das Momentandrehmoment kann unter Verwendung von Motoraktuatoren
erreicht werden, die schnell ansprechen, während langsamer
ansprechende Motoraktuatoren darauf ausgerichtet sind, das vorausgesagte Drehmoment
zu erreichen.
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Beispielsweise
kann das Einstellen des Zündfunkenzeitpunkts, der durch
das Kraftstoff-Einspritzsystem 120 eingespritzten Kraftstoffmenge,
des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung und/oder der Zylinderdeaktivierung
in einer relativ kurzen Zeitdauer ausgeführt werden. Dementsprechend
können der Zündfunkenzeitpunkt, die Menge des
eingespritzten Kraftstoffs und/oder der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung
eingestellt werden, um das Momentandrehmoment zu schaffen. Motor-Luftströmungsaktuatoren,
wie beispielsweise Nockenphasenstellerpositionen, die Öffnung
des Drosselventils 112 und der Ladedruck, können
eine längere Zeitdauer erfordern (relativ zu den schnellen
Aktuatoren), um eingestellt zu werden. Dementsprechend können
das Drosselaktuatormodul 113, das Phasensteller-Aktuatormodul 134,
das Ladedruck-Aktuatormodul 144 und/oder andere Motor-Luftströmungsaktuatoren
darauf ausgerichtet sein, das vorausgesagte Drehmoment zu erfüllen.
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Das
Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242 vermittelt zwischen
dem vorausgesagten und dem Momentandrehmoment sowie Antriebsdrehmomentanforderungen.
Antriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen
zum Schutz vor überhöhter Motordrehzahl, Drehmomentverringerungen
während eines Gangwechsels und/oder Drehmomenterhöhungen
zum Schutz vor Abwürgen umfassen. Antriebsdrehmomentanforderungen
können auch Drehmomentanforderungen von einem Drehzahlsteuermodul
umfassen, das die EOS während des Leerlaufs steuern, die
EOS begrenzen und/oder die EOS während eines Ausrollens steuern
kann, beispielsweise wenn der Fahrer seinen Fuß von dem
Gaspedal entfernt. Antriebsdrehmomentanforderungen können
auch eine Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung umfassen, die
das Motordrehmoment verringern kann, wenn der Fahrer das Kupplungspedal
in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe niederdrückt.
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Ein
Reserven-/Lastenmodul 244 stellt die vorausgesagte Drehmomentanforderung,
die von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242 ausgegeben
wird, basierend auf Reservedrehmomentanforderungen selektiv ein.
Das Reserven-/Lastenmodul 244 kann auch die Momentandrehmomentanforderung
basierend auf Lastanforderungen selektiv einstellen. Das Reserven-/Lastenmodul 244 gibt
die vorausgesagte und die Momentandrehmomentanforderung an ein Aktuatormodul 246 aus.
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Das
Betätigungsmodul 246 erzeugt aktuatorspezifische
Drehmomentanforderungen basierend auf der vorausgesagten und/oder
der Momentandrehmomentanforderung. Insbesondere ermittelt das Betätigungsmodul 246,
wie die vorausgesagte und die Momentandrehmomentanforderung am besten erreicht
werden, und erzeugt dementsprechend aktuatorspezifische Drehmomentanforderungen.
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Beispielsweise
ermöglicht eine Änderung des Drosselventils 112 einen
weiten Bereich für die Drehmomentsteuerung. Das Öffnen
und Schließen des Drosselventils 112 ist jedoch
relativ langsam. Das Abschalten der Zylinder liefert einen weiten
Bereich für die Drehmomentsteuerung, kann aber Fahrbarkeits-
und Emissionsprobleme erzeugen. Ein Ändern des Zündfunkenzeitpunkts
ist relativ schnell, liefert aber keinen großen Bereich
für die Steuerung. Zusätzlich ändert
sich der Betrag für die Steuerung, der mit dem Zündfunken
der möglich ist (die Zündfunkenkapazität),
wenn sich die Luftmenge ändert, die in den Zylinder 116 eintritt.
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Das
Betätigungsmodul 246 erzeugt eine Luftdrehmomentanforderung,
die an ein Luftsteuermodul 248 übertragen wird.
Das Luftsteuermodul 248 ermittelt gewünschte Aktuatorpositionen
für die Motor-Luftströmungsaktuatoren basierend
auf der Luftdrehmomentanforderung und erzeugt dementsprechend Signale.
Beispielsweise ermittelt das Luftsteuermodul 248 eine gewünschte
Fläche, die einer Öffnung des Drosselventils 112 entspricht,
bei der die Luftdrehmomentanforderung erzeugt werden kann. Die gewünschte
Fläche wird an das Drosselaktuatormodul 113 ausgegeben,
welches das Drosselventil 112 basierend auf der gewünschten
Fläche einstellt.
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Das
Luftsteuermodul 248 kann auch eine gewünschte
Luft pro Zylinder (APC) basierend auf der Luftdrehmomentanforderung
ermitteln. Die gewünschte APC entspricht einem Luftvolumen
in dem Zylinder 116, bei dem die Luftdrehmomentanforderung
erzeugt werden kann. Ein Phasensteller-Zeitplanungsmodul 250 ermittelt
gewünschte Einlass- und Auslassphasenstellerpositionen
basierend auf der gewünschten APC. Das Phasensteller-Aktuatormodul 134 stellt
dann die Einlass- und Auslassphasensteller 131 und 132 ein,
um die gewünschten Einlass- und Auslassnockenphasenstellerpositionen
zu erzeugen.
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Das
Luftsteuermodul 248 kann auch einen gewünschten
MAP basierend auf der Luftdrehmomentanforderung ermitteln. Der gewünschte
MAP entspricht einem MAP, bei dem die Luftdrehmomentanforderung
erzeugt werden kann. Der gewünschte MAP wird an ein Ladedruck-Zeitplanungsmodul 252 ausgegeben,
welches das Ladedruck-Aktuatormodul 144 basierend auf dem
gewünschten MAP steuert. Das Ladedruck-Aktuatormodul 144 steuert
wiederum die Ladedruckeinrichtung, wie beispielsweise den Turbolader 140 und/oder
einen Turbokompressor. Das Luftsteuermodul 248 kann auch
gewünschte Parameter für andere Motor-Luftströmungsaktuatoren ermitteln,
wie beispielsweise ein AGR-System.
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Das
Luftsteuermodul 248 kann die Drehmomentanforderungen für
die Motor-Luftströmungsaktuatoren basierend auf einem geschätzten
Luftdrehmoment des Motors 102 einstellen. Das geschätzte Luftdrehmoment
kann einen maximalen Betrag des Drehmoments repräsentieren,
den der Motor 102 unter den momentanen Luftströmungsbedingungen
sofort zu erzeugen vermag. Der maximale Betrag des Drehmoments kann
erreicht werden, wenn der Zündfunkenzeitpunkt auf einen
kalibrierten Zündfunkenzeitpunkt gesetzt wird.
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Ein
Drehmomentschätzmodul
254 verwendet die Einlass-
und Auslassnockenphasenstellerpositionen zusammen mit dem MAF-Signal,
um das geschätzte Luftdrehmoment zu ermitteln. Bei anderen Implementierungen
kann das Drehmomentschätzmodul
254 tatsächliche
oder gemessene Phasenstellerpositionen verwenden. Eine weitere Diskussion der
Drehmomentschätzung ist in dem
US-Patent Nr. 6,704,638 zu finden,
das dem gleichen Rechtsinhaber gehört wie die vorliegende
Anmeldung, das den Titel ”Torque Estimator for Engine RPM
and Torque Control” trägt und dessen Offenbarung
hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Das
Betätigungs-Steuermodul 248 erzeugt Drehmomentanforderungen
für schnelle Aktuatoren basierend auf der Momentdrehmomentanforderung. Beispielsweise
gibt das Betätigungs-Steuermodul 248 eine Zündfunken-Drehmomentanforderung
an ein Zündfunken-Steuermodul 256 aus. Das Zündfunken-Steuermodul 256 ermittelt
einen gewünschten Zündfunkenzeitpunkt (z. B. eine
Vorverstellung) basierend auf der Zündfunken-Drehmomentanforderung.
Der gewünschte Zündfunkenzeitpunkt entspricht
einem Zündfunkenzeitpunkt, bei dem die Momentandrehmomentanforderung
erzeugt werden kann. Das Zündfunken-Aktuatormodul 125 stellt
den Zündfunkenzeitpunkt basierend auf dem gewünschten
Zündfunkenzeitpunkt ein. Das Betätigungsmodul 246 kann
auch Drehmomentanforderungen an andere schnelle Aktuatoren ausgeben,
wie beispielsweise ein Zylinderdeaktivierungssystem (nicht gezeigt).
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Ein
Kraftstoff-/EQR-Steuermodul 258 ermittelt eine gewünschte
Kraftstoffmenge und gibt die gewünschte Kraftstoffmenge
an das Kraftstoff-Einspritzsystem 120 aus. Das Kraftstoff-Einspritzsystem 120 spritzt
die gewünschte Kraftstoffmenge ein. Die gewünschte
Kraftstoffmenge entspricht einer Kraftstoffmenge, um ein Luft/Kraftstoffgemisch
mit einem gewünschten Äquivalenzverhältnis
(EQR) an den Motor 102 zu liefern. Beispielsweise ermittelt
das Kraftstoff-/EQR-Steuermodul 258 während des
normalen Motorbetriebs allgemein die gewünschte Kraftstoffmenge,
um ein Luft/Kraftstoffgemisch mit einem stöchiometrischen
EQR (z. B. einem EQR von 1,0) zu schaffen.
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Das
EQR eines gegebenen Luft/Kraftstoffgemischs entspricht einem Verhältnis
der entsprechenden Massen von Kraftstoff und Luft des Luft/Kraftstoffgemischs
in Bezug auf die Massen von Kraftstoff und Luft des stöchiometrischen
Luft/Kraftstoffgemischs. Lediglich beispielhaft kann das EQR eines gegebenen
Luft/Kraftstoffgemischs unter Verwendung der Gleichung ermittelt
werden:
wobei m
fuel die
Masse des Kraftstoffs ist, m
O2 die Masse
der Luft ist und Stoich ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffgemisch
ist.
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Verschiedene
Fahrzeugsysteme können eine Erzeugung eines Reservedrehmoments
anfordern. Ein zurückgehaltenes Drehmoment kann verwendet
werden, um die Drehmomentabgabe des Motors 102 und/oder
die EOS zu glätten, wenn ansonsten Drehmomentfluktuationen
(z. B. Absenkungen) auftreten würden. Lediglich beispielhaft
kann ein Katalysator-Anspringsystem ein Reservedrehmoment anfordern,
um ein Katalysator-Anspringen auszuführen. Das Reserven-/Lastenmodul 244 stellt
die vorausgesagten Drehmomentanforderungen basierend auf den Reservedrehmomenten
selektiv ein, um eine Realisierung des zurückgehaltenen
Drehmoments wie benötigt zu erlauben.
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Verschiedene
Fahrzeugsysteme können auch ein Drehmoment für
eine Last anfordern, die auf den Motor 102 ausgeübt
wird. Beispielsweise unterstützt eine Servolenkungspumpe
(nicht gezeigt) einen Fahrer bei einem Steuern des Fahrzeugs. Bei dem
Unterstützen des Fahrers übt die Servolenkungspumpe
jedoch eine Last auf den Motor 102 aus und zieht Drehmoment
von diesem ab. Dementsprechend kann eine Lastanforde rung erzeugt
werden, um die Last zu kompensieren, die durch die Servolenkungspumpe
ausgeübt wird. Das Reserven-/Lastenmodul 244 kann
die Momentandrehmomentanforderung basierend auf Lastanforderungen
selektiv erhöhen.
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Ein
oder mehrere Fahrzeugsysteme können Änderungen
in dem Luft/Kraftstoffgemisch befehlen, um beispielsweise eine Diagnose
auszuführen. Beispielsweise fordert ein Katalysator-Diagnosemodul 260 eine Änderung
in dem Luft/Kraftstoffgemisch an. Insbesondere befiehlt das Katalysator-Diagnosemodul 260 eine Änderung
in dem EQR. Bei verschiedenen Implementierungen leitet das Katalysator-Diagnosemodul 260 das
EQR von dem stöchiometrischen EQR zu einem fetten EQR (d.
h. EQR > stöchiometrisches
EQR), von dem fetten EQR zu einem mageren EQR und von dem mageren
EQR zurück zu dem stöchiometrischen EQR über.
Bei anderen Implementierungen leitet das Katalysator-Diagnosemodul 260 das
EQR zuerst zu dem mageren EQR und später zu dem fetten
EQR über.
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Das
Katalysator-Diagnosemodul 260 befiehlt die EQR-Änderungen,
um die Sauerstoff-Speicherkapazität des katalytischen Wandlers 126 zu
ermitteln und um zu ermitteln, ob der katalytische Wandler 126 fehlerhaft
ist. Fehler können basierend auf den Sauerstoff-Konzentrationsmessungen
(OSU und OSD) ermittelt werden, die von dem Stromaufwärts- und
dem Stromabwärts-Sauerstoffsensor 127U bzw. 127D geliefert
werden. Eine weitere Diskussion des Betriebs der Katalysatordiagnose
ist in der US-Patentanmeldung Nr. 11/145,284 zu finden, die dem gleichen
Rechtsinhaber gehört wie die vorliegende Anmeldung, die
am 3. Juni 2005 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin ausdrücklich
in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Nun
auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm
eines beispielhaften Reservedrehmomentsystems 300 dargestellt.
Das Reserven-/Lastenmodul 244 gemäß der
vorliegenden Offenbarung erzeugt ein Reservedrehmoment, bevor ein
Befehl für ein mageres EQR ausgeführt wird. Während
die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung derart diskutiert werden,
dass sie sich auf einen Befehl für ein mageres EQR von
dem Katalysator-Diagnosemodul 260 beziehen, sind die Prinzipien
der vorliegenden Anmeldung auch auf andere Befehle anwendbar, um
das EQR auf ein mageres EQR einzustellen.
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Das
Reserven-/Lastenmodul 244 umfasst ein Modul 302 für
das vorausgesagte Drehmoment, ein Momentandrehmomentmodul 304 und
ein Reservedrehmomentmodul 306. Das Reserven-/Lastenmodul 244 kann
auch einen Timer (nicht gezeigt) aufweisen. Das Modul 302 für
das vorausgesagte Drehmoment und das Momentandrehmomentmodul 304 empfangen
die vorausgesagte bzw. die Momentandrehmomentanforderung von dem
Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242.
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Das
Modul 302 für das vorausgesagte Drehmoment gibt
die vorausgesagte Drehmomentanforderung basierend auf der vorausgesagten
Drehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242 aus.
Auf ähnliche Weise gibt das Momentandrehmomentmodul 304 die
Momentandrehmomentanforderung basierend auf der Momentandrehmomentanforderung
von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242 aus. Das
Momentandrehmomentmodul 304 kann die Momentandrehmomentanforderung
basierend auf Lastanforderungen selektiv einstellen.
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Das
Reservedrehmomentmodul 306 weist das Modul 302 für
das vorausgesagte Drehmoment selektiv an, die vorausgesagte Drehmomentanforderung
basierend auf den Reservedrehmomentanforderungen einzustellen (z.
B. zu erhöhen). Die Reservedrehmomentanforderungen können
beispielsweise ein Reservedrehmoment für den Leerlauf,
die Traktionssteuerung und/oder getriebebezogene Reservedrehmomentanforderungen
umfassen. Andere Reservedrehmomentanforderungen können
eine Reservedrehmomentanforderung für ein Einrücken
einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung, für ein Aktivieren
eines Generators (z. B. einer Lichtmaschine oder eines riemengetriebenen
Lichtmaschinen-Starters), zum Aufwärmen eines Katalysators
des Abgassystems 124 und/oder zum Spülen von Luft
umfassen, die in einem Kraftstoffsystem eingefangen ist.
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Das
Reservedrehmomentmodul 306 ermittelt ein gewünschtes
Reservedrehmoment basierend auf den Reservedrehmomentanforderungen.
Lediglich beispielhaft kann das gewünschte Reservedrehmoment
basierend auf einer der Reservedrehmomentanforderungen mit dem größten
Ausmaß ermittelt werden. Alternativ kann das gewünschte
Reservedrehmoment als eine Summe aus einer oder mehreren der Reservedrehmomentanforderungen
ermittelt werden.
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Das
Reservedrehmomentmodul 306 gibt das gewünschte
Reservedrehmoment an das Modul 302 für das vorausgesagte
Drehmoment aus. Das Modul 302 für das vorausgesagte
Drehmoment ermittelt die vorausgesagte Drehmomentanforderung und
gibt diese aus, um das gewünschte Reservedrehmoment zu
erzeugen. Insbesondere erhöht das Modul 302 für das
vorausgesagte Drehmoment die vorausgesagte Drehmomentanforderung
basierend auf dem gewünschten Reservedrehmoment. Lediglich
beispielhaft kann das Modul 302 für das vorausgesagte Drehmoment
das gewünschte Reservedrehmoment und die vorausgesagte
Drehmomentanforderung von dem Antriebsdrehmoment-Vermittlungsmodul 242 summieren.
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Das
Modul 302 für das vorausgesagte Drehmoment gibt
die vorausgesagte Drehmomentanforderung an das Betätigungsmodul 246 aus,
das die Luftdrehmomentanforderung basierend auf der vorausgesagten
Drehmomentanforderung steuert. Dementsprechend erhöht das
Betätigungsmodul 246 die Luftdrehmomentanforderung,
wenn das Reservedrehmoment angefordert wird. Das Luftsteuermodul 248 erhöht
dann einen oder mehrere Motor-Luftströmungsparameter (z.
B. die Drosselöffnung) basierend auf der erhöhten
Luftdrehmomentanforderung. Der maximale Betrag des Drehmoments,
den der Motor 102 erzeugen könnte (d. h. das geschätzte Luftdrehmoment),
nimmt auch unter den erhöhten Motor-Luftströmungsbedingungen
zu.
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Um
die Erhöhung in dem geschätzten Luftdrehmoment
auszugleichen, verringert das Betätigungsmodul 246 die
Zündfunken-Drehmomentanforderung, was bewirkt, dass das
Zündfunken-Steuermodul 256 den Zündfunkenzeitpunkt
anpasst. Insbesondere verstellt das Zündfunken-Steuermodul 256 den
Zündfunkenzeitpunkt nach spät. Auf diese Weise wird
der Zündfunkenzeitpunkt angepasst, um die Zunahme in der
Drehmomentabgabe auszugleichen, die ansonsten unter den erhöhten
Motor-Luftströmungsbedingungen auftreten würde.
Das Verstellen des Zündfunkenzeitpunkts nach spät
hält ein Drehmoment zurück, das durch ein Verstellen
des Zündfunkenzeitpunkts nach früh schnell realisiert
werden kann.
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Wie
oben festgestellt, fordert das Katalysator-Diagnosemodul 260 ein
Reservedrehmoment an, um eine Diagnose bezüglich der Zuverlässigkeit
eines oder mehrerer der Katalysatoren in dem katalytischen Wandler 126 durchzuführen.
Das Katalysator-Diagnosemodul 260 kann diese Diagnose zu
einer vorbestimmten Zeit durchführen, beispielsweise während
sich der Motor 102 im Leerlauf befindet. Lediglich beispielhaft
kann die Diagnose und somit das Reservedrehmoment eine vorbestimmte
Zeitdauer, nachdem der Motor 102 gestartet wurde, angefordert werden.
Die Diagnose kann durchgeführt werden, indem das EQR gemäß einer
vorbestimmten Sequenz eingestellt wird, beispielsweise von einem
mageren EQR auf ein fettes EQR oder von einem fetten EQR auf ein
mageres EQR. Das Einstellen des EQR von einem nicht mageren EQR
auf ein mageres EQR verursacht jedoch ein Absinken (d. h. eine Abnahme)
in der Drehmomentabgabe des Motors 102.
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Das
Katalysator-Diagnosemodul 260 erzeugt ein Einschaltsignal
(d. h. Cat-Einschalten), bevor die Katalysatordiagnose durchgeführt
wird. Insbesondere erzeugt das Katalysator-Diagnosemodul 260 das
Einschaltsignal, bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet
wird. Das Katalysator-Diagnosemodul 260 erzeugt auch ein
EQR-Signal (d. h. EQRCAT), das dem mageren
EQR entspricht, zu dem das EQR übergeleitet werden wird.
Das Einschaltsignal und das EQR-Signal werden an das Reservedrehmomentmodul 306 geliefert.
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Das
Reservedrehmomentmodul 306 gemäß der
vorliegenden Offenbarung ermittelt das gewünschte Reservedrehmoment
für das magere EQR, wenn das Einschaltsignal erzeugt wird.
Lediglich beispielhaft kann das gewünschte Reservedrehmoment für
das magere EQR basierend auf dem mageren EQR ermittelt werden, zu
dem das EQR übergeleitet werden wird. Bei verschiedenen
Implementierungen kann das gewünschte Reservedrehmoment
basierend auf einer Nachschlagetabelle der gewünschten Reservedrehmomente
ermittelt werden, die durch das EQR indiziert ist. Lediglich beispielhaft
kann das gewünschte Reservedrehmoment zunehmen, wenn das
angeforderte magere EQR magerer wird.
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Das
Reservedrehmomentmodul 306 gibt das gewünschte
Reservedrehmoment für das magere EQR an das Modul 302 für
das vorausgesagte Drehmoment aus, das die gewünschte Drehmomentanforderung
basierend auf dem gewünschten Reservedrehmoment einstellt.
Auf diese Weise erhöht das Reservedrehmomentmodul 306 mindestens
einen Motor-Luftströmungsparameter, um das Reservedrehmoment
für das magere EQR zu erzeugen.
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Unter
der Annahme, dass die Momentandrehmomentanforderung stationär
ist, verringert das Betätigungsmodul 246 die Zündfunken-Drehmomentanforderung,
was ein Verstellen des Zündfunkenzeitpunkts nach spät
bewirkt. Das Verstellen des Zündfunkenzeitpunkts nach spät
gleicht die Zunahme in der Drehmomentabgabe aus, die ansonsten aufgrund
der erhöhten Motor-Luftströmungsparameter wahrgenommen
werden würde. Das EQR wird auf dem stöchiometrischen
EQR gehalten, während die Motor-Luftströmungsparameter
zunehmen.
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Wenn
das Reservedrehmoment für das magere EQR erzeugt worden
ist, erlaubt das Reservedrehmomentmodul 306, dass das EQR übergeleitet wird.
Lediglich beispielhaft kann das Katalysator-Diagnosemodul 260 annehmen,
dass das Reservedrehmoment nach einer vorbestimmten Zeitdauer erzeugt wurde,
nachdem die erhöhte vorausgesagte Drehmomentanforderung
erzeugt wurde. Die vorbestimmte Zeitdauer kann beispielsweise basierend
auf der Größe des Reservedrehmoments, der Änderung
in der vorausgesagten Drehmomentanforderung, der Änderung
in der Luftdrehmomentanforderung, dem mageren EQR und/oder der Änderung
in den Motor-Luftströmungsparametern ermittelt werden,
die notwendig sind, um das Reservedrehmoment zu erzielen.
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Das
Katalysator-Diagnosemodul 260 stellt das EQR mittels des
Kraftstoff-/EQR-Steuermoduls 258 ein. Insbesondere stellt
das Kraftstoff-/EQR-Steuermodul 258 das EQR basierend auf dem
EQRCAT ein, wenn dies durch das Katalysator-Diagnosemodul 260 befohlen
wird. Wenn das Kraftstoff-/EQR-Steuermodul 258 das EQR
basierend auf dem EQR einstellt, das durch das Katalysator-Diagnosemodul 260 befohlen
wird, kann das Kraftstoff-/EQR-Steuermodul 258 ein EQR-Signal
an das Luftsteuermodul 248 übertragen, das dem
befohlenen EQR entspricht. Das Luftsteuermodul 248 kann
das EQR-Signal verwenden, um sicherzustellen, dass das befohlene
EQR erreicht wird.
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Das
Kraftstoff/EQR-Steuermodul 258 kann auch ein Quellensignal
an das Luftsteuermodul 248 übertragen, wenn das
Katalysator-Diagnosemodul 260 die EQR-Übergänge
befiehlt. Das Quellensignal gibt an, dass das Katalysator-Diagnosemodul 260 dann
das EQR steuert. Das Luftsteuermodul 248 kann danach beliebige Änderungen
in der Luftdrehmomentanforderung ignorieren, bis die Steuerung des
EQR zu dem normalen Betrieb zurückkehrt.
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Nun
auf 4 Bezug nehmend, ist ein Verfahren 400 gezeigt,
das beispielhafte Schritte darstellt, die von dem ECM 114 ausgeführt
werden. Einer oder mehrere der Schritte des Verfahrens 400 können
kombiniert oder gleichzeitig ausgeführt werden, ohne die
Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Das
Verfahren 400 kann in einem oder mehreren unterschiedlichen
Modulen des ECM 114 ausgeführt werden.
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Die
Steuerung beginnt bei Schritt 402, bei dem die Steuerung
ermittelt, ob eine Anforderung eines mageren EQR vorliegt. Wenn
ja, geht die Steuerung zu Schritt 404 über; ansonsten
bleibt die Steuerung bei Schritt 402. Lediglich beispielhaft
ist eine Anforderung eines mageren EQR eine Anfor derung, das EQR
auf ein mageres EQR zu ändern (z. B. ein EQR < stöchiometrisches
EQR). Die Anforderung des mageren EQR kann beispielsweise von dem
Katalysator-Diagnosemodul 260 kommen. Das EQR kann auch
zu einem fetten EQR übergeleitet werden, bevor es zu dem
mageren EQR übergeleitet wird.
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Bei
Schritt 404 ermittelt die Steuerung ein Reservedrehmoment
basierend auf dem angeforderten mageren EQR. Die Steuerung befiehlt
bei Schritt 404 auch die Erzeugung des Reservedrehmoments. Die
Steuerung fährt bei Schritt 406 fort, bei dem
die Steuerung einen oder mehrere Motor-Luftströmungsparameter
und den Zündfunkenzeitpunkt einstellt, um das Reservedrehmoment
für das angeforderte magere EQR zu erzeugen. Insbesondere
erhöht die Steuerung die Motor-Luftströmungsparameter
und verstellt den Zündfunkenzeitpunkt nach spät,
um das Reservedrehmoment zu erzeugen. Die eingestellten Motor-Luftströmungsparameter
können die Drosselöffnungsfläche, die Öffnung
der Einlass- und/oder Auslassventile 118 und 122,
die Ladedruckeinrichtung und/oder andere Motor-Luftströmungsparameter
umfassen.
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Die
Steuerung fährt bei Schritt 408 fort, bei dem
die Steuerung ermittelt, ob das Reservedrehmoment erzeugt wurde.
Wenn ja, geht die Steuerung zu Schritt 410 über;
ansonsten kehrt die Steuerung zu Schritt 406 zurück.
Lediglich beispielhaft kann die Steuerung ermitteln, dass das Reservedrehmoment erzeugt
worden ist, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer vergeht, nachdem
die Erzeugung des Reservedrehmoments befohlen wird. Alternativ kann
die Steuerung ermitteln, dass das Reservedrehmoment erzeugt wurde,
wenn die Differenz zwischen dem Momentandrehmoment und dem geschätzten
Drehmoment ungefähr gleich dem Reservedrehmoment ist.
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Bei
Schritt 410 stellt die Steuerung das EQR auf das angeforderte
magere EQR ein. In einigen Fällen, beispielsweise in dem
Fall des Katalysator-Diagnosemoduls 260, kann die Steuerung
das EQR vor dem Übergang zu dem mageren EQR auf ein fettes EQR
einstellen. Auf diese Weise stellt die Steuerung das EQR auf das
magere EQR ein, nachdem das Reservedrehmoment erzeugt wurde. Mit
anderen Worten erzeugt die Steuerung das Reservedrehmoment für
das magere EQR, bevor das EQR auf das magere EQR eingestellt wird.
Das Reservedrehmoment kann dann schnell verwendet werden, um die
Drehmomentabgabe des Motors 102 und/oder die EOS zu glätten.
Die Steuerung fährt dann bei Schritt 412 fort, bei
dem die Steuerung ermittelt, ob die Anforderung des mageren EQR
vollständig ist. Wenn ja, geht die Steuerung zu Schritt 414 über;
ansonsten kehrt die Steuerung zu Schritt 410 zurück
und erhält das magere EQR aufrecht.
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Bei
Schritt 414 kehrt die Steuerung zu dem normalen Betrieb
zurück und stellt das EQR basierend auf dem stöchiometrischen
EQR ein. Die Steuerung endet dann. Auf diese Weise bleiben die Motor-Luftströmungsparameter
unverändert, während das EQR bei einem nicht stöchiometrischen
EQR gesteuert wird. Konstante Motor-Luftströmungsparameter
können in Abhängigkeit von der Ursache für
die Anforderung des mageren EQR wünschenswert sein.
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Lediglich
beispielhaft können konstante Motor-Luftströmungsparameter
die Katalysatordiagnose unterstützen, da eine Änderung
in der Luftströmung inkorrekterweise eine Diagnose eines
Fehlers in dem katalytischen Wandler 126 verursachen kann,
welcher der Änderung in der Luftströmung zurechenbar ist.
Während 4 zeigt, dass die Steuerung
nach Schritt 414 endet, kann die Steuerung zu Schritt 402 zurückkehren
und die Schritte von 4 während des Betriebs
des Motors 102 kontinuierlich wiederholen, wenn eine Anforderung
eines mageren EQR erzeugt wird.
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Nun
auf 5A–5E Bezug
nehmend, sind beispielhafte Darstellungen verschiedener Ansätze
gezeigt, die von Reservedrehmomentsystemen verwendet werden. Die
beispielhafte Kurve 502 verfolgt das EQR des Luft/Kraftstoffgemischs,
das dem Motor 102 für die Verbrennung zugeführt
wird. Die beispielhafte Kurve 504 verfolgt den Zustand
des Einschaltsignals für eine Anforderung eines mageren EQR,
wie beispielsweise das Einschaltsignal von dem Katalysator-Diagnosemodul 260.
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Die
beispielhafte Kurve 506 verfolgt das geschätzte
Luftdrehmoment des Motors 102. Das geschätzte
Luftdrehmoment 506 entspricht einem maximalen Betrag des
Drehmoments, das der Motor 102 unter den aktuellen Motor-Luftströmungsbedingungen
zu erzeugen vermag. Die beispielhafte Kurve 508 verfolgt
die Luftdrehmomentanforderung. Das geschätzte Luftdrehmoment 506 bleibt
allgemein aufgrund einer Verzögerung hinter der Luftdrehmomentanforderung 508 zurück,
die der Zeitdauer zurechenbar ist, der für die Luft notwendig
ist, um in den Motor 102 (d. h. die Zylinder) aufgenommen
zu werden. Die beispielhafte Kurve 510 verfolgt einen Basis-Zündfunkenzeitpunkt
(z. B. einen Leerlauf-Zündfunkenzeitpunkt), und die beispielhafte
Kurve 512 verfolgt den Zündfunkenzeitpunkt.
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Bei
verschiedenen Implementierungen kann ein Reservedrehmoment bereits
erzeugt worden sein, wenn eine EQR-Änderung auf ein mageres EQR
befohlen wird. Beispielsweise ist ein Leerlauf-Reservedrehmoment
wahrscheinlich während Zeiten vorhanden, zu denen die Katalysatordiagnose ausgeführt
wird. Der Basis-Zündfunkenzeitpunkt 510 repräsentiert
den Zündfunkenzeitpunkt, um vorher existierende Reservedrehmomente
unterzubringen, wie beispielsweise das Leerlauf-Reservedrehmoment.
Der Zündfunkenzeitpunkt 512 kann auch von dem
MBT-Zeitpunkt auf den Basis-Zündfunkenzeitpunkt 510 nach
spät verstellt werden, um beispielsweise ein Klopfen zu
verhindern.
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Auf 5A Bezug
nehmend, wird die Anforderung des mageren EQR 504 vor der
Zeit 520 erzeugt, die einen bevorstehenden Übergang
zu einem mageren EQR angibt. Das gewünschte Reservedrehmoment
wird ermittelt, und die Luftdrehmomentanforderung 508 wird
erhöht. Das geschätzte Luftdrehmoment 506 nimmt
zu, da die Motor-Luftströmungsparameter basierend auf der
Luftdrehmomentanforderung 508 zunehmen. Der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird
nach spät verstellt, während das geschätzte
Luftdrehmoment 506 zunimmt.
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In
einigen Fällen kann eine andere EQR-Änderung befohlen
werden, bevor der Befehl, das EQR 502 zu dem mageren EQR überzuleiten,
ausgeführt wird. Beispielsweise wird das EQR 502 in 5A auf ein
fettes EQR befohlen (d. h. EQR > stöchiometrisches
EQR), bevor der Befehl des mageren EQR ausgeführt wird.
Das EQR 502 wird beginnend zu der Zeit 520 zu
dem fetten EQR übergeleitet, der Zeit, zu der das geschätzte
Luftdrehmoment 506 die Luftdrehmomentanforderung 508 erreicht.
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Wenn
das geschätzte Luftdrehmoment 506 abnimmt, würde
das fette EQR, das dem Motor 102 nach der Zeit 520 zugeführt
wird, eine Zunahme in der Drehmomentabgabe verursachen. Der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird
jedoch weiter nach spät verstellt, um die Zunahme in der
Drehmomentabgabe auszugleichen, die ansonsten auftreten würde.
Auf diese Weise wird das gewünschte Reservedrehmoment erzeugt,
bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet wird. Ein
zusätzliches Reservedrehmoment (ein Kraftstoff-Reservedrehmoment)
wird durch den überschüssigen Kraftstoff erzeugt,
der zugeführt wird, um das fette EQR zu erzeugen.
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Zwischen
den Zeiten 522 und 524 wird das EQR 502 von
dem fetten EQR zu dem mageren EQR übergeleitet. Das zurückgehaltene
Drehmoment kann verwendet werden, um die Drehmomentabgabe zu glätten,
die ansonsten abnehmen würde. Mit anderen Worten wird der
Zündfunkenzeitpunkt 512 nach früh verstellt,
um die Drehmomentabgabe zu erhöhen und zu glätten,
wenn das EQR zu dem mageren EQR übergeht. Die Luftdrehmomentanforderung 508 wird
während des Übergangs aufrechterhalten. Auf diese
Weise bleiben die Motor-Luftströmungsparameter während
des Übergangs unverändert.
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Zu
der Zeit 526 beginnend, wird das EQR 502 zurück
zu dem stöchiometrischen EQR übergeleitet (d.
h. EQR ungefähr 1,0). Die Luftdrehmomentanforderung 508 wird
verringert, das geschätzte Luftdrehmoment 506 nimmt
ab, und der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird nach
spät verstellt. Das EQR 502 erreicht das stöchiometrische
EQR bei der Zeit 528, während das geschätzte
Luftdrehmoment 506 gegen die Luftdrehmomentanforderung 508 abnimmt.
Der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird nach früh
verstellt, um die Abnahme in der Drehmomentabgabe auszugleichen,
die ansonsten aufgrund des Abnehmens der Motor-Luftströmungsparameter
auftreten würde. Der in 5A dargestellte
Ansatz kann eine signifikante Verstellung des Zündfunkenzeitpunkts
nach spät erfordern und kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verringern. Die Motor-Luftströmungsparameter werden jedoch
während der Übergänge des EQR 502 aufrechterhalten.
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Auf 5B Bezug
nehmend, wird das EQR 502 wiederum auf das fette EQR befohlen,
bevor der Befehl für das magere EQR ausgeführt
wird. In 5B wird die Luftdrehmomentanforderung 508 jedoch
nicht erhöht, während das fette EQR dem Motor 102 zugeführt
wird. Stattdessen wird die Menge des zugeführten Kraftstoffs
erhöht, wodurch das fette EQR erzeugt wird. Der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird
nach spät verstellt, während das EQR 502 zu dem
fetten EQR übergeht, wodurch ein Reservedrehmoment erzeugt
wird (ein Kraftstoff-Reservedrehmoment).
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Zu
der Zeit 532 wird die Anforderung des mageren EQR 504 erzeugt,
die einen bevorstehenden EQR-Übergang zu einem mageren
EQR signalisiert. Dementsprechend wird die Luftdrehmomentanforderung 508 erhöht,
um das Reservedrehmoment für das magere EQR zu erzeugen.
Das geschätzte Luftdrehmoment 506 nimmt zu, wenn
die Motor-Luftströmungsparameter basierend auf der Luftdrehmomentanforderung 508 zunehmen.
Zwischen den Zeiten 532 und 534 wird der Zündfunkenzeitpunkt 512 nach früh
verstellt und das zurückgehaltene Drehmoment angewendet,
das durch das fette EQR erzeugt wird.
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Das
EQR 502 beginnt nach der Zeit 534, zu dem mageren
EQR überzugehen, und der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird
weiter nach früh verstellt, um die Abnahme in der Drehmomentabgabe
auszugleichen, die ansonsten während des mageren EQR auftreten
kann. Nach der Zeit 536 kann, wenn sich die Drehmomentabgabe
stabilisiert, der Zündfunkenzeitpunkt 512 dann
auf den Basis-Zündfunkenzeitpunkt 510 (z. B. den
Leerlauf-Zündfunkenzeitpunkt) zurückgestellt werden.
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Der
in 5B dargestellte Ansatz kann erfordern, dass der
Zündfunkenzeitpunkt 512 über den Basis-Zündfunkenzeitpunkt 510 hinaus
nach früh verstellt wird. Solch eine Vorverstellung kann
das System beeinflussen, für das der Basis-Zündfunkenzeitpunkt 510 verwendet
wurde. Zusätzlich ändern sich die Motor-Luftströmungsparameter
(nehmen zu), während das EQR 502 mager ist. Das
Aufrechterhalten der Motor-Luftströmungsparameter, während
das EQR 502 fett ist, kann jedoch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verbessern.
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Nun
auf 5C Bezug nehmend, wird das EQR 502 wieder
auf das fette EQR befohlen, bevor die Anforderung des mageren EQR 504 ausgeführt wird.
Vor der Zeit 540 geht das EQR 502 zu dem fetten
EQR über. Um die Zunahme in der Drehmomentabgabe auszugleichen,
die ansonsten auftreten würde, wird der Zündfunkenzeitpunkt 512 nach
spät verstellt, wenn das EQR 502 zunimmt, wodurch
ein Reservedrehmoment erzeugt wird (ein Kraftstoff-Reservedrehmoment).
Die Luftdrehmomentanforderung 508 wird jedoch aufrechterhalten,
während das EQR fett ist.
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Die
Anforderung des mageren EQR 504 wird zu der Zeit 542 eingeschaltet,
und die Luftdrehmomentanforderung 508 wird erhöht.
Die Motor-Luftströmungsparameter und das geschätzte
Luftdrehmoment 506 nehmen dementsprechend gegen die Luftdrehmomentanforderung 508 zu.
Wenn die Motor-Luftströmungsparameter zunehmen, wird der Zündfunkenzeitpunkt 512 nach
spät verstellt, wodurch das Reservedrehmoment zunimmt.
Auf diese Weise wird das Reservedrehmoment für das magere EQR
erzeugt, bevor das EQR zu dem mageren EQR übergeleitet
wird.
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Das
geschätzte Luftdrehmoment 506 erreicht die Luftdrehmomentanforderung 508 zu
der Zeit 546. Das EQR 502 wird, beginnend zu der
Zeit 546, zu dem mageren EQR übergeleitet. Wenn
das EQR 502 zu dem mageren EQR übergeht, wird
der Zündfunkenzeitpunkt 512 bis zu der Zeit 548 nach früh
verstellt, zu der das EQR 502 das magere EQR erreicht.
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Der
in 5C dargestellte Ansatz kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verbessern, da die Luftdrehmomentanforderung 508 und die
Motor-Luftströmungsparameter vor der Zeit 542 aufrechterhalten werden.
Zusätzlich werden die Motor-Luftströmungsparameter
aufrechterhalten, während das EQR 502 mager ist.
Es kann jedoch erforderlich sein, die Zeit, zu der das EQR 502 zu
dem mageren EQR befohlen wird, für die Erzeugung des Reservedrehmoments
zu verzögern.
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Im
Gegensatz zu 5A–5C kann
das EQR 502 in 5D auf
das magere EQR befohlen werden, bevor es auf das fette EQR befohlen
wird. Die Anforderung des mageren EQR 504 wird zu der Zeit 550 eingeschaltet,
und die Luftdrehmomentanforderung 508 wird erhöht.
Das geschätzte Luftdrehmoment 506 nimmt dementsprechend
zu, und der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird nach
spät verstellt, um die Abnahme in der Drehmomentabgabe
auszugleichen, die ansonsten auftreten würde. Diese Verstellung
des Zündfunkenzeitpunkts 512 nach spät,
gekoppelt mit den erhöhten Motor-Luftströmungsparametern,
erzeugt das Reservedrehmoment für das magere EQR.
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Zu
der Zeit 552, der Zeit, zu der das geschätzte
Luftdrehmoment 506 die Luftdrehmomentanforderung 508 erreicht,
wird das EQR 502 zu dem mageren EQR übergeleitet.
Zu dieser Zeit wird der Zündfunkenzeitpunkt 512 nach
früh verstellt, um die Drehmomentabgabe zu erhöhen
und die Abnahme auszugleichen, die aufgrund des mageren EQR-Übergangs
auftreten würde. Die Luftdrehmomentanforderung 508 und
der Zündfunkenzeitpunkt 512 werden bis zu der
Zeit 554 aufrechterhalten, zu der das EQR 502 von
dem mageren EQR übergeleitet wird. Zu der Zeit 554 wird
das EQR 502 zu dem fetten EQR übergeleitet. Die
Luftdrehmomentanforderung 508 wird verringert und der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird
eingestellt, wenn die Motor-Luftströmungsparameter abnehmen,
um die Drehmomentabgabe zu glätten.
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Nun
auf 5E Bezug nehmend, wird das magere EQR ähnlich
wie in 5D befohlen, bevor das EQR 502 zu
dem fetten EQR übergeleitet wird. Vor der Zeit 560 wird
die Anforderung des mageren EQR 504 eingeschaltet.
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Die
Luftdrehmomentanforderung 508 wird erhöht. Das
geschätzte Luftdrehmoment 506 nimmt dementsprechend
zu und der Zündfunkenzeitpunkt 512 wird nach spät
verstellt, wodurch das Reservedrehmoment für das bevorstehende
magere EQR erzeugt wird.
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Beginnend
zu der Zeit 560, wird das EQR 502 zu dem mageren
EQR übergeleitet. Während des Übergangs
wird das zurückgehaltene Drehmoment verwendet, um das Absinken
der Drehmomentabgabe auszugleichen, die ansonsten auftreten würde.
Insbesondere wird der Zündfunkenzeitpunkt 512 nach
früh verstellt, was die Abnahme der Drehmomentabgabe ausgleicht,
die dem mageren EQR ansonsten zurechenbar wäre. Die Luftdrehmomentanforderung 508 wird
bis zu einem späteren EQR-Übergang zu dem fetten
EQR aufrechterhalten, der zu der Zeit 562 beginnt. Der
Zündfunkenzeitpunkt 512 wird nach spät
verstellt, wenn das EQR 502 zu dem fetten EQR übergeht,
um die Zunahme in der Drehmomentabgabe auszugleichen, die ansonsten
auftreten würde.
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Fachleute
können nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen,
dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert
werden können. Während die Offenbarung spezielle
Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher
nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen
für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen,
der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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