DE102007057530A1

DE102007057530A1 - Zündvorverstellung für Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung

Info

Publication number: DE102007057530A1
Application number: DE102007057530A
Authority: DE
Inventors: Michael G. Troy Reynolds; David W. Sterling Heights Walters
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: CN101191451A; US7418943B2; US20080133112A1; CN101191451B; DE102007057530B4

Abstract

Ein Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors umfasst ein erstes Modul, das anhand eines momentanen Zündzeitpunkts ein indiziertes Drehmoment des Motors bestimmt, und ein zweites Modul, das anhand des indizierten Drehmoments ein gewünschtes indiziertes Drehmoment bestimmt. Ein drittes Modul bestimmt anhand des gewünschten indizierten Drehmoments einen neuen Zündzeitpunkt, während ein viertes Modul auf der Grundlage des neuen Zündzeitpunkts den Betrieb des Motors regelt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren mit Funkenzündung und insbesondere auf das Bestimmen der Zündvoreilung für die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung und stellen nicht unbedingt den Stand der Technik dar.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Genauer wird durch eine Drosselklappe, die den Luftdurchfluss dosiert, Luft in den Motor angesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und das Luft- und Kraftstoffgemisch in einem Zylinder mittels eines Kolbens komprimiert. Das Luft- und Kraftstoffgemisch wird in dem Zylinder verbrannt, um den sich in dem Zylinder hin- und herbewegenden Kolben anzutreiben, der seinerseits eine Kurbelwelle des Motors antreibt. Die Verbrennung wird durch Erzeugung eines Zündfunkens in dem Zylinder mit Hilfe einer Zündkerze ausgelöst. Die Zündeinstellung wird in Form der Winkelstellung der Kurbelwelle relativ zu dem Kolben besorgt, der eine bestimmte Position (z. B. den oberen Totpunkt, OT) in dem Zylinder erreicht, bei der die Zündung ausgelöst wird.
Es gibt einen optimalen Zündzeitpunkt bzw. eine optimale Zündeinstellung, die bei einer gegebenen Motordrehzahl und einer gegebenen Luft- und Kraftstoffgemischmasse in dem Zylinder das maximale Motordrehmoment erzeugt. Dieses wird Maximum für bestes Drehmoment oder maximal bestes Drehmoment (Maximum for Best Torque) oder MBT genannt. Die Verbrennung des Luft- und Kraftstoffgemischs in dem Zylinder besitzt eine Veränderlichkeit hinsichtlich des bei einer gegebenen Zündvoreilung und einer bestimmten Luft- und Kraftstoffgemischmasse erzeugten Drehmomentbetrags. Die Verbrennungsveränderlichkeit hat viele Quellen und wird hier nicht besprochen, jedoch verursacht sie ein veränderliches Motordrehmoment, das wiederum eine veränderliche Motordrehzahl verursacht.
Während des Leerlaufs sollte der Motor bei einer vorgegebenen Motordrehzahl arbeiten. Da die Verbrennungsveränderlichkeit eine veränderliche Motordrehzahl verursacht, sollte eine Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung in der Lage sein, dies zu kompensieren.
Ein Verfahren ist das Verzögern der mittleren Zündvoreilung gegenüber dem Zündzeitpunkt für MBT und das Kompensieren des Motordrehzahlfehlers durch Verändern der Zündvoreilung auf Grundlage von Zündereignissen für die einzelnen Zylinder. Da dieser mittlere Zündzeitpunkt bei einer gegebenen Kraftstoff/Luft-Rate suboptimal ist, erzeugt der Motor weniger Drehmoment als bei dem optimalen Zündzeitpunkt. Falls ein zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, um die Motordrehzahl zu erhöhen, wird der Zündzeitpunkt näher zu dem Zündzeitpunkt für MBT vorverlegt, um bei gleicher Kraftstoff/Luft-Rate zusätzliches Drehmoment zu erzeugen. Ähnlich wird dann, wenn weniger Drehmoment benötigt wird, weil die Motordrehzahl höher als erwünscht ist, der Zündzeitpunkt verzögert. Der Zündzeitpunkt wird eingestellt, weil dies schneller ausgeführt werden kann, als die Kraftstoff/Luft-Rate zu ändern.
Durch Regeln des Zündzeitpunkts auf weniger als optimal, behält dieses Verfahren der Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung eine Drehmomentreserve bei, die der Differenz zwischen dem Drehmoment, das von dem Motor mit dem Zündzeitpunkt für MBT erzeugt wird, und dem Drehmoment, das bei verzögertem Zündzeitpunkt erzeugt wird, entspricht. Die Drehmomentreserve wird auf einen Pegel eingerichtet, der im Fall einer großen, unerwarteten Drehmomentlast auf den Motor (z. B. einem Volleinschlag der Kraftlenkung) die Motordrehzahl über einer vorgegebenen minimalen Drehzahl hält. Die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung verwendet im Allgemeinen lediglich ein Maximum von etwa 30% der Drehmomentreserve, um der Verbrennungsveränderlichkeit Rechnung zu tragen.
Der Drehmomentbetrag, der durch eine gegebene Änderung des Zündzeitpunkts bei einer festen Luft/Kraftstoff-Rate erzeugt wird, hängt von der momentanen Zündvoreilung, der momentanen Luft/Kraftstoff-Rate und der momentanen Motordrehzahl ab. Die Beziehung zwischen dem Motordrehmoment und dem Zündzeitpunkt bei einer gegebenen Luftrate wird durch eine nichtlineare Kurve beschrieben, die sich verändert, wenn sich die Luftrate ändert, und die flacher wird, wenn der Zündzeitpunkt näher zu MBT vorverlegt wird. Dies kann ein Problem für das Leerlaufdrehzahlsteuersystem darstellen.
Wenn der Drehmomentreservewert groß ist, ist die Änderung des Motordrehmoments bei einer Änderung des Zündzeitpunkts (d. h. die Steigung der Kurve) über dem normalen Zündsteuerungs-Betriebsbereich relativ konstant. Daher hält eine Änderung des Zündzeitpunkts als Funktion der Differenz zwischen dem gewünschten Drehmoment und dem wirklichen Drehmoment den Motor ausreichend gut mit einem Luftdurchfluss- und Zündzeitpunkt-invarianten Gewinn. Der mittlere Zündzeitpunkt liegt bei einem beispielhaften Motor etwa 13° vor OT und bleibt bei einem Leerlaufzustand, bei dem sich Lasten nicht verändern, jedoch die Verbrennung eine typische Veränderlichkeit besitzt, zwischen 10° und 16° vor OT. Wenn die Drehmomentreserve geringer wird, wie es bei einem System mit kleineren unerwarteten Lasten vorkommen kann, verändert sich der wirkliche Betriebsbereich für Zündzeitpunktänderungen und kann sich die Steigung der Kurve über dem normalen Zündsteuerungsbereich schnell verändern.
Sowohl die Form der Kurve als auch die Steigungen verändern sich zwischen den Kurven für die jeweilige Luftdurchflussmenge stark. Als Folge ergibt die Verwendung eines Zündzeitpunkt-invarianten Gewinns keine akzeptable Motordrehzahlsteuerung. Dieses Problem verstärkt sich infolge der unterschiedlichen Motor-Leerlaufdrehzahlen, die beim Warmwerden des Motors vorkommen. Infolge dessen muss der erforderliche Zündzeitpunktgewinn anhand einer Tabelle geplant werden, wobei mehrere Tabellen erforderlich sind, um den während des Motorbetriebs angetroffenen Bereich von Motor-Leerlaufdrehzahlen abzudecken. Es ist sehr zeitaufwändig und kostenintensiv, einen solchen Satz von Tabellen genau zu belegen.
ZUSAMMENFASSUNG
Daher schafft die vorliegende Erfindung ein Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors. Das Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem umfasst ein erstes Modul, das anhand eines momentanen Zündzeitpunkts ein indiziertes Drehmoment des Motor bestimmt, und ein zweites Modul, das anhand des indizierten Drehmoments ein gewünschtes indiziertes Drehmoment bestimmt. Ein drittes Modul bestimmt anhand des gewünschten indizierten Drehmoments einen neuen Zündzeitpunkt, während ein viertes Modul auf der Grundlage des neuen Zündzeitpunkts den Betrieb des Motors regelt.
Gemäß einem Merkmal umfasst das Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem ferner ein fünftes Modul, das anhand des gewünschten indizierten Drehmoments und des indizierten Drehmoments einen Bruchteil des gewünschten indizierten Drehmoments bestimmt, und ein sechstes Modul, das anhand des Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments eine gewünschte Zündzeitpunktverzögerung bestimmt. Der neue Zündzeitpunkt wird anhand der gewünschten Zündzeitpunktverzögerung bestimmt.
Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung ferner ein fünftes Modul, das anhand von momentanen Motorbetriebsparametern einen Zündzeitpunkt für maximal bestes Drehmoment bestimmt. Der neue Zündzeitpunkt wird anhand des Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment bestimmt.
Gemäß einem Merkmal umfasst das Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem ferner ein fünftes Modul, das anhand von momentanen Motorbetriebsparametern ein indiziertes maximal bestes Drehmoment bestimmt.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal umfasst das Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem ferner ein fünftes Modul, das ein Drehmomentdelta, einen momentanen Zündzeitpunkt und einen Luftmassendurchfluss (APC) bestimmt. Der neue Zündzeitpunkt wird anhand des Drehmomentdeltas, des momentanen Zündzeitpunkts und des APC bestimmt.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal umfasst das Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem ferner ein fünftes Modul, das anhand eines Motor-Leerlaufdrehzahlfehlers bzw. einer Motor-Leerlaufdrehzahlabweichung ein Drehmomentdelta bestimmt, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas bestimmt wird.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind selbstverständlich lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht und nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
1 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Motorsystems, das unter Verwendung der Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung geregelt wird;
2 ist ein Graph, der beispielhafte Linienzüge der Motordrehmomentausbeute über dem Zündzeitpunkt ab MBT für verschiedene beispielhafte Motordrehzahlen und bei einer festen Luftmassen-Durchflussmenge zeigt;
3 ist ein Ablaufplan, der beispielhafte Schritte zeigt, die von der Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden; und
4 ist funktionaler Blockschaltplan, der beispielhafte Module zeigt, die die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung ausführen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei keineswegs beabsichtigt ist, die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen zu beschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung von gleichartigen Elementen benutzt. Der Begriff "Modul", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
In 1 umfasst ein beispielhaftes Motorsystem 10 einen Motor 12, einen Einlass- bzw. Ansaugkrümmer 14, einen Abgaskrümmer 16 und wenigstens einen Zylinder 18. Durch eine Drosselklappe 20 wird Luft in den Einlasskrümmer 14 angesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und das Luft- und Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 18 durch einen Kolben (nicht gezeigt) komprimiert. Durch eine Zündkerze 22, die einen Funken erzeugt, wird ein Verbrennungsprozess ausgelöst. Der Verbrennungsprozess treibt den Kolben, der sich in dem Zylinder 18 hin- und herbewegt, an, um eine Kurbelwelle 24 rotatorisch anzutreiben. Durch den Verbrennungsprozess erzeugtes Abgas wird von dem Motor 12 durch den Abgaskrümmer 16 ausgestoßen und in einem Nachbehandlungssystem (nicht gezeigt) nachbehandelt, bevor es an die Umgebung abgegeben wird. Ob wohl ein einziger Zylinder gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung wohlgemerkt auf Motoren angewandt werden, die mehrere Zylinder enthalten.
Ein Steuermodul 30 regelt den Betrieb des Motorsystems 10 auf der Grundlage der Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung. Genauer kommuniziert das Steuermodul 30 mit einer Zündanlage 32, um den Zündzeitpunkt einzustellen bzw. zu regeln. Mehrere Sensoren überwachen Motorbetriebsparameter und kommunizieren mit dem Steuermodul 30. Das Steuermodul 30 nimmt auf der Grundlage der Motorbetriebsparameter die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung vor. Beispielhafte Sensoren umfassen einen Massenluftdurchfluss-(MAF)-Sensor 34, einen Drosselklappenstellungssensor 36 und einen Krümmer-Absolutdruck- bzw. Absolutladedruck-(MAP)-Sensor 38.
Die mehreren Sensoren umfassen außerdem einen Kurbelwellenumdrehungssensor 40, der ein auf der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 24 basierendes Kurbelwellenumdrehungssignal erzeugt. Genauer spricht der Kurbelwellenumdrehungssensor 40 auf ein mit der Kurbelwelle 24 drehfestes Zahnrad 42 an. Ein beispielhaftes Zahnrad umfasst ein Zahnrad mit 60 minus 2 (d. h. 58) Zähnen, die um den Außenumfang des Zahnrads gleich beabstandet sind. Genauer basiert der Abstand zwischen den Zähnen auf dem Zahnrad mit 60 Zähnen, bei dem 2 Zähne fehlen. In dieser Weise ist zwischen zwei der Zähne eine Lücke vorgesehen. Die Lücke schafft einen Bezugspunkt zum Bestimmen der Winkelposition der Kurbelwelle 24, wie weiter unten näher besprochen wird.
Der Kurbelwelleumdrehungssensor 40 spricht auf die ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne an und erzeugt ein darauf basierendes Impulssignal. Die Motordrehzahl (Motor-RPM) wird anhand des Impuls signals (d. h. der Frequenz zwischen den ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne) bestimmt. Ähnlich wird der Kurbelwellenwinkel anhand des Impulssignals bestimmt. Bei dem oben beschriebenen beispielhaften 58-Zähne-Rad entspricht jeder Zahn und somit jeder Impuls 6° einer Kurbelwellenumdrehung, während die Lücke 18° entspricht. Daher kann der Kurbelwellenwinkel anhand der Anzahl ab der Erfassung der Lücke vorbeilaufender Zähne bestimmt werden.
Der Zündzeitpunkt (φ) bezeichnet die Drehstellung der Kurbelwelle 24 und somit jene Position des Kolbens in dem Zylinder 18, bei der die Zündkerze 22 einen Funken zum Auslösen der Verbrennung erzeugt. Der Kolben bewegt sich zwischen einer Position am unteren Totpunkt (UT) und einer Position am oberen Totpunkt (OT). Wenn der Kurbelwellenwinkel 0° beträgt, befindet sich, auf einen spezifischen Zylinder bezogen, jener Kolben am UT. Bei einem beispielhaften Motor liegt der Zündzeitpunkt während eines Leerlaufzustands, in dem sich Lasten nicht ändern, im Bereich zwischen 10° und 16° vor OT. Mit anderen Worten, die Zündkerze 22 erzeugt ihren Funken, wenn der Kurbelwellenwinkel zwischen 10° und 16°, bevor der Kolben OT erreicht, beträgt.
Der Zündzeitpunkt kann verzögert oder vorverlegt werden, um die Motordrehmomentabgabe zu regeln. Wie oben im Einzelnen besprochen worden ist, wird der Zündzeitpunkt typischerweise so eingestellt, dass er bei einer gegebenen Luft/Kraftstoff-Rate suboptimal ist, um eine Drehmomentreserve zu verschaffen. Als Folge erzeugt der Motor weniger Drehmoment als bei dem optimalen Zündzeitpunkt, der jener Zündzeitpunkt ist, bei dem das maximal beste Drehmoment (MBT) erreicht wird. Falls zusätzliches Drehmoment benötigt wird, um die Motordrehzahl zu erhöhen, wird der Zündzeitpunkt näher zu MBT vorverlegt, um bei derselben Luft/Kraftstoff-Rate zusätzliches Drehmoment zu erzeugen. Der Zündzeitpunkt wird ein gestellt, weil dies viel schneller ausgeführt werden kann, als die Luft/Kraftstoff-Rate zu ändern. Ähnlich wird dann, wenn weniger Drehmoment benötigt wird, weil die Motordrehzahl höher als erwünscht ist, der Zündzeitpunkt verzögert.
Um auf 2 zu verweisen, ist die Rate, mit der das normierte motorindizierte Drehmoment als Funktion der Verzögerung des Zündzeitpunkts gegenüber MBT abnimmt, über einen weiten Bereich von Betriebsdrehzahlen und Luftdurchflüssen gleichmäßig. In 2 sind speziell mehrere Kurven für verschiedene Luftdurchflussmengen und eine feste Motordrehzahl (von z. B. 550 min^–1), deren eine Mittelwertskurve überlagert ist, gezeigt. Die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung implementiert die Mittelwertskurve, um zum Regeln der Motor-Leerlaufdrehzahl den Zündzeitpunkt zu bestimmen. Genauer wird, nachdem die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung den Drehmomentbetrag, der dem momentanen Motordrehmoment hinzuzufügen bzw. von diesem abzuziehen ist, bestimmt, anhand der Kurve des indizierten Drehmoments über der Zündverzögerung die notwendige Änderung des Zündzeitpunkts (d. h. eine Vorverlegung oder eine Verzögerung) gegenüber dem bestehenden Zündzeitpunkt bestimmt.
Weil die Kurve normiert ist, wobei das Drehmoment bei MBT gleich 1 ist, und weil der Zündzeitpunkt gegenüber dem vorverlegten Zündzeitpunkt bei MBT verzögert werden muss, muss auch der Drehmomentwert bei MBT sowie die Gesamt-Zündzeitpunktvoreilung bekannt sein, um MBT zu erreichen. Diese sind eine Funktion der Motordrehzahl und der Luftdurchflussmenge (oder Luftmasse pro zündendem Zylinder) bei einer ausreichenden Anzahl von Motordrehzahlen und Luftdurchflussmengen über dem Motor-Leerlaufdrehzahl-Betriebsbereich. Diese Datenpunkte werden als Teil der bestehenden Motorkalibrierungsprozedur gesammelt, so dass kein zusätzliches Dynamometertesten oder andere Schritte ausgeführt werden müssen.
Die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung kann in drei Komponenten unterteilt werden. Das momentane indizierte Drehmoment (T_IND) wird bestimmt, das gewünschte indizierte Drehmoment (T_INDDES) wird berechnet, und der neue Zündzeitpunkt (φ_NEW) wird berechnet. Es wird angenommen, dass die momentane Motordrehzahl (RPM), der Zündzeitpunkt (φ), die Luftdurchflussmenge (d. h. die Luftmasse pro zündendem Zylinder) (APC) und die gewünschte Änderung des Drehmoments (ΔT) (z. B. positiv, um das Drehmoment zu steigern, negativ, um das Drehmoment zu senken) Eingangsgrößen für die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung sind, die jeweils durch andere Abschnitte des umfassenden Motorsteuersystems bestimmt worden sind.
Die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung implementiert eine erste zweidimensionale Tabelle, um anhand der Motordrehzahl und der APC das momentane indizierte MBT-Drehmoment (T_INDMBT) zu bestimmen. Eine zweite zweidimensionale Tabelle wird verwendet, um anhand der Motordrehzahl und der APC jenen Zündzeitpunkt, der erforderlich ist, um das MBT-Drehmoment, (φ_MBT), zu erreichen, (z. B. positive Grade vor OT) zu bestimmen. Um anhand der Differenz zwischen φ_MBT und φ (z. B. positive Grade) den momentanen Bruchteil des indizierten MBT-Drehmoments (f_TINDMBT) zu bestimmen, wird eine eindimensionale Tabelle verwendet. Um anhand eines neuen gewünschten Wertes von f_TINDMBT φ_RETDES (z. B. positive Grade) zu bestimmen, wird eine zweite eindimensionale Tabelle verwendet. Ein neuer Wert der Zündvorverstellung bzw. Zündvoreilung φ_NEW wird dann als Differenz zwischen φ_MBT und φ_RETDES berechnet.
Die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung wird wie folgt ausgeführt. Zuerst werden, um T_INDMBT zu bestimmen, die momentane Drehzahl und die momentane APC als Eingangsgrößen für die erste zweidimensionale Tabelle verwendet. Die momentane Drehzahl und die momentane APC werden, um (φ_MBT zu bestimmen, auch als Eingangsgrößen für die zweite zweidimensionale Tabelle verwendet. Das momentane φ wird von φ_MBT subtrahiert, um eine Zündzeitpunktdifferenz (Δφ) zu bestimmen, die aussagt, um wie viel Grade das momentane φ gegenüber φ_MBT verzögert ist.
Δφ wird, um T_IND zu bestimmen, als Eingangsgröße für die erste eindimensionale Tabelle verwendet. Um T_IND zu bestimmen, wird T_INDMBT mit f_IND multipliziert. Die gewünschte Drehmomentänderung (ΔT) wird zu T_IND addiert, um T_INDDES zu bestimmen, das durch T_INDMBT dividiert wird, um den gewünschten Bruchteil des MBT-Drehmoments (f_TINDDES) zu bestimmen. f_TINDDES wird, um die gewünschte Zündzeitpunktverzögerung gegenüber MBT (φ_RETDES) zu bestimmen, als Eingangsgröße für die zweite eindimensionale Tabelle verwendet. Um φ_NEW zu bestimmen, wird φ_RETDES von φ_MBT subtrahiert.
Es sei angemerkt, dass auf Grund dessen, dass das indizierte Drehmoment verwendet wird, um die Zündvoreilung zu bestimmen, keine Anforderung besteht, ein vollständiges Motormodell in der Software vorliegen zu haben. Daher kann die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung auf Motor-Leerlaufsteuersysteme angewandt werden, die im Allgemeinen keine drehmomentbasierte Systeme sind. Um dies zu erreichen, wird ein Motordrehzahlfehler (d. h. die Differenz zwischen der gewünschten Drehzahl und der wirklichen Drehzahl) durch Multiplikation mit einer geeigneten Konstante in eine gewünschte Motordrehzahländerung (AT) umgesetzt. In dieser Weise wird der Motordrehzahlfehler (min^–1) über einen weiten Bereich von Drehzahlen, Luftdurchflüssen und Zündvoreilungen gleichmäßig und sanft korrigiert, wobei eine minimale Kalibrierung erforderlich ist.
Mit Bezug auf 3 werden nun beispielhafte Schritte, die durch die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, im Einzelnen beschrieben. Im Schritt 400 bestimmt die Steuerung, ob der Motor im Leerlauf betrieben werden soll. Wenn der Motor nicht im Leerlauf betrieben werden soll, endet die Steuerung. Wenn der Motor im Leerlauf betrieben werden soll, bestimmt die Steuerung im Schritt 402 T_INDMBT anhand der Drehzahl und der APC. Im Schritt 404 bestimmt die Steuerung φ_MBT anhand der Drehzahl und der APC. Die Steuerung bestimmt im Schritt 406 Δφ als Differenz zwischen φ_MBT und φ. Im Schritt 408 bestimmt die Steuerung f_TIND anhand von Δφ.
Im Schritt 410 bestimmt die Steuerung T_IND als Produkt aus T_INDMBT und f_TIND. Die Steuerung bestimmt im Schritt 412 T_INDDES als Summe aus ΔT und T_IND und bestimmt im Schritt 414 f_TINDDES als Quotient aus T_INDDES und T_INDMBT. Im Schritt 416 bestimmt die Steuerung φ_RETDES anhand von T_INDDES, während die Steuerung im Schritt 418 φ_NEW als Differenz zwischen φ_MBT und φ_RETDES bestimmt. Im Schritt 420 regelt die Steuerung den Motorbetrieb auf der Grundlage von φ_NEW. Im Schritt 422 setzt die Steuerung φ gleich φ_NEW und kehrt in einer Schleife zum Schritt 400 zurück.
Mit Bezug auf 4 werden nun beispielhafte Module, die die Motor-Leerlaufdrehzahlsteuerung ausführen, im Einzelnen beschrieben. Die beispielhaften Module umfassen ein Grundmodul 500, ein φ_MBT-Modul 502, ein Δφ-Modul 504, ein f_TIND-Modul 506, ein T_INDMBT-Modul 508, ein T_IND-Modul 510, ein T_INDDES-Modul 512, ein f_TINDDES-Modul 514, ein φ_RETDES-Mo dul 516, ein φ_NEW-Modul 518 und ein Motorsteuermodul 520. Das Grundmodul 500 empfängt verschiedene Sensorsignaleingaben (z. B. MAF, MAP, Motordrehzahl (RPM)) und bestimmt darauf basierend ΔT, φ und APC.
Das φ_MBT-Modul 502 bestimmt φ_MBT anhand der Drehzahl und der APC. Das Δφ-Modul 504 bestimmt Δφ anhand von φ_MBT und φ, während das f_TIND-Modul 506 f_TIND anhand von Δφ bestimmt. Das T_INDMBT-MOdul 508 bestimmt T_INDMBT anhand der Drehzahl und der APC, während das T_IND-Modul 510 T_IND anhand von T_INDMBT und f_TIND bestimmt. Das T_INDDES-Modul 512 bestimmt T_INDDES anhand von ΔT und T_IND. Das f_TINDDES-Modul 514 bestimmt f_TINDDES anhand von T_INDDES und T_INDMBT. Das φ_RETDES-Modul 516 bestimmt φ_RETDES anhand von f_TINDDES, während das φ_NEW-Modul 518 φ_NEW anhand von φ_RETDES und φ_MBT bestimmt. φ_NEW wird zu dem Grundmodul 500 zurückgeführt, und das Motorsteuermodul 520 erzeugt auf der Grundlage von φ_NEW Steuersignale.
Es sei erwähnt, dass die beispielhaften Module als Submodule eines Moduls höherer Ebene organisiert sein können. Beispielsweise können die Module 502, 504, 506 Submodule eines ersten Moduls 522, die Module 508, 510, 512 Submodule eines zweiten Moduls 524 und die Module 514, 516, 518 Submodule eines dritten Moduls 526 sein. Ähnlich können die beispielhaften Module alle Submodule eines Hauptsteuermoduls, beispielsweise des Steuermoduls 30, sein.
Fachleute auf dem Gebiet können aus der obigen Beschreibung erkennen, dass die weit reichenden Lehren der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen implementiert werden können. Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen von ihr beschrieben worden ist, soll daher der wahre Umfang der er nicht darauf begrenzt sein, da dem erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Abänderungen offenbar werden.

Claims

Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors, das umfasst: ein erstes Modul, das anhand eines momentanen Zündzeitpunkts ein indiziertes Drehmoment des Motors bestimmt; ein zweites Modul, das anhand des indizierten Drehmoments ein gewünschtes indiziertes Drehmoment bestimmt; ein drittes Modul, das anhand des gewünschten indizierten Drehmoments einen neuen Zündzeitpunkt bestimmt; und ein viertes Modul, das den Betrieb des Motors auf der Grundlage des neuen Zündzeitpunkts regelt.
Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: ein fünftes Modul, das anhand des gewünschten indizierten Drehmoments und des indizierten Drehmoments einen Bruchteil des gewünschten indizierten Drehmoments bestimmt; ein sechstes Modul, das anhand des Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments eine gewünschte Zündzeitpunktverzögerung bestimmt, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand der gewünschten Zündzeitpunktverzögerung bestimmt wird.
Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein fünftes Modul umfasst, das anhand von momentanen Motorbetriebsparametern einen Zündzeitpunkt für maximal bestes Drehmoment bestimmt, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment bestimmt wird.
Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein fünftes Modul umfasst, das anhand von momentanen Motorbetriebsparametern ein indiziertes maximal bestes Drehmoment bestimmt.
Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein fünftes Modul umfasst, das ein Drehmomentdelta, einen momentanen Zündzeitpunkt und einen Luftmassendurchfluss (APC) bestimmt, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas, des momentanen Zündzeitpunkts und des APC bestimmt wird.
Motor-Leerlaufdrehzahlsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein fünftes Modul umfasst, das anhand eines Motor-Leerlaufdrehzahlfehlers bzw. einer Motor-Leerlaufdrehzahlabweichung ein Drehmomentdelta bestimmt, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas bestimmt wird.
Verfahren zum Regeln einer Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors, das umfasst: Bestimmen eines indizierten Drehmoments des Motors anhand eines momentanen Zündzeitpunkts; Bestimmen eines gewünschten indizierten Drehmoments anhand des indizierten Drehmoments; Berechnen eines neuen Zündzeitpunkts anhand des gewünschten indizierten Drehmoments; und Regeln des Betriebs des Motors auf der Grundlage des neuen Zündzeitpunkts.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Berechnen eines Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments anhand des gewünschten indizierten Drehmoments und des indizierten Drehmoments; Bestimmen einer gewünschten Zündzeitpunktverzögerung anhand des Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand der gewünschten Zündzeitpunktverzögerung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen eines Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment anhand von momentanen Motorbetriebsparametern umfasst, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen eines indizierten maximal besten Drehmoments anhand von momentanen Motorbetriebsparametern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen eines Drehmomentdeltas, eines momentanen Zündzeitpunkts und eines Luftmassendurchflusses (APC) umfasst, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas, des momentanen Zündzeitpunkts und des APC bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen eines Drehmomentdeltas anhand eines Motor-Leerlaufdrehzahlfehlers bzw. einer Motor-Leerlaufdrehzahlabweichung umfasst, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas bestimmt wird.
Verfahren zum Regeln einer Leerlauf-Motordrehzahl eines Verbrennungsmotors, das umfasst: Berechnen eines Leerlauf-Motordrehzahlfehlers bzw. einer Leerlauf-Motordrehzahlabweichung anhand einer wirklichen Leerlauf-Motordrehzahl und einer gewünschten Leerlauf-Motordrehzahl; Bestimmen eines Drehmomentdeltas anhand des Leerlauf-Motordrehzahlfehlers; Bestimmen eines indizierten Drehmoments des Motors anhand eines momentanen Zündzeitpunkts; Berechnen eines gewünschten indizierten Drehmoments anhand des indizierten Drehmoments und des Drehmomentdeltas; Berechnen eines neuen Zündzeitpunkts anhand des gewünschten indizierten Drehmoments; und Regeln des Betriebs des Motors auf der Grundlage des neuen Zündzeitpunkts.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Berechnen eines Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments anhand des gewünschten indizierten Drehmoments und des indizierten Drehmoments; Bestimmen einer gewünschten Zündzeitpunktverzögerung anhand des Bruchteils des gewünschten indizierten Drehmoments, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand der gewünschten Zündzeitpunktverzögerung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Bestimmen eines Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment anhand von momentanen Motorbetriebsparametern umfasst, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Zündzeitpunkts für maximal bestes Drehmoment bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Bestimmen eines indizierten maximal besten Drehmoments anhand von momentanen Motorbetriebsparametern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Bestimmen eines Drehmomentdeltas, eines momentanen Zündzeitpunkts und eines Luftmassendurchflusses (APC) umfasst, wobei der neue Zündzeitpunkt anhand des Drehmomentdeltas, des momentanen Zündzeitpunkts und des APC bestimmt wird.