DE102015103412B4

DE102015103412B4 - Verfahren zum Voraussagen von mit einer Luftströmung durch einen Motor verbundenen Parametern

Info

Publication number: DE102015103412B4
Application number: DE102015103412.3A
Authority: DE
Inventors: Zhiping Steven Liu; Gregory P. Matthews; Anthony B. Will
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: DE102015103412A1; CN104912701A; US20150260112A1; CN104912701B; US9494092B2

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:ein Motorluftparameter mit einer ersten Rate ermittelt wird, wobei der Motorluftparameter eine Massenströmungsrate der Luft, die in einen Einlasskrümmer (110) eines Motors (102) strömt, einen Druck in dem Einlasskrümmer (110) und/oder eine Masse der Luft in einem Zylinder (118, 402, 404, 406) des Motors (102) umfasst, wobei die Massenströmungsrate der Luft und der Druck in dem Einlasskrümmer (110) mit der ersten Rate gemessen werden und die Masse der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406) des Motors (102) anhand der gemessenen Massenströmungsrate der Luft und anhand einer gemessenen Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerposition ermittelt wird;der Motorluftparameter mit einer zweiten Rate vorausgesagt wird, die größer als die erste Rate ist; undein Aktuator (112, 128, 122, 130) des Motors (102) basierend auf dem gemessenen Motorluftparameter und/oder dem vorausgesagten Motorluftparameter gesteuert wird.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung steht mit den Patentanmeldungen US 2014 / 0 069 375 A1 und US 2014 / 0 069 376 A1 in Beziehung, die am 13. März 2013 eingereicht wurden.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Voraussagen von Parametern, die mit einer Luftströmung durch einen Motor verbunden sind.
HINTERGRUND
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. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was 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/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine gewünschte Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentausgabe des Motors.
Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Funkenzündung sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Kompressionszündung sein kann.
In der DE 10 2007 051 873 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors beschrieben, mit welchem ein Luftmassenstrom zu dem Verbrennungsmotor dynamisch genau ermittelt werden kann.
Die DE 10 2007 013 250 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, das zum Erkennen einer fehlerhaften Position von Ventilen des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Aktuator eines Verbrennungsmotors anhand eines Motorluftparameters genau und mit geringem Aufwand gesteuert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren umfasst, dass ein Motorluftparameter mit einer ersten Rate ermittelt wird. Der Motorluftparameter umfasst eine Massenströmungsrate der Luft, die in einen Einlasskrümmer eines Motors strömt, einen Druck in dem Einlasskrümmer und/oder eine Masse der Luft in einem Zylinder des Motors. Der Motorluftparameter wird mit einer zweiten Rate vorausgesagt, die größer als die erste Rate ist. Ein Aktuator des Motors wird basierend auf dem gemessenen Motorluftparameter und/oder dem vorausgesagten Motorluftparameter gesteuert.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine Seitenansicht eines Kolbens in einem Zylinder und eine Graphik ist, die ein beispielhaftes System und Verfahren zum Voraussagen von Motorluftparametern gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 und 5 Funktionsblockdiagramme beispielhafter Komponenten des in 1 und 2 gezeigten Motorsystems und Steuersystems sind; und
6 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Einige Systeme und Verfahren steuern einen Aktuator eines Motors, wie beispielsweise ein Drosselventil, basierend auf Motorluftparametern, wie beispielsweise einem Druck in einem Einlasskrümmer, einer Massenströmungsrate einer Luftströmung in den Einlasskrümmer und einer Masse der Luft in einem Zylinder. Bei einem Beispiel ermitteln die Systeme und Verfahren gewünschte Werte der Motorluftparameter basierend auf einer gewünschten Drehmomentausgabe, und die Systeme und Verfahren stellen den Motoraktuator ein, um die Differenz zwischen den gemessenen und gewünschten Werten zu verringern. Typischerweise messen die Systeme und Verfahren die Motorluftparameter in vorbestimmten Intervallen, wie beispielsweise jede 90 Grad der Kurbelwellendrehung. Die Rate, mit der die Motorluftparameter gemessen werden, kann als eine Abtastrate bezeichnet werden.
Bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen, beispielsweise dann, wenn ein oder mehrere Zylinder des Motors deaktiviert sind, kann die Abtastrate nicht ausreichend sein, um den Motoraktuator so genau wie gewünscht zu steuern. Daher kann die Abtastrate erhöht werden. Das Erhöhen der Abtastrate kann jedoch die Anzahl von Berechnungen und den Betrag an erforderlicher Verarbeitungsleistung erhöhen, um die Motorluftparameter zu messen.
Ein System und ein Verfahren können die Motorluftparameter zu Zeitpunkten zwischen den Messzeitpunkten unter Verwendung eines Regressionsmodells, eines Mittelwertmodells oder eines rein physikalischen Modells schätzen. Das Schätzen der Motorluftparameter unter Verwendung eines Regressionsmodells kann eine signifikante Kalibrierungsarbeit und komplizierte mathematische Funktionen erfordern, die Regressionsterme und nichtlineare Funktionen umfassen. Das Schätzen der Motorluftparameter unter Verwendung des Mittelwertmodells liefert möglicherweise nicht genügend Informationen bezüglich des Verhaltens der Motorluftströmung, um den Motoraktuator so genau wie gewünscht zu steuern. Das Schätzen der Motorluftparameter unter Verwendung eines rein physikalischen Modells kann ein kompliziertes Modell und einen signifikanten Berechnungsaufwand erfordern.
Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sagen die Motorluftparameter mit einer Rate voraus, die größer als die Abtastrate ist, um eine genauere Motoraktuatorsteuerung zu ermöglichen. Das System und das Verfahren können die Motorluftparameter jede 6 bis 10 Grad der Kurbelwellendrehung voraussagen. Das Voraussagen der Motorluftparameter kann als eine virtuelle Abtastung bezeichnet werden, und die Rate, mit der die Motorluftparameter vorausgesagt werden, kann als eine virtuelle Abtastrate bezeichnet werden. Das System und das Verfahren sagen die Motorluftparameter unter Verwendung eines physikalischen Modells mit einer gewissen Vereinfachung voraus, die durch die virtuelle Abtastung ermöglicht wird, um den Betrag an erforderlichem Berechnungsaufwand zu verringern.
Nun auf 1 Bezug nehmend, umfasst ein Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Der Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, basiert auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten.
Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Das Drosselventil 112 kann eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben 125 (3) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 zum Erzeugen eines Zündfunkens in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zündfunken-Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen EinlassNockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Ventil-Aktuatormodul 158 kann den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller 148, 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub ebenso durch das Ventil-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das ECM 114 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Ventil-Aktuatormodul 158 angewiesen wird, das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 zu deaktivieren. Das Ventil-Aktuatormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 deaktivieren, indem das Einlassventil 122 von der EinlassNockenwelle 140 entkoppelt wird. Auf ähnliche Weise kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Öffnen des Auslassventils 130 deaktivieren, indem das Auslassventil 130 von der Auslass-Nockenwelle 142 abgekoppelt wird. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Ventil-Aktuatormodul 158 das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 unter Verwendung von anderen Einrichtungen als Nockenwellen steuern, wie beispielsweise unter der Verwendung von elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Aktuatoren.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der die Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert haben. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 anei- nander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktuatormodul 172 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Der MAF-Sensor 186 kann in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst. Der Druck der Luft an einem Einlass des Drosselventils 112 kann unter Verwendung eines Drosseleinlass-Luftdrucksensors (TIAP-Sensors) 188 gemessen werden. Der TIAP-Sensor 188 kann stromaufwärts des Drosselventils 112 und stromabwärts des Kompressors 160-2 angeordnet sein. Der Krümmerdruck und die Massenströmungsrate der Einlassluft können als Motorluftparameter bezeichnet werden, und der MAP-Sensor 184, der MAF-Sensor 186 und der TIAP-Sensor 188 können als Motorluftsensoren bezeichnet werden.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Die Position des Einlass-Nockenphasenstellers 148 kann unter Verwendung eines Einlassnockenphasensteller-Positionssensors (ICPP-Sensors) 194 gemessen werden. Die Position des Auslass-Nockenphasenstellers 150 kann unter Verwendung eines Einlassnockenphasensteller-Positionssensors (ICPP-Sensors) 196 gemessen werden.
Das Motorsystem 100 kann einen oder mehrere andere Sensoren 198 umfassen, um Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zu messen. Der andere Sensor 198 kann einen Umgebungsluft-Temperatursensor, einen Umgebungsluft-Drucksensor und/oder einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfassen. Das ECM 114 verwendet Signale der Sensoren, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202. Das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 sagt eine Massenströmungsrate der Luft voraus, die in den Einlasskrümmer 110 strömt. Der MAF-Sensor 186 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft M-mal innerhalb einer Zeitdauer messen, und das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft N-mal innerhalb der gleichen Zeitdauer voraussagen, wobei M und N ganze Zahlen sind und N größer als M ist. Mit anderen Worten kann der MAF-Sensor 186 die Massenströmungsrate der Einlassluft mit einer ersten Rate messen, und das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft mit einer zweiten Rate voraussagen, die größer als die erste Rate ist.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 kann der MAF-Sensor 186 die Massenströmungsrate der Einlassluft zu Zeitpunkten 302, 304, 306 und 308 messen, und das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft zu den Zeitpunkten 310, 312, 314, 316, 318 und 320 voraussagen. Das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft zu den Zeitpunkten 310, 312, 314 nach dem Zeitpunkt 302 und vor dem Zeitpunkt 310 voraussagen. Die Zeitdauern zwischen den Zeitpunkten 302, 304, 306 und 308 können 90 Grad der Kurbelwellendrehung entsprechen, und die Zeitdauern zwischen den Zeitpunkten 310, 312, 314 können 22,5 Grad der Kurbelwellendrehung entsprechen. Somit kann die Massenströmungsrate der Einlassluft jede 22,5 Grad der Kurbelwellendrehung gemessen oder vorausgesagt werden.
Das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft während eines Einlasstakts eines Zylinders des Motors 102 voraussagen. Beispielsweise kann das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 die Massenströmungsrate der Einlassluft während einer ersten und einer zweiten Zeitdauer 322 und 324 voraussagen, die den Einlasstakten des ersten bzw. zweiten Zylinders des Motors 102 entsprechen. Ferner kann das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 die Massenströmungsrate der Einlassluft während einer Zeitdauer von dem Zeitpunkt 306 bis zu dem Zeitpunkt 302 voraussagen, welche einem Einlasstakt des Zylinders 118 entspricht.
Das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 kann die Massenströmungsrate der Einlassluft basierend auf einem Druck in dem Einlasskrümmer 110, der Position des Drosselventils 112 von dem TPS-Sensor 190, einem Umgebungsluftdruck und/oder einer Temperatur der Luft im Zylinder voraussagen. Bei einem Beispiel kann das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 die Massenströmungsrate der Einlassluft basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Einlasskrümmerdruck, dem Umgebungsluftdruck, der Zylinderlufttemperatur, der Drosselposition und der Einlassluftströmung voraussagen. Die vorbestimmte Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle und/oder in einer Gleichung verkörpert sein, und sie kann experimentell entwickelt werden.
Der Druck in dem Einlasskrümmer kann wie vorstehend erläutert gemessen und vorausgesagt werden, und der Einlassluftdruck, der zum Voraussagen der Massenströmungsrate der Einlassluft verwendet wird, kann der letzte Messwert oder die letzte Voraussage des Einlasskrümmerdrucks sein. Der Umgebungsluftdruck kann basierend auf dem Drosseleinlassluftdruck von dem TIAP-Sensor 188 gemessen und/oder geschätzt werden. Die Zylinderlufttemperatur kann basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur von dem ECT-Sensor 182, der Massenströmungsrate der Einlassluft von dem MAF-Sensor 186 und/oder der Einlasslufttemperatur von dem IAT-Sensor 192 geschätzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Zylinderlufttemperatur basierend auf einer Umgebungslufttemperatur und einer Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden, die gemessen und/oder basierend auf anderen Parametern geschätzt werden können.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ermittelt ein Einlassventil-Zustandsmodul 204 einen Zustand des Einlassventils 122, wie beispielsweise, ob das Einlassventil 122 offen oder geschlossen ist. Das Einlassventil-Zustandsmodul 204 kann den Einlassventilzustand basierend auf der Einlass-Nockenphasenstellerposition von dem ICPP-Sensor 194, der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 und/oder einer Zylinderdeaktivierungsanweisung ermitteln. Das Einlassventil-Zustandsmodul 204 kann basierend auf der Einlass-Nockenphasenstellerposition und der Kurbelwellenposition ermitteln, wann ein Einlassventil eines Zylinders öffnet und schließt. Das Einlassventil-Zustandsmodul 204 kann ermitteln, dass ein Zustand eines Einlassventils eines Zylinders der geschlossene Zustand ist, wenn die Zylinderdeaktivierungsanweisung angibt, dass der Zylinder deaktiviert ist.
Ein Zylinderdeaktivierungsmodul 206 erzeugt die Zylinderdeaktivierungsanweisung, um einen oder mehrere Zylinder des Motors 102 zu deaktivieren und/oder um von einer Zündungssequenz zu der nächsten Zündungssequenz zu verändern, welcher bzw. welche der Zylinder aktiv ist bzw. sind. Das Zylinderdeaktivierungsmodul 206 kann die Zylinderdeaktivierungsanweisung erzeugen, wenn der Motor 102 eine Fahrerdrehmomentanforderung erfüllen kann, nachdem ein oder mehrere Zylinder des Motors 102 deaktiviert sind. Das Zylinderdeaktivierungsmodul 206 kann die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 ermitteln.
Ein Einlasskanal-Strömungsmodul 208 ermittelt eine Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskanal strömt. Die Luftströmung durch den Einlasskanal wird durch das Einlassventil 122 geregelt. Der Motor 102 kann mehrere Zylinder und/oder mehrere Einlasskanäle für jeden Zylinder aufweisen, wie vorstehend erläutert wurde, und das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 kann die Massenströmungsraten der Luft ermitteln, die durch den Einlasskanal bzw. die Einlasskanäle strömt, der bzw. die jedem Zylinder zugeordnet ist bzw. sind. Das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 kann die Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskanal eines Zylinders strömt, basierend auf dem Einlasskrümmerdruck, einem Druck in dem Zylinder und einem Einlassventilzustand, der dem Einlasskanal zugeordnet ist, ermitteln.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 kann der Motor 102 bei einem Beispiel Zylinder 402, 404, 406 mit Einlasskanälen 408, 410 bzw. 412 aufweisen. Der Zylinder 402 kann aktiv sein. Daher kann der Einlassventilzustand, der dem Einlasskanal 408 zugeordnet ist, der offene Zustand sein, und es kann Luft durch den Einlasskanal 408 strömen, wie durch den Pfeil 414 angegeben ist. Daher kann das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 die Massenströmungsrate der Luft, die durch den Einlasskanal 408 strömt, basierend auf einem Druckabfall über den Einlasskanal 408 ermitteln. Das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 kann den Druckabfall über den Einlasskanal 408 ermitteln, indem eine Differenz zwischen dem Einlasskrümmerdruck und einem Druck in dem Zylinder 404 berechnet wird. Der Einlasskrümmerdruck und der Zylinderdruck können gemessen und vorausgesagt werden, und die letzten Messwerte oder die letzten Voraussagen des Einlasskrümmerdrucks sowie des Zylinderdrucks können verwendet werden, um den Druckabfall über den Einlasskanal 408 zu ermitteln.
Die Zylinder 404 und 406 können deaktiviert sein. Daher kann der Einlassventilzustand, der den Zylindern 404 und 406 zugeordnet ist, der geschlossene Zustand sein, und es kann keine Luft durch die Einlasskanäle 410 und 412 strömen, wie durch das X über den Pfeilen 416 und 418 angegeben ist. In diesem Fall kann das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 ermitteln, dass die Massenströmungsrate der Luft, die durch die Einlasskanäle 408 und 410 strömt, Null ist.
Nun auf 2 und 5 Bezug nehmend, ermittelt ein Einlasskrümmer-Massenmodul 210 eine Masse der Luft in dem Einlasskrümmer 110. Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Einlasskrümmermasse basierend auf einer Summe einer anfänglichen Einlasskrümmermasse und einer Änderung der Einlasskrümmermasse über eine erste Zeitdauer ermitteln. Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Einlasskrümmermasse mit einer vorbestimmten Rate ermitteln, die der ersten Zeitdauer entspricht, und die anfängliche Einlasskrümmermasse kann die Einlasskrümmermasse sein, die zuletzt durch das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 ermittelt wurde. Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Änderung in der Einlasskrümmermasse über die erste Zeitdauer ermitteln, indem eine Differenz zwischen einer Masse der Luft, die über die erste Zeitdauer in den Einlasskrümmer 110 eintritt, und einer Masse der Luft, die aus dem Einlasskrümmer 110 über die erste Zeitdauer austritt, ermittelt wird. Ein Summe der Einlassluftströmung ratiert über die erste Zeitdauer.
Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Masse der Luft, die in den Einlasskrümmer 110 eintritt, basierend auf der Einlasskrümmer-Strömungsrate ermitteln, die zuletzt gemessen oder vorausgesagt wurde, wie vorstehend erläutert wurde. Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Masse der Luft, die aus dem Einlasskrümmer 110 austritt, basierend auf einer Summe der Massenströmungsraten der Luft ermitteln, die durch die Einlasskanäle des Motors 102 strömt. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel können die Einlasskanäle des Motors 102 Einlasskanäle 502, 504, 506 und 508 umfassen. Daher kann das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 die Summe der Massenströmungsraten der Luft ermitteln, die über die erste Zeitdauer durch die Einlasskanäle 502, 504, 506 und 508 strömt.
Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann ein Summierungsmodul 510, ein Differenzmodul 512 und ein Integrationsmodul 514 umfassen. Das Summierungsmodul 510 kann die Summe der Massenströmungsraten der Luft ermitteln, die über die erste Zeitdauer durch die Einlasskanäle 502, 504, 506 und 508 strömt. Das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 kann die Massenströmungsrate der Luft, die durch die Einlasskanäle 502, 504, 506 und 508 strömt, mit der vorbestimmten Rate ermitteln. Das Summierungsmodul 510 kann die Einlasskanal-Strömungsraten verwenden, die zuletzt durch das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 ermittelt wurden, um die Summe der Einlasskanal-Strömungsraten über die erste Zeitdauer zu ermitteln.
Das Differenzmodul 512 kann die Differenz zwischen der Einlasskrümmer-Strömungsrate über die erste Zeitdauer und der Summe der Massenströmungsraten der Luft ermitteln, die über die erste Zeitdauer durch die Einlasskanäle 502, 504, 506 und 508 strömt. Das Integrationsmodul 514 kann das Integral dieser Differenz bezogen auf die erste Zeitdauer ermitteln, indem die Differenz mit der ersten Zeitdauer multipliziert wird, um die Änderung in der Einlasskrümmermasse über die erste Zeitdauer zu erhalten. Das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 kann die Änderung in der Einlasskrümmermasse über die erste Zeitdauer zu der anfänglichen Krümmermasse hinzufügen, um die Einlasskrümmermasse an dem Ende der ersten Zeitdauer vorauszusagen.
Ein Einlasskrümmer-Druckmodul 212 sagt den Druck in dem Einlasskrümmer 110 voraus. Das Einlasskrümmer-Druckmodul 212 kann ein Voraussagemodul 516 und ein Korrekturmodul 518 umfassen. Das Voraussagemodul 516 kann den Einlasskrümmerdruck basierend auf einer Temperatur in dem Einlasskrümmer 110, einem Volumen des Einlasskrümmers 110 und der Einlasskrümmermasse unter Verwendung des Gesetzes für das ideale Gas voraussagen. Beispielsweise kann das Voraussagemodul 516 den Einlasskrümmerdruck unter Verwendung einer Beziehung voraussagen, wie beispielsweise $P_{im} = \frac{R_{im} * T_{im} * m_{im}}{V_{im}}$
wobei P_im der Einlasskrümmerdruck ist, R_im eine spezifische Gaskonstante ist, die dem Einlasskrümmer 110 zugeordnet ist, T_im die Einlasskrümmertemperatur ist, m_im die Einlasskrümmermasse ist und V_im das Einlasskrümmervolumen ist. Das Voraussagemodul 516 kann die Einlasskrümmertemperatur basierend auf der Einlasslufttemperatur schätzen.
Das Korrekturmodul 518 wendet einen Korrekturfaktor auf den vorausgesagten Krümmerdruck basierend auf vorhergehenden Differenzen zwischen dem vorausgesagten Krümmerdruck und dem gemessenen Krümmerdruck an. Unter kurzer Bezugnahme auf 3 kann der MAP-Sensor 184 beispielsweise den Krümmerdruck zu den Zeitpunkten 302, 304, 306 und 308 messen, und das Voraussagemodul 516 kann den Krümmerdruck zu den Zeitpunkten 302 - 320 voraussagen. Daher kann das Voraussagemodul 516 den Krümmerdruck zu den Zeitpunkten 302, 304, 306 und 308 voraussagen, bevor der MAP-Sensor 184 den Krümmerdruck zu den Zeitpunkten 302, 304, 306 und 308 misst. Das Korrekturmodul 518 kann anschließend den Korrekturfaktor basierend auf einer oder mehreren der Differenzen zwischen dem vorausgesagten Krümmerdruck und dem gemessenen Krümmerdruck ermitteln. Beispielsweise kann das Korrekturmodul 518 den Korrekturfaktor basierend auf einem Mittelwert der Differenzen anpassen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ermittelt ein Zylindermassenmodul 214 eine Masse der Luft in einem Zylinder des Motors 102 während eines Einlasstakts des Zylinders. Das Zylindermassenmodul 214 kann die Zylinderluftmasse während eines Einlasstakts eines Zylinders basierend auf der Zylinderluftmasse, bevor ein Einlassventil des Zylinders öffnet, und einer Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskanal des Zylinders strömt, ermitteln. Das Zylindermassenmodul 214 kann die Zylinderluftmasse, bevor das Einlassventil öffnet, basierend auf der Einlass- und der Auslass-Nockenphasenstellerposition ermitteln. Das Zylindermassenmodul 214 kann die Einlass- und die Auslass-Nockenphasenstellerposition von dem ICPP-Sensor 194 bzw. dem ECPP-Sensor 196 empfangen. Das Zylindermassenmodul 214 kann die zuletzt ermittelte Massenströmungsrate der Luft, die durch einen oder mehrere Einlasskanäle eines Zylinders strömt, zum Ermitteln der Masse der Luft in dem Zylinder verwenden.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 kann das Zylindermassenmodul 214 die Zylinderluftmasse zu den Zeitpunkten 302 - 320 ermitteln. Eine Graphik 326 stellt die Zylinderluftmasse zu den Zeitpunkten 302, 310, 312, 314 und 304 dar. Wie vorstehend erläutert wurde, ermittelt das Zylindermassenmodul 214 die Zylinderluftmasse während eines Einlasstakts. Daher nimmt die Zylinderluftmasse vom Zeitpunkt 302 bis zum Zeitpunkt 304 zu.
Allgemeiner kann jedes der Module 202 - 216 seinen jeweiligen Parameter zu den Zeitpunkten 302 - 320 ermitteln oder voraussagen. Zusätzlich können der MAP-Sensor 184 und der MAF-Sensor 186 den Krümmerdruck und die Krümmerluftströmungsrate zu den Zeitpunkten 302, 304, 306, 308 messen. Um ihre jeweiligen Parameter zu ermitteln oder vorauszusagen, können die Module 202 - 216 die Parameter verwenden, die zuletzt gemessen oder ermittelt wurden. Wenn ein Parameter zu einem gegebenen Zeitpunkt oder bei einem gegebenen Kurbelwinkel sowohl gemessen als auch ermittelt wird, können die Module 202 - 216 den gemessenen Parameter verwenden, um ihren jeweiligen Parameter zu ermitteln oder vorauszusagen. Bei verschiedenen Implementierungen können eines oder mehrere der Module 202 - 216 damit aufhören, ihren jeweiligen Parameter zu ermitteln oder vorauszusagen, um den Betrag der Berechnungsleistung zu verringern, der für das ECM 114 erforderlich ist. Die Module 202 - 216 können als Motorluft-Voraussagemodule bezeichnet werden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylindermassenmodul 214 die Zylinderluftmasse basierend auf dem vorausgesagten Krümmerdruck und einer volumetrischen Effizienz des Motors 102 ermitteln. Die volumetrische Effizienz ist ein Verhältnis der tatsächlichen Luftströmung durch einen Motor zu einem theoretischen Betrag der Luftströmung durch den Motor, der auf dem Zylindervolumen basiert. Da jedoch der Zylinderdruck und die Einlasskanal-Strömungsraten vorausgesagt werden, kann das Zylindermassenmodul 214 die Zylinderluftmasse ermitteln, ohne die volumetrische Effizienz zu verwenden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ermittelt ein Zylinderdruckmodul 216 einen Druck in einem Zylinder des Motors 102. Das Zylinderdruckmodul 216 kann den Druck in einem Zylinder basierend auf einer Masse der Luft in dem Zylinder, einer Temperatur der Luft in dem Zylinder und einem Volumen des Zylinders unter Verwendung des Gesetzes für ein ideales Gas ermitteln. Beispielsweise kann das Voraussagemodul 516 den Einlasskrümmerdruck unter Verwendung einer Beziehung voraussagen, wie beispielsweise $P_{cyl} = \frac{R_{cyl} * T_{cyl} * m_{cyl}}{V_{cyl}}$
wobei P_cyl der Zylinderdruck ist, R_cyl eine spezifische Gaskonstante ist, die dem Zylinder zugeordnet ist, T_cyl die Zylinderlufttemperatur ist, m_cyl die Zylinderluftmasse ist und V_cyl das Zylinderluftvolumen ist. Das Zylinderdruckmodul 216 kann die Zylinderlufttemperatur basierend auf einem oder mehreren gemessenen Parametern schätzen, wie beispielsweise der Motorkühlmitteltemperatur, der Massenströmungsrate der Einlassluft und/oder der Einlasslufttemperatur.
Das Drehmomentsteuermodul 218 steuert den Betrag des Drehmoments, das durch den Motor 102 erzeugt wird, basierend auf der Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104. Das Drehmomentsteuermodul 218 kann die Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf der Fahrereingabe ermitteln und das Motordrehmoment basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung steuern. Das Drehmomentsteuermodul 218 kann die vorausgesagten Motorluftparameter empfangen, wie beispielsweise die vorausgesagte Krümmerströmungsrate, den vorausgesagten Krümmerdruck und die vorausgesagte Zylinderluftmasse. Das Drehmomentsteuermodul 218 kann die vorausgesagten Luftparameter an ein Drosselsteuermodul 220, ein Kraftstoffsteuermodul 222, ein Zündfunkensteuermodul 224 und/oder ein Ventilsteuermodul 226 übertragen. Das Drehmomentsteuermodul 218 kann auch gewünschte Werte der vorausgesagten Motorluftparameter basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung ermitteln und die gewünschten Werte an die Steuermodule 220 - 226 übertragen.
Das Drosselsteuermodul 220 gibt ein Drosselsteuersignal an das Drossel-Aktuatormodul 116 aus, um das Drosselventil 112 zu steuern. Das Kraftstoffsteuermodul 222 gibt ein Kraftstoffsteuermodul an das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 aus, um die Kraftstoffeinspritzung in dem Motor 102 zu steuern. Das Zündfunkensteuermodul 224 gibt ein Zündfunkensteuersignal an das Zündfunken-Aktuatormodul 126 aus, um die Zündkerze 128 zu steuern. Das Ventilsteuermodul 226 gibt ein Ventilsteuersignal an das Ventil-Aktuatormodul 158 aus, um das Einlass- und das Auslassventil 122 und 130 zu steuern.
Die Steuermodule 220 - 226 können den jeweiligen Motoraktuator basierend auf den vorausgesagten Motorluftparametern steuern. Beispielsweise kann das Drossel-Aktuatormodul 116 die Öffnungsfläche des Drosselventils 112 verringern, wenn die vorausgesagte Krümmerströmungsrate, der vorausgesagte Krümmerdruck und/oder die vorausgesagte Zylinderluftmasse größer als gewünscht sind. Umgekehrt kann das Drossel-Aktuatormodul 116 die Drosselfläche erhöhen, wenn die vorausgesagte Krümmerströmungsrate, der vorausgesagte Krümmerdruck und/oder die vorausgesagte Zylinderluftmasse kleiner als gewünscht sind. Die Steuermodule 220 - 226 können als Motor-Aktuatormodule bezeichnet werden.
Nun auf 6 Bezug nehmend, beginnt bei 602 ein Verfahren zum Voraussagen von Parametern, die einer Luftströmung durch einen Motor zugeordnet sind. Bei 604 misst das Verfahren eine Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskrümmer des Motors strömt, und einen Druck in dem Einlasskrümmer. Das Verfahren kann die Krümmerströmungsrate und den Krümmerdruck mit einer ersten Rate messen. Beispielsweise kann das Verfahren die Krümmerströmungsrate und den Krümmerdruck jede 90 Grad der Kurbelwellendrehung messen. Der Betrag der Kurbelwellendrehung zwischen den Messwerten kann vorbestimmt sein, und die erste Rate, mit der die Messungen ausgeführt werden, kann von der Drehzahl des Motors abhängen.
Bei 606 ermittelt das Verfahren, ob ein Kolben in einem Zylinder des Motors einen Einlasstakt beendet. Wenn der Kolben einen Einlasstakt beendet, fährt das Verfahren bei 608 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 604 fort.
Bei 608 sagt das Verfahren die Krümmerströmungsrate mit einer zweiten Rate voraus, die größer als die erste Rate ist. Beispielsweise kann das Verfahren die Krümmerströmungsrate und den Krümmerdruck jede 6 bis 10 Grad der Kurbelwellendrehung messen. Der Betrag der Kurbelwellendrehung zwischen den Messwerten kann vorbestimmt sein, und die zweite Rate, mit der die Voraussagen durchgeführt werden, kann von der Motordrehzahl abhängen.
Wie durch den Entscheidungsblock bei 606 angezeigt wird, kann das Verfahren die Krümmerströmungsrate während eines Einlasstakts des Zylinders voraussagen. Somit kann das Verfahren die Krümmerströmungsrate zu M Zeitpunkten während einer Zeitdauer messen, die dem Einlasstakt entspricht, und das Verfahren kann die Krümmerströmungsrate zu N Zeitpunkten während der gleichen Zeitdauer voraussagen, wobei M und N ganze Zahlen sind und N größer als M ist. Das Verfahren kann die Krümmerströmungsrate basierend auf einem Druck in dem Einlasskrümmer, einem Umgebungsluftdruck und einer Temperatur der Luft in dem Zylinder voraussagen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Einlasskrümmer-Luftströmungsmodul 202 von 2 erläutert wurde.
Bei 610 ermittelt das Verfahren einen Zustand eines Einlassventils, das die Strömung durch einen Einlasskanal regelt, der dem Zylinder zugeordnet ist. Das Verfahren ermittelt den Einlassventilzustand mit der zweiten Rate. Das Verfahren kann den Einlassventilzustand basierend auf einer Zylinderdeaktivierungsanweisung, einer Einlass-Nockenphasenstellerposition und einer Kurbelwellenposition ermitteln, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Einlassventil-Zustandsmodul 204 von 2 erläutert wurde.
Bei 612 sagt das Verfahren eine Masse der Luft in dem Zylinder während des Einlasstakts voraus. Das Verfahren sagt die Zylinderluftmasse mit der zweiten Rate voraus. Das Verfahren kann die Zylinderluftmasse basierend auf der Zylinderluftmasse, bevor das Einlassventil öffnet, und einer Massenströmungsrate einer Luftströmung durch einen Einlasskanal des Zylinders voraussagen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Zylindermassenmodul 214 von 2 erläutert wurde.
Bei 614 ermittelt das Verfahren einen Druck in dem Zylinder mit der zweiten Rate. Das Verfahren kann den Zylinderdruck basierend auf der Zylinderluftmasse und der Zylinderlufttemperatur ermitteln, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Zylinderdruckmodul 216 von 2 erläutert wurde. Das Verfahren kann die Zylinderluftmasse, den Zylinderdruck und die Zylinderlufttemperatur für jeden Zylinder in dem Motor ermitteln.
Bei 616 ermittelt das Verfahren eine Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskanal des Zylinders strömt. Das Verfahren ermittelt die Einlasskanal-Strömungsrate mit der zweiten Rate. Das Verfahren kann die Einlasskanal-Strömungsrate basierend auf dem Krümmerdruck, dem Zylinderdruck und dem Einlassventilzustand ermitteln, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Einlasskanal-Strömungsmodul 208 von 2 erläutert wurde.
Bei 618 sagt das Verfahren eine Masse der Luft in dem Einlasskrümmer voraus. Das Verfahren sagt die Krümmerluftmasse mit der zweiten Rate voraus. Das Verfahren kann die Krümmerluftmasse basierend auf einer Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer eintritt, und einer Massenströmungsrate der Luft, die aus dem Einlasskrümmer austritt, voraussagen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Einlasskrümmer-Massenmodul 210 von 2 erläutert wurde. Bei 620 sagt das Verfahren den Krümmerdruck mit der zweiten Rate voraus. Das Verfahren kann den Krümmerdruck basierend auf der Krümmerluftmasse und der Zylinderlufttemperatur voraussagen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Einlasskrümmer-Druckmodul 212 von 2 erläutert wurde.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. 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 ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Ausdruck Modul durch den Ausdruck Schaltung ersetzt werden. Der Ausdruck Modul kann sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine Schaltung der kombinatorischen Logik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Speicher kann eine Teilmenge des Ausdrucks computerlesbares Medium bezeichnen. Der Ausdruck computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehenden elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und dieses kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen und/oder auf diese angewiesen sein.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein Motorluftparameter mit einer ersten Rate ermittelt wird, wobei der Motorluftparameter eine Massenströmungsrate der Luft, die in einen Einlasskrümmer (110) eines Motors (102) strömt, einen Druck in dem Einlasskrümmer (110) und/oder eine Masse der Luft in einem Zylinder (118, 402, 404, 406) des Motors (102) umfasst, wobei die Massenströmungsrate der Luft und der Druck in dem Einlasskrümmer (110) mit der ersten Rate gemessen werden und die Masse der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406) des Motors (102) anhand der gemessenen Massenströmungsrate der Luft und anhand einer gemessenen Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerposition ermittelt wird; der Motorluftparameter mit einer zweiten Rate vorausgesagt wird, die größer als die erste Rate ist; und ein Aktuator (112, 128, 122, 130) des Motors (102) basierend auf dem gemessenen Motorluftparameter und/oder dem vorausgesagten Motorluftparameter gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer (110) strömt, basierend auf dem Druck in dem Einlasskrümmer (110), einem Umgebungsluftdruck und einer Temperatur der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406) vorausgesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der Druck in dem Einlasskrümmer (110) basierend auf einer Masse der Luft in dem Einlasskrümmer (110) und einer Temperatur der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406) vorausgesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die Masse der Luft in dem Einlasskrümmer (110) basierend auf einer Massenströmungsrate der Luft, die in den Einlasskrümmer (110) eintritt, und einer Massenströmungsrate der Luft, die aus dem Einlasskrümmer (110) austritt, vorausgesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass die Massenströmungsrate, die aus dem Einlasskrümmer (110) austritt, basierend auf einer Summe mehrerer Massenströmungsraten der Luft, die durch Einlasskanäle von Zylindern (118, 402, 404, 406) in dem Motor (102) strömt, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass die Massenströmungsraten der Luft, die durch Einlasskanäle (408, 410, 412, 502, 504, 506, 508) der Zylinder (118, 402, 404, 406) strömt, basierend auf dem Druck in dem Einlasskrümmer (110), Drücken in den Zylindern (118, 402, 404, 406) und einem Einlassventilzustand ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass die Drücke in den Zylindern (118, 402, 404, 406) basierend auf der Masse der Luft in den Zylindern (118, 402, 404, 406) und der Temperatur der Luft in den Zylindern (118, 402, 404, 406) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass der Einlassventilzustand basierend auf einer Zylinderdeaktivierungsanweisung, der Einlass-Nockenphasenstellerposition und einer Kurbelwellenposition ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Masse der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406) während eines Einlasstakts des Zylinders (118, 402, 404, 406) basierend auf der Masse der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406), bevor ein Einlassventil (122) des Zylinders öffnet, und einer Massenströmungsrate der Luft, die durch einen Einlasskanal (408, 410, 412, 502, 504, 506, 508) des Zylinders (118, 402, 404, 406) strömt, vorausgesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass die Masse der Luft in dem Zylinder (118, 402, 404, 406), bevor das Einlassventil (122) öffnet, basierend auf der Einlass-Nockenphasenstellerposition und der Auslass-Nockenphasenstellerposition ermittelt wird.