DE102004038810A1

DE102004038810A1 - Verfahren und System zum Steuern der Motortemperatur durch eine Motordrosselung

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Publication number: DE102004038810A1
Application number: DE102004038810A
Authority: DE
Inventors: John Edward Livonia Longnecker; Leopold Dearborn Super; Richard Michael Jr. West Bloomfield Avery; Brian Lowell Lewallen
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2005-03-31
Also published as: GB2405704A; US20050049819A1; GB0419342D0; CA2475535A1; US6941245B2; JP2005076635A

Abstract

Es werden ein Verfahren und ein System zum Steuern der Motortemperatur durch eine Drosselung der Drehmomentausgabe des Motors angegeben. Das Verfharen und das System werden in Verbindung mit einem elektronischen Steuermodul betrieben, das programmiert werden kann, um die Temperatur in dem Motor durch eine Drosselung der maximalen Motordrehmomentausgabe auf der Basis einer Temperatur-Änderungsrate des Motors zu steuern. Dadurch kann die Drosselung fein abgestimmt werden, um das verfügbare Drehmoment zu maximieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren mit elektronischen Steuermodulen, die sich programmieren lassen, um die Motortemperatur durch eine Drosselung der Drehmomentausgabe des Motors zu steuern.
Ein Fahrzeugmotor kann beschädigt werden, wenn er bei hohen Motortemperaturen überbelastet wird. Die Temperaturen, bei denen eine Beschädigung eintreten kann, variieren je nach dem Motor. Die obere Grenztemperatur für einen sicheren Motorbetrieb hängt häufig von der Anzahl der Zylinder und anderen Strukturparametern des Fahrzeugmotors ab.

Es kann zum Beispiel verhindert werden, dass der Motor relativ hohe Temperaturen erreicht, indem die Motortemperatur durch eine Drehmomentdrosselung gesteuert reduziert wird. Eine Drehmomentdrosselung bedeutet allgemein, dass die Drehmomentausgabe des Motors relativ zu dessen normaler Drehmomentausgabe für die aktuellen Motorbetriebsbedingungen gedrosselt, d.h. gesteuert begrenzt wird.

Die Drosselung verhindert, dass der Motor höhere Drehmomentgrade erzeugt, wodurch folglich verhindert wird, dass der Motor bei den erhöhten Temperaturen betrieben wird, die mit den höheren Drehmomentgraden assoziiert sind. Weil die Drehmomentgrade, die schädliche Temperaturen erzeugen, nicht mehr erreicht werden können, beginnt sich der Motor abzukühlen. Auf diese Weise kann die Drehmomentdrosselung verwendet werden, um zu verhindern, dass sich der Motor überhitzt oder andere Temperaturgrade erreicht, die zu einer Beschädigung, zu einem unnötigen Verschleiß oder zu anderen nachteiligen Effekten führen.

Die Drosselverfahren aus dem Stand der Technik sind eingeschränkt, weil die Drosselung in Bezug auf vordefinierte Temperaturschwellwerte gesteuert wird, die gewöhnlich eine Motortemperaturwiedergabe auf der Basis einer gemessenen Kühlmitteltemperatur, Öltemperatur oder Einlass/Auslass-Lufttemperatur sind.

Diese bestehenden Techniken sind eingeschränkt, weil nur eine Temperaturmessung und ein Schwellwert verwendet werden. Es besteht ein Bedarf für eine verbesserte Technik, die die Beschränkungen dieser bestehenden Techniken beseitigt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Motordrosselung für die Verwendung mit Verbrennungsmotoren anzugeben. Vorzugsweise werden das Verfahren und das System in Verbindung mit einem elektronischen Steuermodul betrieben, das programmiert werden kann, um die Temperatur im Motor durch eine Drosselung der maximalen Motordrehmomentausgabe zu steuern.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Motortemperatur durch eine Drosselung des maximalen Motordrehmoments. Das Verfahren umfasst das Berechnen eines Drehmomentlimits, das durch ein elektronisches Steuermodul verwendet wird, um die maximale Motordrehmomentausgabe zu drosseln. Vorzugsweise ist das Drehmomentlimit ein Prozentwert wie etwa 90%, der als Drehmoment-Multiplikationsfaktor verwendet werden kann, um die maximale Drehmomentausgabe auf 90% der normalen maximalen Motordrehmomentausgabe für die gegebenen Betriebsbedingungen zu drosseln.

Das Drehmomentlimit basiert gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer Temperatur-Änderungsrate des Motors. Dadurch kann die Drosselung fein eingestellt werden, um das verfügbare Drehmoment zu maximieren und weiterhin eine ausreichende Drosselung zum Kühlen der Motortemperatur vorzusehen.

Insbesondere wird bei dem Bezug auf die Temperatur-Änderungsrate der Verlauf von Änderungen in der Motortemperatur berücksichtigt, damit das Drehmoment nicht übermäßig gedrosselt wird. Die Drehmomentausgabe wird maximiert und eine Überdrosselung wird begrenzt, weil die Drosselung eine zukünftige Motortemperatur aus der aktuellen Temperatur-Änderungsrate voraussieht. Dadurch wird die Drosselung sanfter und wird die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs verbessert.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Steuern der Motortemperatur durch eine Drosselung der Motordrehmomentausgabe. Das System umfasst ein elektronisches Steuermodul, das programmiert werden kann, um die maximale Motordrehmomentausgabe eines Motors zu drosseln. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das elektronische Steuermodul vorzugsweise einen Mikroprozessor und ein Computer-lesbares Medium, die mit einem oder mehreren System-Temperatursensoren zusammenwirken, um ein Drehmomentlimit in Abhängigkeit von der Temperatur-Änderungsrate zu berechnen.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit verschiedenen Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Steuern der Drehmomentdrosselung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum gesteuerten Reduzieren der Motortemperatur durch eine Drehmomentdrosselung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 zeigt eine grafische Darstellung einer beispielhaften Nachschlagetabelle, die verwendet werden kann, um den Prozentwert eines Drehmomentlimits gemäß der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors 10 mit verschiedenen Merkmalen der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass der Motor 10 für verschiedene Anwendungen wie etwa Lastkraftwägen, Baufahrzeuge, Schiffe und Generatoren verwendet werden kann.
Der Motor 10 umfasst eine Vielzahl von Zylindern, die unter einer entsprechenden Abdeckung angeordnet sind, die allgemein durch das Bezugszeichen 12 angegeben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 10 ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor wie etwa ein Dieselmotor mit 9, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf einen Dieselmotor beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen Dieselmotor beschränkt ist und auf verschiedene Verbrennungsmotoren angewendet werden kann.
Der Motor 10 umfasst ein Motorsteuermodul (ECM) 16. Während des Betriebs empfängt das Motorsteuermodul 16 Signale von verschiedenen Fahrzeugsensoren und führt eine in Hardware und/oder Software eingebettete Steuerlogik aus, um den Motor 10 zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Motorsteuermodul 16 ein DDEC-Controller von der Detroit Diesel Corporation in Detroit, Michigan. Verschiedene andere Merkmale dieses Steuermoduls werden im Detail in verschiedenen US-Patenten der Detroit Diesel Corporation beschrieben.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Betrieb eines Systems 18 zum Steuern der Drehmomentdrosselung für eine Begrenzung der maximalen Motordrehmomentausgabe zeigt, wobei verhindert wird, dass sich der Motor 10 überhitzt oder andere Temperaturgrade erreicht, die zu einer Beschädigung, zu einem unnötigen Verschleiß oder zu anderen nachteiligen Effekten führen können.
In einer Ausführungsform wird der Motor 10 verwendet, um ein Fahrzeug 20 anzutreiben, das einen Schlepper 22 und einen Anhänger 26 umfasst. Der Dieselmotor 10 ist in dem Schlepper 22 installiert und ist mit verschiedenen Sensoren und Stellgliedern im Motor 10, im Schlepper 22 und im Anhänger 26 über Motor- und Fahrzeugkabelbäume verbunden. In anderen Anwendungen kann der Motor 10 verwendet werden, um Baufahrzeuge, Industrieeinrichtungen, Antriebsgeneratoren, Kompressoren, Pumpen oder ähnliches anzutreiben.
Das elektronische Motorsteuermodul 16 empfängt Signale, die durch Motorsensoren 28 und Fahrzeugsensoren 30 erzeugt werden, und verarbeitet die Signale, um Motor- und/oder Fahrzeugstellglieder wie etwa Kraftstoffeinspritzer 32 zu steuern. Das Motorsteuermodul 16 umfasst vorzugsweise Computer-lesbare Speichermedien, die allgemein durch das Bezugszeichen 36 angegeben werden, um Daten zu Befehlen zu speichern, die durch einen Computer zur Steuerung des Motors 10 ausgeführt werden können.
Die Computer-lesbaren Speichermedien 36 können auch Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen, Parameter und ähnliches umfassen. In einer Ausführungsform umfassen die Computer-lesbaren Speichermedien 36 einen RAM 38 und verschiedene nicht-flüchtige Speicher wie etwa einen ROM 40 und einen KAM 42. Ein Mikroprozessor 46 gibt Steuersignale zu E/A-Treibern 50 und erhält Signale von diesen.
In einer typische Anwendung verarbeitet das Motorsteuermodul 16 Eingaben von Motorsensoren 28 und Fahrzeugsensoren/-schaltern 30, indem es in den Computerlesbaren Speichermedien 36 gespeicherte Befehle ausführt, um entsprechende Ausgabesignale für die Steuerung des Motors 10 zu erzeugen, vorzugsweise gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Motortemperatur durch eine Drosselung der Drehmomentausgabe des Motors 10 zu steuern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Motorsensoren 28 einen Timing-Bezugssensor (TRS) 60, einen Öldrucksensor (OAS) 62, einen Öltemperatursensor (OTS) 64, einen Lufteinlass-Temperatursensor (IATS) 66, einen Turboverdichterauslass-Temperatursensor (TCTS) 68, einen Kühlmittel-Temperatursensor (CTS) 70, einen Kraftstoffdrucksensor (FAS) 72, einen EGR-Temperatursensor (ETS) 74, einen EGR-Flusssensor (EFS) 76, einen Abgas-Temperatursensor (EATS) 78, einen Kühlmittel-Drucksensor (CPS) 80, einen Kühlmittel-Temperatursensor (CTS) 82, einen Kraftstoff-Temperatursensor (FTS) 84, einen Synchronbezugssensor (SRS) 86, einen Ölpegelsensor (OLS) 88, einen Kraftstoffbegrenzungssensor (FRS) 90, einen Kurbelgehäuse-Drucksensor (CPS) 92, einen Kraftstoff-Drucksensor (FAS) 94 und einen Variabelgeschwindigkeits-Regelsensor (VSG) 96.
Das System 18 umfasst vorzugsweise verschiedene Fahrzeugsensoren/-schalter 30, um Fahrzeug-Betriebsparameter und Fahrereingaben bei der Steuerung des Fahrzeugs 10 und des Motors 10 zu überwachen. Zum Beispiel können die Fahrzeugsensoren/-schalter 30 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (VSS) 100 und einen Kühlmittelpegeisensor (CLS) 102 umfassen.
Die zum Auswählen eines Motorbetriebsmodus oder für andere Steuerungen des Motors 10 oder des Fahrzeugs 20 verwendeten Schalter können einen Motorbremse-Auswahlschalter 104, einen Fahrtsteuerschalter (SET/COAST) 106, einen Wiederaufnahme-/Beschleunigungsschalter (RES/ACC) 108, einen Fahrtsteuer-Aktivierungsschalter (CC ENB) 110, einen Diagnoseschalter (DIAG) 112 und verschiedene andere digitale und/oder analoge Schalter 114 umfassen. Das Motorsteuermodul 16 empfängt auch Signale, die mit einem Gaspedal 118, eine Kupplung 120 und einer Bremse 122 assoziiert sind. Das Motorsteuermodul 16 kann auch die Position eines Schlüsselschalters 126 und die durch eine Fahrzeugbatterie 128 zugeführte Systemspannung überwachen.
Das Motorsteuermodul 16 kann mit verschiedenen Fahrzeug-Ausgabegeräten wie etwa Statusanzeigen/-leuchten 132, analogen Anzeigen 134, digitalen Anzeigen 136 und verschiedenen analogen/digitalen Messanzeigen 138 kommunizieren. Eine Standard-Datenverbindung 140 kann verschiedene Status- und/oder Steuermeldungen etwa zu Motorgeschwindigkeit, Gaspedalposition, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorwarnungen/-fehlern und ähnlichem übertragen.
Ein Servicewerkzeug 142 kann periodisch mit der Datenverbindung 140 verbunden werden, um ausgewählte Parameter in dem Motorsteuermodul 16 zu programmieren und/oder Diagnoseinformationen von dem Motorsteuermodul 16 zu erhalten. Entsprechend kann ein Computer 144 mit entsprechender Software und Hardware über die Datenverbindung 140 angeschlossen werden, um Informationen zu dem Motorsteuermodul 16 zu übertragen und verschiedene Informationen zu dem Betrieb des Motors 10 und/oder des Fahrzeugs 20 zu erhalten.
Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass je nach der besonderen Anwendung weitere Sensoren, Schalter und Komponenten hinzugefügt oder auch weggelassen sein können.
3 zeigt ein Flussdiagramm 150 zu einem Verfahren für die Implementierung durch das elektronische Steuermodul 16 gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Motortemperatur durch eine Drehmomentdrosselung gesteuert zu reduzieren. Die Drehmomentdrosselung ist allgemein eine Drosselung, d.h. eine gesteuerte Begrenzung der maximal zulässigen Drehmomentausgabe des Motors 10 relativ zu dessen normaler maximaler Drehmomentausgabe für die gegebenen Motorbetriebsbedingungen.
Durch die Drosselung wird verhindert, dass der Motor 10 höhere Drehmomentgrade erzeugt, wodurch folglich verhindert wird, dass der Motor 10 bei den höheren Temperaturen betrieben wird, die mit den höheren Drehmomentgraden assoziiert sind. Eine Drehmomentdrosselung kann also verwendet werden, um zu verhindern, dass sich der Motor 10 überhitzt oder andere Temperaturgrade erreicht, die zu einer Beschädigung, zu einem unnötigen Verschleiß oder zu anderen nachteiligen Effekten führen können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung basiert die Berechung des Drehmomentlimits auf einer Temperatur-Änderungsrate des Motors. Dadurch kann die Drosselung fein eingestellt werden, um das maximal zulässige Drehmoment zu maximieren und gleichzeitig eine ausreichende Drosselung zur Abkühlung der Motortemperatur vorzusehen.
Insbesondere wird bei dem Bezug auf die Temperatur-Änderungsrate der Verlauf von Änderungen der Motortemperatur berücksichtigt, sodass das Drehmoment nicht übermäßig gedrosselt wird. Die Drehmomentausgabe wird maximiert und eine Überdrosselung wird begrenzt, weil die Drosselung zukünftige Änderungen der Motortemperatur sowohl nach oben als nach unten aus der aktuellen Temperatur-Änderungsrate voraussieht. Dadurch wird die Drosselung sanfter und wird die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs verbessert.
In Block 152 bestimmt das elektronische Steuermodul eine Motortemperaturwiedergabe für den Motor 10. Die Motortemperatur wird vorzugsweise unter Verwendung von einem oder einer Kombination der oben genannten Sensoren bestimmt. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die Motortemperatur auch unter Verwendung von Sensoren bestimmt werden kann, die keine Temperatur erfassen, wie etwa unter Verwendung von Motorgeschwindigkeitssensoren usw. Unter der Motortemperatur ist hier allgemein eine Temperatur eines Teils des Motors 10 zu verstehen, die unter Verwendung der Sensoren berechnet werden kann, wobei diese Temperatur nicht auf die Temperatur des Motorblocks, der Motorzylinder oder auf einen anderen Teil des Motors beschränkt ist.
Die Motortemperatur kann unter Verwendung von einem oder mehreren Gas- und Fluidsensoren wie etwa dem Kühlmittel-Temperatursensor 70, dem Öltemperatursensor 64, dem Einlasskrümmer-Lufttemperatursensor 66, dem Auslasskrümmer-Lufttemperatursensor 78 oder dem Turboverdichterauslass-Lufttemperatursensor 68 bestimmt werden. Es können aber auch andere Anzeigen und Kombinationen von Sensoren verwendet werden, um die Betriebstemperatur zu bestimmen.
In Block 159 wird ein vordefiniertes Betriebstemperaturlimit bestimmt, dass allgemein als skalierter Obergrenzwert bezeichnet wird. Das vordefinierte Betriebstemperaturlimit ist vorzugsweise ein gewünschtes hohes Temperaturlimit für die Motortemperatur in Block 152. Gewöhnlich ist das vordefinierte Limit gleich einem Wert, der größer als eine Zielmotortemperatur ist. Auf diese Weise kann das Limit mit den Fahrzeug-Betriebsbedingungen koordiniert werden.
Allgemein wird das vordefinierte Temperaturlimit im Speicher in einer Nachschlagetabelle auf der Basis der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs gespeichert. So kann es mit einer gewünschten Betriebstemperatur für die aktuellen Betriebsbedingungen abgeglichen werden. Das vordefinierte Betriebstemperaturlimit kann auch durch eine Gleichung oder eine andere Möglichkeit zum Setzen einer Bezugstemperatur bestimmt werden.
In Block 156 wird eine Deltatemperatur auf der Basis einer Differenz zwischen der in Block 152 bestimmten Temperatur und dem in Block 159 bestimmten Temperaturlimit berechnet. Der Deltatemperaturwert gibt eine Abweichung der aktuellen Motortemperatur relativ zu dem hohen Temperaturlimit für den Motor 10 an.
Vorzugsweise ist die Deltatemperatur positiv und gibt also an, dass die Motortemperatur niedriger als das vordefinierte Betriebstemperaturlimit (der skalierte Obergrenzwert) ist. Der positive Wert gibt an, dass die Motortemperatur niedriger als das in Block 154 gesetzte Betriebstemperaturlimit ist. Ein negativer Wert gibt an, dass die Motortemperatur höher als die vordefinierte Betriebstemperatur ist.
Die positiven Deltawerte steuern die Drosselung, und die negativen Werte steuern andere Aktionen wie etwa ein Herunterfahren des Motors. im Detail geben die positiven Wert an, dass es zulässig ist, wenn der Motor ein Drehmoment erzeugt. Die negativen Werte geben dagegen an, dass das Temperaturlimit überschritten wurde, sodass der Motor 10 heruntergefahren werden sollte und nicht weiterhin ein Drehmoment erzeugen darf. In Reaktion auf positive Deltawerte sollte die Motordrehmomentausgabe reduziert werden, sofern der positive Wert nicht ausreichend groß ist und angibt, dass der Motor weit unter der Obergrenztemperatur läuft. Gewöhnlich ist der Drosselungsbereich unterhalb des Limits aus dem Block 154 bis zu 8°C breit, wobei dies aber natürlich in Abhängigkeit vom Motortyp variiert.
Indem die Motordrehmomentausgabe gedrosselt wird, wird das durch den Motor erzeugbare maximale Drehmoment für die gegebenen Betriebsbedingungen vermindert. Die Motortemperatur ist allgemein proportional zu der Drehmomentausgabe, sodass das verminderte Drehmoment verminderte Motortemperaturen erzeugt.
Vorzugsweise wird das Drehmoment nicht übermäßig gedrosselt, weil es wünschenswert ist, die größtmögliche Leistung für den Motor aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass die Temperatur-Änderungsrate des Motors berücksichtigt werden sollte, damit die Drehmomentdrosselung reduziert werden kann, wenn davon ausgegangen werden kann, dass die Drosselung die Motortemperatur kühlt und die Trägheit der Kühlung andauert.
Sobald mit anderen Worten eine Kühlung oder Erwärmung beginnt, kann die Temperatur-Änderungsrate verwendet werden, um vorauszusehen, ob sich der aktuelle Temperaturtrend fortsetzt.
In Block 158 wird eine Temperatur-Änderungsrate für den Motor bestimmt. Die Änderungsrate wird durch das elektronische Steuermodul bestimmt, das die Motortemperatur für eine vordefinierte Zeitperiode von etwa einer Sekunde überwacht. Am Ende dieser Zeitperiode bestimmt das elektronische Steuermodul, wie schnell sich die Temperatur über die Zeitperiode erhöht oder vermindert hat. Dieser Wert wird als Temperatur-Änderungsrate genommen.
Weil die Berechnung der Änderungsrate einen Durchschnitt über eine Zeitperiode ergibt, wird die in Block 152 bestimmte Motortemperatur am Ende der in Block 156 zur Berechnung der Änderungsrate verwendeten Zeitperiode bestimmt.
In Block 160 wird ein Drehmomentlimit auf der Basis der Deltatemperatur und der Temperatur-Änderungsrate bestimmt. Das Drehmomentlimit ist vorzugsweise ein Prozentwert, der den Prozentsatz der Drosselung der maximalen Motordrehmomentausgabe relativ zu der normalen maximalen Drehmomentausgabe für die gegebenen Betriebsbedingungen angibt.
Zum Beispiel gibt ein Prozentwert von 100% an, dass keine Drehmomentdrosselung vorgesehen werden soll, da der Motor mit 100% des für die gegebenen Betriebsbedingungen zulässigen maximalen Motordrehmoments laufen darf. Ein Prozentwert von 90% sieht dagegen eine Drosselung des ausgegebenen Drehmomentwerts auf 90% des für die gegebenen Betriebsbedingungen zulässigen maximalen Motordrehmoments vor. Auf diese Weise können verschiedene Drehmomentbefehle erhalten werden, wobei nur Drehmomentbefehle, die ein Drehmoment über der gedrosselten maximalen Motordrehmomentausgabe anfordern, begrenzt werden.
Vorzugsweise wird das Drehmomentlimit unter Verwendung einer Nachschlagetabelle mit Prozentwerten in einem Speicher in dem elektronischen Steuermodul in Abhängigkeit von der Deltatemperatur und der Temperatur-Änderungsrate berechnet.
4 zeigt eine grafische Darstellung einer beispielhaften Nachschlagetabelle 166, die durch das elektronische Steuermodul verwendet werden kann, um den Prozentwert des Drehmomentlimits zu bestimmen. Die gezeigten Werte entsprechen der folgenden Tabelle.
Wie gezeigt entspricht die z-Achse 168 dem Prozentwert der Drehmomentdrosselung, entspricht die x-Achse 170 den Deltatemperaturen unter dem vordefinierten Temperaturlimit und entspricht die y-Achse 172 der Temperatur-Änderungsrate, wobei eine sich erhöhende Temperatur mit positiven Werten und eine sich vermindernde Temperatur mit negativen Werten angegeben ist. Auf diese Weise berücksichtigt die Drehmomentdrosselung die Temperaturträgheit des Motors, da das Drehmomentlimit auf dem Wert der Temperaturänderung (Deltatemperatur) und darauf basiert, wie schnell sich die Temperatur ändert (Änderungsrate).
Das Drehmomentlimit kann aber auch unter Verwendung eines Algorithmus berechnet werden, der eine ähnliche Beziehung wie die in der Tabelle und in 4 gezeigte enthält. Der Algorithmus kann vorteilhaft sein, um Prozentwerte für eine beliebige Kombination aus Deltatemperatur und Temperatur-Änderungsratte zu extrapolieren. Natürlich kann die Nachschlagetabelle auch erweitert werden, um einen breiteren Bereich von Prozentwerten und präzisere Inkremente für die Deltatemperatur und die Temperatur-Änderungsrate zu enthalten.
Wie die Tabelle und 4 zeigen, ergibt eine sich erhöhende Temperatur-Änderungsrate (positive Werte) für dieselben Deltatemperatur eine größere Drehmomentdrosselung. Die größere Drosselung ist vorgesehen, um eine größere Temperaturkompensation für positive Änderungsraten als für die gleiche Deltatemperatur bei einer kleineren Änderungsrate zu erzeugen.
Eine derartige variable Steuerung verfolgt die Temperatur-Änderungsrate des Motors, da eine größere Drosselung erforderlich ist, wenn sich die Motortemperatur schnell erhöht oder vermindert, als für dieselbe Temperatur erforderlich ist, wenn sich die Motortemperatur langsamer ändert. Die Drosselungslogik der vorliegenden Erfindung sieht die zukünftige Motortemperatur derart voraus, dass die Motortemperatur weiterhin steigt, wenn die Änderungsrate schnell ist, sodass eine größere Drosselung erforderlich ist, um die Trägheit der ansteigenden Temperatur zu verlangsamen.
Wenn die Motortemperatur schnell abnimmt, kann der Motor ein größeres Drehmoment erzeugen, als ansonsten für die gleiche Temperatur zulässig wäre, wenn die Motortemperatur langsamer abnehmen würde. Die Drosselungslogik berücksichtigt die Trägheit der sich vermindernden Temperatur, wobei die Motortemperatur weiterhin abnimmt, wenn die Änderungsrate hoch ist, sodass eine geringere Drosselung erforderlich ist, weil die Abkühlungsträgheit der abnehmenden Temperatur wahrscheinlich für eine weitere Abkühlung des Motors sorgt.
Weiterhin verbessert die Kombination des Deltatemperaturwerts mit der Temperatur-Änderungsrate die Möglichkeiten der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentdrosselung auf der Basis der Temperatur-Änderungsrate des Motors zu kompensieren. Die Deltatemperatur stimmt die Temperatur-Änderungsrate fein ab und verhindert eine Übersteuerung der Drosselung.
Eine Drosselung des Drehmoments kann unter Umständen unvorteilhaft sein, obwohl die Temperatur-Änderungsrate hoch ist. Dies ist der Fall, wenn der Deltatemperaturwert angibt, dass sich die Motortemperatur ausreichend weit unter dem hohen Temperaturlimit befindet. Wenn sich die Motortemperatur dem hohen Limit nähert, wird der Effekt der Temperatur-Änderungsrate wichtiger. Auf diese Weise ermöglicht der Deltatemperaturwert eine Abstimmung der Temperaturträgheit relativ zu dem hohen Limit, sodass eine größere Freiheit für Temperatur-Änderungsraten bei großen Deltatemperaturen als bei niedrigen Deltatemperaturen gegeben ist.
Die Drosselung ist vorzugsweise ein dynamischer Echtzeitprozess, sodass das elektronische Steuermodul kontinuierlich die Drosselung überwachen und schnelle Anpassungen vornehmen kann, um die Spitzenmotorleistung aufrechtzuerhalten.
Weil das Drehmomentlimit die Temperatur-Änderungsrate des Motors berücksichtigt, kann das elektronische Steuermodul Erhöhungen und Verminderungen der Motortemperatur in Abhängigkeit von der Deltatemperatur und der Temperatur-Änderungsrate voraussehen und beruht nicht einfach nur auf einem Temperaturschwellwert.
Wie oben beschrieben, berücksichtigt die vorliegende Erfindung auch die Temperaturträgheit des Motors beider Drosselung des Drehmoments, wenn das Drehmomentlimit in Abhängigkeit von der Deltatemperatur und der Temperatur-Änderungsrate berechnet wird. Auf diese Weise gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System für die Verwendung mit Verbrennungsmotoren an, die die Motordrosselung steuern, indem sie die Temperatur-Änderungsrate des Motors berücksichtigen. Das Verfahren und das System werden in Verbindung mit einem elektronischen Steuermodul zum Steuern der Temperatur in dem Motor betrieben, um die Motordrehmomentausgabe zu drosseln.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auch auf andere Weise realisiert werden kann. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobei zu beachten ist, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Verfahren zum Steuern der Motortemperatur durch eine Drosselung des Motordrehmoments, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Berechnen einer ersten Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und einem vordefinierten Betriebstemperaturlimit, Berechnen einer ersten Temperatur-Änderungsrate für den Motor, wobei die erste Temperatur-Änderungsrate einer Änderung der Motortemperatur über eine erste Zeitperiode entspricht, Bestimmen eines ersten Drehmomentlimits für die Verwendung bei der Drosselung des Motordrehmoments, wobei das erste Drehmomentlimit auf der ersten Deltatemperatur und der ersten Temperatur-Änderungsrate basiert, und Steuern eines Motorsteuermoduls, um das Motordrehmoment auf der Basis des ersten Drehmomentlimits zu drosseln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul eine maximale Drehmomentausgabe des Motors auf der Basis des ersten Drehmomentlimits steuert.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Berechnen einer zweiten Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer zweiten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und dem vordefinierten Temperaturlimit, wobei die zweite Deltatemperatur kleiner als die erste Deltatemperatur und kleiner als ein vordefiniertes Deltatemperaturlimit ist, einen Schritt zum Berechnen eines zweiten Drehmomentlimits und einen Schritt zum Drosseln des Motordrehmoments auf der Basis des zweiten Drehmomentlimits, wobei das zweite Drehmomentlimit die Drehmomentausgabe relativ zu der Motordrosselung erhöht, die durch die erste Drehmomentschätzung veranlasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Berechnen einer zweiten Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer zweiten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und dem vordefinierten Temperaturlimit, wobei die zweite Deltatemperatur größer als ein vorbestimmtes Deltatemperaturlimit ist, einen Schritt zum Berechnen eines zweiten Drehmomentlimits und einen Schritt zum Drosseln des Motordrehmoments auf der Basis des zweiten Drehmomentlimits, wobei das zweite Drehmomentlimit wenigstens die Drehmomentausgabe aufrechterhält, die durch die erste Drehmomentschätzung gedrosselt wurde.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen des zweiten Drehmomentlimits das Berechnen einer zweiten Temperatur-Änderungsrate für den Motor umfasst, wobei die zweite Temperatur-Änderungsrate einer Änderung der Motortemperatur über eine zweite Zeitperiode entspricht, wobei das zweite Drehmomentlimit auf der zweiten Deltatemperatur und der zweiten Temperatur-Änderungsrate basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen des ersten Drehmomentlimits das Auswählen des ersten Drehmomentlimits aus einer Nachschlagetabelle mit Prozentwerten für das erste Drehmomentlimit in Abhängigkeit von der ersten Deltatemperatur und der ersten Temperatur-Änderungsrate umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Motorkühlmittel-Temperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Motoröltemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Turboladerverdichterauslass-Lufttemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Einlasskrümmer-Lufttemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Motortemperatur in einem Verbrennungsmotor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen der Motortemperatur das Bestimmen der Motortemperatur in einem Dieselmotor umfasst.
Motorsteuermodul für die Verwendung mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Modul umfasst: eine Einrichtung zum Berechnen einer ersten Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und einem vordefinierten Betriebstemperaturlimit, eine Einrichtung zum Berechnen einer ersten Temperatur-Änderungsrate für den Motor, wobei die erste Temperatur-Änderungsrate einer Änderung der Motortemperatur über eins erste Zeitperiode entspricht, eine Einrichtung zum Bestimmen eines ersten Drehmomentlimits für die Verwendung beim Drosseln des Motordrehmoments, wobei das erste Drehmomentlimit auf der ersten Deltatemperatur und der ersten Temperatur-Änderungsrate basiert, und eine Einrichtung zum Drosseln des Motordrehmoments auf der Basis des ersten Drehmomentlimits.
Motorsteuermodul nach Anspruch 13, das weiterhin eine Einrichtung zum Steuern der maximalen Drehmomentausgabe des Motors auf der Basis des ersten Drehmomentlimits umfasst.
System zum Steuern der Motortemperatur durch eine Drosselung des Motordrehmoments, wobei das System umfasst: einen Sensor zum Bestimmen einer ersten Motortemperatur während des Betriebs des Motors, ein Motorsteuermodul, das konfiguriert ist, um eine erste Temperatur-Änderungsrate für den Motor zu berechnen, wobei die erste Temperatur-Änderungsrate einer Änderung der Motortemperatur über eine erste Zeitperiode entspricht, wobei das Motorsteuermodul ein erstes Drehmomentlimit für die Verwendung bei der Drosselung des Motordrehmoments bestimmt, wobei das erste Drehmomentlimit auf der ersten Temperatur-Änderungsrate basiert.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul eine erste Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Motortemperatur und einem vordefinierten Betriebstemperaturlimit berechnet, wobei das Drehmomentlimit auf der ersten Deltatemperatur und der ersten Temperatur-Änderungsrats basiert.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul eine zweite Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer zweiten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und dem vordefinierten Temperaturlimit berechnet, wobei die zweite Deltatemperatur kleiner als die erste Deltatemperatur und kleiner als ein vordefiniertes Deltatemperaturlimit ist, wobei das Motorsteuermodul ein zweites Drehmomentlimit berechnet und das Motordrehmoment auf der Basis des zweiten Drehmomentlimits drosselt, wobei das zweite Drehmomentlimit die Motordrehmomentausgabe relativ zu der Motordrosselung erhöht, die durch die erste Drehmomentschätzung veranlasst wird.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul eine zweite Deltatemperatur gleich einer Temperaturdifferenz zwischen einer zweiten Motortemperatur, die während des Betriebs des Motors bestimmt wird, und dem vordefinierten Temperaturlimit berechnet, wobei die zweite Deltatemperatur größer als ein vordefiniertes Deltatemperaturlimit ist, wobei das Motorsteuermodul ein zweites Drehmomentlimit berechnet und das Motordrehmoment auf der Basis des zweiten Drehmomentlimits drosselt, wobei das zweite Drehmomentlimit wenigstens die Motordrehmomentausgabe aufrechterhält, die durch die erste Drehmomentschätzung veranlasst wird.
System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul eine zweite Temperatur-Änderungsrate für den Motor berechnet, wobei die zweite Temperatur-Änderungsrate einer Änderung der Motortemperatur über eine zweite Zeitperiode entspricht, wobei das zweite Drehmomentlimit auf der zweiten Deltatemperatur und der zweiten Temperatur-Änderungsrate basiert.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuermodul das erste Drehmomentlimit aus einer Nachschlagetabelle mit Prozentwerten für das erste Drehmomentlimit in Abhängigkeit von der ersten Deltatemperatur und der ersten Temperatur-Änderungsrate auswählt.